CN1704743A - 具有桥接电路的物理量检测设备和零点调节方法 - Google Patents

Abstract

一种物理量检测设备，包括桥接电路，所述电路具有其上施加AC电压的第一和第二输入点以及连接到差分放大器的第一和第二输出点。所述桥接电路包括用于将所述第一输入点电连接到所述第一输出点的第一电桥臂，用于将所述第一输出点电连接到所述第二输入点的第二电桥臂，用于将所述第一输入点电连接到所述第二输出点的第三电桥臂，以及用于将所述第二输出点电连接到所述第二输入点的第四电桥臂。所述第一电桥臂包括第一传感器元件，其阻抗随所要测量的物理量而改变，以及所述第二电桥臂包括第二传感器元件，其阻抗也随所要测量的物理量而改变。所述第一和第二电桥臂的总阻抗小于所述第三和第四电桥臂的总阻抗。

Description

具有桥接电路的物理量检测设备和零点调节方法

技术领域

本发明涉及一种具有桥接电路的物理量检测设备，更具体来说，涉及一种检测设备，所述检测设备包括一对传感器元件(element)，所述传感器元件的阻抗随所要测量的物理量而改变。如在这里所使用的那样，所述“物理量”是可以通过传感器元件测量的任何量，以及指的是这样的各种量中的任意一种，所述量诸如是力(包括转矩负载的各种力)、电流、电压、光通量和温度。

背景技术

包括磁致伸缩传感器元件的磁致伸缩负载检测设备已经发展了许多年。磁致伸缩传感器元件是由磁致伸缩材料所制成的元件，其初始磁导率随所给定的负载而改变，以及，例如，作为检测线圈的阻抗(例如电感和电阻)的变化来检测磁致伸缩材料的初始磁导率的变化。优选的磁致伸缩材料的例子包括磁性材料、软磁性材料和超磁性材料，例如铁合金、铁铬合金、铁镍合金、铁钴合金、纯铁、铁硅合金、铁铝合金和坡莫合金。

图1A是示出传统磁致伸缩负载检测设备中的典型检测电路的等效电路图。在图1A中所示的桥接电路具有对其提供AC电压(或交流)的第一和第二输入点N1和N2，以及被连接到差分放大器(未示出)的第一和第二输出点S1和S2。所述AC电压从AC电压产生器10被提供给所述第一和第二输入点N1和N2。

在图1A所示的桥接电路中，磁致伸缩传感器元件SE1和SE2相互并联连接。这种类型的桥接电路在这里被称为“并联桥接电路”。例如，在公开号为5-60627、10-261128及2001-356059的日本专利申请中和在公开号为5-45537的日本实用新型申请中描述了具有这种并联桥接电路的负载检测设备。

在并联的桥接电路中，如果其磁致伸缩传感器元件对具有明显不同的初始磁导率，那么在无负载下的平衡点和在有负载下的输出灵敏度将不是恒定的，这样就降低了所结果的传感器元件值的精确性和可靠性。这就是需要减小由所述磁致伸缩传感器元件之间的初始磁导率的这种显著差异所导致的有害影响的原因。

用于减小由初始磁导率中的这种不同所导致的所述影响的最有效的方法之一是增加流经所述桥接电路的交流电(即，激励电流)的数量。

然而，当采用所述传统的并联桥接电路时，为了减少所述磁致伸缩传感器元件的特性的变化，很难增加所述激励电流的数量。原因如下。

在图1A所示的并联桥接电路中，所述桥接电路的固定电阻的大小需要基本上等于所述磁致伸缩传感器元件SE1和SE2的电阻值(或阻抗)，以扩展其可测量的负载范围(即检测范围)。磁致伸缩传感器元件通常具有大约100Ω或更小的阻抗，以及因此，所述电桥阻抗的大小通常固定在100Ω左右。由于这个原因，很难进一步增加所述桥接电路的阻抗。

另一方面，如果在所述并联桥接电路中所产生的阻抗变化影响所述AC电压产生器10的振荡器(未示出)，那么所述振荡器的输出AC信号将具有变化的振荡波形。为避免这个问题，需要在所述振荡器和并联桥接电路之间插入运算放大器或任何其它合适的电路组件，作为缓冲放大器。如果采用这种电路配置，那么所述振荡器的输出AC电压通过运算放大器到达所述并联桥接电路。结果，所述并联桥接电路中的阻抗变化不再影响所述振荡器。然而，由于所述运算放大器的性能限制，可以提供给所述并联桥接电路的激励电流的数量至多是几十mA(毫安)。除此之外，电流在所述并联桥接电路中对称地流动。这就是流经所述两个磁致伸缩传感器元件SE1和SE2的每个的激励电流的数量减少到提供给所述输入点N1和N2的激励电流量的一半的原因。

由于这些原因，很难通过增加流经所述磁致伸缩传感器元件SE1和SE2的每个的激励电流量来显著地减少由传感器元件特性的变化所引起的有害影响。

而且，如果所述磁致伸缩传感器元件具有非常低的阻抗，那么需要在所述桥接电路和运算放大器之间再插入电阻，以及将限制所述电流量，以使得所述运算放大器不会引起输出饱和。结果，施加到所述桥接电路的电压又降低了，以及所述负载检测范围变得更窄。

同时，当桥接电路包括磁致伸缩传感器元件时，为了补偿所述磁致伸缩传感器元件之间初始磁导率的差异，需要进行零点调节。在公开号为7-2943的日本实用新型申请所批露的并联桥接电路中，通过控制被串联连接到相应磁致伸缩传感器元件的可变电阻器的电阻值，而进行所述零点调节。然而，如之后将描述的那样，不可能通过这种零点调节来达到完全的平衡。

磁致伸缩传感器元件由交流电所激励。因此，为了实现完全的平衡，需要在实部和虚部同样地将阻抗中的不平衡减小到零。然而，根据传统的零点调节方法，可以仅从所述实部和虚部之一来消除所述阻抗不平衡，而不是从二者来消除所述阻抗不平衡。由于这个原因，即使进行所述零点调节以便最小化无负载下的输出电压，也总是会产生剩余电压，所述剩余电压然后在所述两个磁致伸缩传感器元件的输出特性中产生差异。此外，由于所述无负载下的输出电压不是零，因此，所述输出电压将具有较窄的动态范围。如上所述，所述传统的桥接电路不能实现完全的平衡，并且仅保证不充分的测量精确性。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的优选实施例在包括AC桥接电路的物理量检测设备中减少了由一对传感器元件之间的输出特性的差异所引起的有害影响。

本发明的优选实施例还提供了物理量检测设备，所述设备在桥接电路中实现完全的平衡，并且其使所述完全平衡点随时间的漂移最小化。

根据本发明优选实施例的物理量检测设备优选地包括具有第一和第二输入点的桥接电路，以及被连接到差分放大器的第一和第二输出点，其中AC电压被施加到所述输入点上。所述桥接电路优选地包括用于将所述第一输入点电连接到所述第一输出点的第一电桥臂，用于将所述第一输出点电连接到所述第二输入点的第二电桥臂，用于将所述第一输入点电连接到所述第二输出点的第三电桥臂，以及用于将所述第二输出点电连接到所述第二输入点的第四电桥臂。所述第一电桥臂优选地包括第一传感器元件，所述第一传感器元件的阻抗随所要测量的物理量而改变，以及所述第二电桥臂优选地包括第二传感器元件，所述第二传感器元件的阻抗也随所要测量的物理量而改变。所述第一和第二电桥臂的总阻抗优选地小于所述第三和第四电桥臂的总阻抗。

在本发明的一个优选实施例中，所述第一和第二传感器元件的每一个优选地是磁致伸缩传感器元件，其阻抗根据给定的负载而改变，以及所要测量的物理量优选地是被放置在所述第一和第二传感器元件之一上的负载。

在所述特定的优选实施例中，所述第一传感器元件优选地是第一磁致伸缩传感器元件，其包括由磁致伸缩材料所制成的第一磁致伸缩部件(member)和围绕所述第一磁致伸缩部件的第一线圈。所述第一线圈优选地将所述第一输入点和所述第一输出点电连接在一起。所述第二传感器元件优选地是第二磁致伸缩传感器元件，其包括由磁致伸缩材料所制成的第二磁致伸缩部件和围绕所述磁致伸缩部件的第二线圈。所述第二线圈优选地将所述第一输出点和所述第二输入点电连接在一起。

在另一个优选实施例中，所述第一和第二电桥臂的总阻抗优选地至多是所述第三和第四电桥臂的总阻抗的大约90％。

在另一个优选实施例中，所述第一和第二电桥臂中的至少一个优选地包括平衡可变电阻器。

在另一个优选实施例中，所述桥接电路优选地还包括平衡可变电阻器，所述电阻器被串联连接在所述第一和第二传感器元件之间，以及所述第一输出点优选地被连接到所述平衡可变电阻器。

在特定的优选实施例中，所述桥接电路优选地还包括第二平衡可变电阻器，所述电阻器被串联连接在所述第三和第四电桥臂之间，以及所述第二输出点优选地被连接到所述第二平衡可变电阻器。

在所述特定的优选实施例中，在所述检测设备执行测量操作时，在所述第一输出点和所述差分放大器之间以及在所述第二输出点和所述差分放大器之间优选地基本上没有电流流过。

在另一个优选实施例中，所述物理量检测设备优选地还包括AC电压产生器，用于产生被施加到所述桥接电路的第一和第二输入点的AC电压。所述AC电压产生器和被连接到所述第一和第二输出点的所述差分放大器优选地被集成在相同的电路板上。

更具体地，所述AC电压产生器优选地包括振荡器和用于限制所述振荡器输出信号的幅度的限幅器。

在另一个优选实施例中，所述物理量检测设备优选地包括检测电路部，所述检测电路部包括所述差分放大器。即使由所述第一传感器元件所测量的物理量的值等于由所述第二传感器元件所测量的物理量的值，所述检测电路部也优选地输出具有非零值的信号，由此确定传播所述检测电路部的输出信号的线路是否断开。

根据本发明优选实施例的运载工具优选地包括根据本发明的上述优选实施例中的任何一个的物理量检测设备、以及引擎，所述引擎可被连接到所述物理量检测设备，以便根据由所述物理量检测设备所检测的物理量来控制所述引擎的运转。

在本发明的一个优选实施例中，由所述物理量检测设备所检测的所述物理量优选地是取决于由操作者在运载工具的把手上所施加的力的量。

根据本发明优选实施例的零点调节方法是用于在上述根据本发明的优选实施例之一的物理量检测设备中调节所述桥接电路的零点的方法。所述方法优选地包括以下步骤：a)通过调节所述两个平衡可变电阻器之一，其中由所述第一和第二传感器元件所检测的物理量减小为零，从而使所述第一和第二输出点之间的差分电压的幅度最小化，以及b)通过调节另一个平衡可变电阻器，其中零物理量被施加到所述第一和第二传感器元件上，从而使所述第一和第二输出点之间的差分电压的幅度最小化。

在本发明一个优选实施例中，所述方法优选地包括这样的步骤，即，通过重复地执行所述步骤a)和b)而将所述差分电压减小为局部极小值。

根据上述本发明的各个优选实施例，两个传感器元件被串联地安排在桥接电路的两个电流路径之一中，以及可以增加流经所述传感器元件的激励电流的数量，由此使得由所述传感器元件之间特性的差异所引起的有害影响最小化。另外，根据本发明优选实施例，在所述零点实现完全的平衡。因此，与其中采用并联桥接电路的传统例子相比较，还可以显著地减少在所述两个传感器元件的输出特性之间可能出现的差异。

参考附图，根据下面本发明优选实施例的详细描述，本发明的其它特征、元件、处理、步骤、特性和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1A示出了具有并联连接在一起的两个传感器元件的传统桥接电路；

图1B示出了根据本发明优选实施例的具有串联连接在一起的两个传感器元件的桥接电路；

图1C示出了根据本发明另一个优选实施例的具有串联连接在一起的两个传感器元件的桥接电路，其中为其两个输出点提供有可变电阻器；

图2是示出用于根据本发明第一特定优选实施例的物理量检测设备的电路配置的电路图；

图3是示出用于图2中所示的桥接电路20的详细配置的电路图；

图4A示出了可变电阻器，以及图4B示出了用于图4A中所示的可变电阻器的特定配置；

图5是说明连接到操纵轴的负载传感器单元的透视图；

图6是示出图5所示的负载传感器单元的配置的横截面图；

图7是示出在可比较的例子的负载检测设备中两个传感器的输出如何随给定负载而改变的图，其中在其桥接电路部上还未完全地实现平衡；

图8是示出在根据本发明优选实施例的负载检测设备中两个传感器的输出如何随给定负载而改变的图，其中在其桥接电路部上完全地实现了平衡；

图9示意性地说明了作为示例性运载工具的水上喷射推进式(waterjet-propelled)船100的配置，所述运载工具包括根据本发明优选实施例的物理量检测设备；

图10说明了图9所示的把手104的配置；

图11示意性地说明了所述水上喷射推进式船100的引擎和控制器。

具体实施方式

根据本发明优选实施例的物理量检测设备优选地包括桥接电路，其中物理量传感器元件被串联连接在一起。如图1B所示，所述桥接电路优选地包括具有其上被施加所述AC电压的第一和第二输入点N1和N2，以及被连接到差分放大器的第一和第二输出点S1和S2。所述AC电压优选地从AC电压产生器10被施加到所述第一和第二输入点N1和N2。被连接到所述第一和第二输出点S1和S2的所述差分放大器(在图1B中未示出)的输出将优选地作为信号电压而从检测电路部(也未示出)被提供。

图1B所示的所述桥接电路优选地包括：用于将所述第一输入点N1电连接到所述第一输出点S1的第一电桥臂，用于将所述第一输出点S1电连接到所述第二输入点N2的第二电桥臂，用于将所述第一输入点N1电连接到所述第二输出点S2的第三电桥臂，以及用于将所述第二输出点S2电连接到所述第二输入点N2的第四电桥臂。

所述第一电桥臂优选地包括第一传感器元件SE1，其阻抗随所要测量的物理量而改变，以及所述第二电桥臂优选地包括第二传感器元件SE2，其阻抗也随所要测量的物理量而改变。在图1B所示的桥接电路中，所述两个传感器元件SE1和SE2以这种方式被串联连接在一起。这就是相对于传统的“并联桥接电路”而言这种桥接电路可以被称为“串联桥接电路”的原因。

根据本发明的优选实施例，其中所述第一和第二传感器元件SE1和SE2被串联连接在一起的所述第一和第二电桥臂的总阻抗(即，固定电阻值)优选地小于所述第三和第四电桥臂的总阻抗。因此，当在所述第一和第二输入点N1和N2之间提供交流电时，流经所述第一和第二电桥臂的电流量大于流经所述第三和第四电桥臂的电流量。结果，流经所述两个串联连接的传感器元件SE1和SE2的电流量可以远大于流经所述传统的并联连接的传感器元件的电流量。因此，由所述传感器元件SE1和SE2之间特性中的差异会引起非常少的有害影响。更具体地，如果所述第一和第二电桥臂的总阻抗是所述第三和第四电桥臂的总阻抗的九分之一，那么从所述AC电压产生器10提供给所述桥接电路部20的交流电的大约90％将流经所述第一和第二电桥臂。

所述第一和第二电桥臂的总阻抗优选地至多是所述第三和第四电桥臂的总阻抗的大约90％，更优选地是大约50％或更少，以及更优选地是大约20％或更少。

优选实施例1

在下文中，将作为根据本发明特定优选实施例的物理量检测设备来描述磁致伸缩负载检测设备。

图2示出了用于根据所述优选实施例的负载检测设备的主电路部分的电路配置。这种负载检测设备优选地包括AC电压产生部10、桥接电路部20和检测电路部30。

所述AC电压产生部10优选地包括：参考DC电源16，用于产生就参考电压进行振荡的正弦波的正弦波振荡器17，具有高输入阻抗的缓冲放大器18，以及用于调节要提供给所述桥接电路部20的电流量的限流固定电阻19。

所述桥接电路部20优选地包括两个磁致伸缩传感器元件21和22，其被串联连接在一起，其中在它们之间插入平衡可变电阻器23，以及两个桥接固定电阻24和25，其也被串联连接在一起，其中在它们之间插入平衡可变电阻器26。所述桥接电路部20具有与图1C所示的桥接电路基本相同的配置。

所述检测电路部30优选地具有：用于放大所述桥接电路部20的差分电压的AC差分放大器31，用于从所述差分放大器31的输出信号中消除DC分量的DC隔直流电容器32，用于整流经过所述电容32的剩余AC信号的全波整流器33，用于平滑所述全波整流器33的输出电压的低通滤波器34，具有增益控制可变电阻器的DC放大器35，以及信号电压输出终端36。

其次，将参考图3，更加详细地描述所述桥接电路部20的配置。

如图3所示，在所述优选实施例的所述桥接电路部20中，所述第一电桥臂BA1优选地包括磁致伸缩传感器元件21，以及所述第二电桥臂BA2优选地包括磁致伸缩传感器元件22。

所述磁致伸缩传感器元件21和22中的每一个优选地包括由磁致伸缩材料所制成的磁致伸缩部件和围绕所述磁致伸缩部件的线圈。所述磁致伸缩传感器元件21的线圈优选地将所述第一输入点N1和所述第一输出点S1电连接在一起。另一方面，所述磁致伸缩传感器元件22的线圈优选地将所述第一输出点S1和所述第二输入点N2电连接在一起。

所述第一和第二电桥臂BA1和BA2之间的连接点(即，所述第一输出点S1)出现在所述平衡可变电阻器23上。在所述优选实施例中使用的所述平衡可变电阻器23优选地具有图4A和4B中所示出的配置。在终端A和B之间所提供的电阻元件40优选地具有固定电阻值R。然而，通过移动在被连接到终端C的触点42和所述电阻元件40之间的连接点(或触点)，在所述终端A和C之间的电阻值可以变化。特别地，如果在所述终端A和C之间的电阻值增加，那么在所述终端B和C之间的电阻值就减小。在所述触点42和电阻元件40之间的连接点位置，所述电阻元件40可以分成被串联连接在一起的两个电阻部分。假定这两个电阻部分具有电阻值R1和R2，则满足R＝R1+R2。

再参照图3，所述第一电桥臂BA1的阻抗被表示为所述磁致伸缩传感器元件21的阻抗和在所述平衡可变电阻器23中的一个电阻部分的电阻R1之和(如果忽略线路电阻的话；相同的说明也将应用到以下描述中)。另一方面，所述第二电桥臂BA2的阻抗被表示为所述磁致伸缩传感器元件22的阻抗和在所述平衡可变电阻器23上的另一个电阻部分的电阻R2之和。因此，所述第一和第二电桥臂BA1和BA2的全部阻抗被表示为所述磁致伸缩传感器元件21和22的总阻抗和所述平衡可变电阻器23的电阻值R之和。所述电阻值R可以近似地等于所述磁致伸缩传感器元件21和22之间阻抗的差值，以及可以明显地小于所述磁致伸缩传感器元件21或22的阻抗。例如，在所述优选实施例中使用的所述磁致伸缩传感器元件21和22的阻抗优选地是在大约50Ω至大约100Ω的范围内。同时，例如，这两个磁致伸缩传感器元件21和22之间阻抗的差值可以是大约5Ω至大约10Ω。由此，所述电阻值R例如也可以是大约5Ω至大约10Ω。

另一方面，所述桥接电路部20中的第三电桥臂BA3优选地包括固定电阻24，以及所述第四电桥臂BA4优选地包括固定电阻25。以及所述第三和第四电桥臂BA3和BA4之间的连接点(即，所述第二输出点S2)在平衡可变电阻器26中。所述平衡可变电阻器26的结构优选地与所述平衡可变电阻器23的结构相同。

在所述优选实施例中，如上所述，在所述平衡可变电阻器23和26中的终端C(见图4A和4B)优选地被连接到图2所示的检测电路部30。因此，如果所述AC差分放大器31的输入阻抗高，那么就实现了这样的配置，其中在所述桥接电路部20的输出点和所述检测电路部30的信号输入部分之间没有电流流过。随后将描述由这种配置所达到的效果。

磁致伸缩传感器元件

接着，将参照图5和6描述根据所述优选实施例的用于在负载检测设备中使用的所述磁致伸缩传感器元件21和22的示例性安排。所述优选实施例的所述负载检测设备可以在需要对其上所放置的负载进行测量的各种类型的机器中使用。在以下的例子中，所述负载检测设备被连接到运载工具的操纵轴上以检测转矩。

图5是说明被连接到操纵轴的负载传感器单元5的透视图。图6是在从右侧穿过所述操纵轴的平面上所观看到的所述负载传感器单元5的横截面图。图5中所示的所述负载传感器单元5优选地在上操纵轴3a和下操纵轴3b被连接在一起的地方被提供。所述下操纵轴3b优选地在其上端部具有传感器储存(storage)部分51，在所述上端部，所述下和上操纵轴3b和3a被连接到一起。从所述上操纵轴3a的下端部分的外围突出的挤压(pressing)部分3c优选地伸出进入到所述传感器储存部分51中。

所述传感器储存部分51优选地由所述挤压部分3c水平地分为两个部分。所述磁致伸缩传感器元件21优选地被储存在所述右手侧部分中，而所述磁致伸缩传感器元件22优选地被储存在所述左手侧部分。

所述磁致伸缩传感器元件21优选地使其底部受弹簧53A所挤压，弹簧53A位于所述传感器元件21的底部和所述传感器储存部分51的一个侧壁之间，朝向所述挤压部分3c。结果，从所述磁致伸缩传感器元件21的相反侧(与所述底部相反)突出的受挤压部分55A接触所述挤压部分3c并由所述挤压部分3c所挤压。

同样地，所述磁致伸缩传感器元件22优选地也使其底部受弹簧53B所挤压，弹簧53B位于所述传感器元件22的底部和所述传感器储存部分51的另一侧壁之间，朝向所述挤压部分3c。结果，从所述磁致伸缩传感器元件22的相反侧(与所述底部相反)突出的另一挤压部分55B接触所述挤压部分3c并由所述挤压部分3c所挤压。

所述磁致伸缩传感器元件21和22中的每一个优选地包括磁性线圈，所述线圈通过利用反向的磁致伸缩效果来检测磁性变化，并且其通过其相关的受挤压部分55A或55B来组成磁致伸缩传感器。具体来说，当由所述挤压部分3c挤压和拉紧所述受挤压部分55A或55B时，某种磁性变化(例如，磁导率或磁化特性)在所述受挤压部分55A或55B中被产生以及可以随着所述磁致伸缩传感器元件21或22的磁性线圈阻抗中的变化而被检测到。

在通过使用这种负载传感器单元5来检测所述操纵轴的转矩过程中，例如，如果向左转动所述把手，那么耦合到所述把手的上操纵轴3a在由箭头301所指的方向上旋转。随着所述上操纵轴3a在所述方向上旋转，其挤压部分3c也随着所述上操纵轴3a在箭头302的方向上旋转。以及通过利用所述上操纵轴3a的旋转力，冲着所述弹簧53A在箭头303的方向上驱动所述受挤压部分55A和所述磁致伸缩传感器元件21。

当随着所述上操纵轴3a旋转而由所述挤压部分3c挤压时，所述受挤压部分55A随着所述上操纵轴3a的旋转力而变形。结果，在所述受挤压部分55A中产生磁性变化以表示所述变形。最后，由所述磁致伸缩传感器元件21的磁性线圈作为所述上操纵轴3a的旋转转矩而检测所述磁性变化。

另一方面，当向右(即，在相反方向上)转动所述把手时，所述磁致伸缩传感器元件22、受挤压部分55B和弹簧53B执行与其相对物21、55A和53A基本上相同的功能，除了其旋转和挤压方向相反之外。由此，这里省略了其描述。

假定在装配所述负载传感器单元50时预先将F牛顿(N)的特定负载施加到所述弹簧53A上。在这种情况中，除非由所述挤压部分3c在所述受挤压部分55A和磁致伸缩传感器元件21上所施加的负载超过F牛顿，否则，所述受挤压部分55A和磁致伸缩传感器元件21就不会移动。然而，一旦所述负载超过F牛顿，所述受挤压部分55A和磁致伸缩传感器元件21就开始向右移动。由此，实现了过载防止机制，其中超过F牛顿的负载从不被施加到所述受挤压部分55A和磁致伸缩传感器元件21上。

将负载施加到负载检测设备的所述磁致伸缩传感器元件的方法不必是上面所描述的那样，也可以是各种其它方法。然而，在本发明的优选实施例中，负载优选地仅被施加到所述两个磁致伸缩传感器元件中的一个上，而没有施加负载的另一个磁致伸缩传感器元件将作为用于测量的参考来使用。由此，在所述优选实施例的负载检测设备中，所要测量的负载需要被放置在两个磁致伸缩传感器元件的其中一个上。这个原理被应用到每一种可想象的情况，其中通过根据本发明任意优选实施例的物理量检测设备来测量预定的物理量。

图5和6没有说明这样的任意电路板，在所述电路板上，放大器、电阻和其它电路元件被集成在一起。然而，所述电路板种的每一种可以被安排在其相关的磁致伸缩传感器元件的附近，或者可以与所述磁致伸缩传感器元件之外的其它控制电路相结合。

负载检测操作

下文中，将参照图2更全面地描述所述优选实施例的负载检测设备如何执行其测量操作。

首先，例如，参考DC电源16优选地在接收到大约5V的电源电压(未示出)之后输出大约2.5V的参考DC电压。所述参考DC电压优选地输入到所述正弦波振荡器17中。作为响应，所述正弦波振荡器17优选地输出就所述参考DC电压进行振荡的正弦波振荡信号。所述正弦波振荡信号例如可以具有大约1kHz的频率和大约2V的幅度Vpp(峰到峰)。

然后，所述振荡信号优选地通过所述高阻抗缓冲放大器18和限流固定电阻19被提供给所述桥接电路部20。

当负载被放置在所述磁致伸缩传感器元件21和22之一上时，所述磁致伸缩材料的初始磁导率由于在刚接收到所述负载的磁致伸缩传感器元件21或22中的磁致伸缩效应而改变。结果，所述磁致伸缩传感器元件21或22的阻抗从其初始值进行改变，以及在所述第一和第二电桥臂之间打乱阻抗平衡。

一旦所述阻抗平衡以这种方式丢失，在所述桥接电路部20的第一和第二输出点S1和S2之间就产生差分电压。此后，所述差分电压由所述检测电路部30的AC差分放大器31所放大。所述AC差分放大器31的输出信号的AC分量通过所述DC隔直流电容器32，以及然后进入所述全波整流器33。

所述全波整流器33包括整流二极管，但在小于正向电压时不能执行整流操作。这就是说，所述整流器33具有死区。为了避免这种不希望的情况和使所述全波整流器33执行正确的整流操作，所述AC差分放大器31优选地具有尽可能高的增益。在所述优选实施例中，所述AC差分放大器31的增益优选地被控制为其最大等级，以使得即使最大绝对额定值的负载被放置在所述两个磁至伸缩传感器元件21和22之一上，所述AC差分放大器31的输出也不会饱和。

同时，在所述优选实施例中，为了增加所述全波整流器33的灵敏度，所述信号的幅度在所述全波整流完成之后加倍。所放大的信号然后输入到所述低通滤波器34。为了完全消除具有与所述激励电流的频率(即，所述振荡频率)相同的频率的AC分量，所述低通滤波器34的截止频率优选地是所述振荡频率的大约1/10或更少。

所述低通滤波器34的输出优选地由所述DC放大器35所放大，以及然后经由所述信号电压输出终端36输出。在所述信号电压输出终端36的信号电压的大小优选地对应于已经被放置在所述磁致伸缩传感器元件21和22之一上的负载的大小。

初始调节

为了测量具有高精确度的负载，需要进行初始调节。在所述优选实施例中，执行两种类型的初始调节。所述两种类型之一是“零点调节”，其中通过所述信号电压输出终端36所输出的信号电压被设置为等于零，其中没有负载被施加到所述磁致伸缩传感器元件21和22上。另一种类型的初始调节是“灵敏度调节”，其中通过所述信号电压输出终端36所输出的信号电压被设置为预定值，并且最大绝对额定值的负载被施加到所述磁致伸缩传感器元件21和22之一。

在所述优选实施例中，当测量所述AC差分放大器31的AC输出时，优选地调节所述平衡可变电阻器23和26，以最小化所述AC输出的幅度值(这是“零点调节”)。接着，通过测量所述DC放大器35的DC输出，优选地将大约400N(牛顿)的负载施加到所述磁致伸缩传感器元件21和22之一上。例如，当施加所述负载时，优选地控制所述DC放大器35的增益以将所述DC放大器35的输出DC电压设置为等于大约3.5V(这是“灵敏度调节”)。

应当注意，作为缓冲放大器的所述差分放大器31例如可以具有大约10mA的输出电流。在所述优选实施例中，代替传统的并联桥接电路而采用串联桥接电路。由此，流经包括所述磁致伸缩传感器元件21和22的所述第一和第二电桥臂的电流量可以大于流经所述第三和第四电桥臂的电流量。因此，例如，即使所述两个磁致伸缩传感器元件21和22具有初始磁导率的差异所引起的稍微变化的初始特性，足够大的电流量仍然可以流经所述磁致伸缩传感器元件21和22，以及在所述磁致伸缩传感器元件21和22之间的输出特性的差异将不会降低所述检测精确度。

应当注意，为了增加所述AC差分放大器31的灵敏度，重要的是扩大将要进入所述AC差分放大器31的信号的差分幅度范围。为了最大化在所述最大绝对额定值的负载的差分输出电压的幅度，在所述桥接电路中的第一电桥臂的阻抗需要基本上等于所述第二电桥臂的阻抗。如果在所述第一和第二电桥臂之间的阻抗基本上匹配，那么可以使得所述差分幅度范围的近似中心接近于所述参考电压。结果，增加了所述AC差分放大器31的增益。

用于在所述优选实施例中使用的所述磁致伸缩传感器元件21和22具有基本相等的阻抗。由此，与采用并联桥接电路的传统例子相比较，更容易使所述第一和第二电桥臂的阻抗基本上相匹配。这就是通过将所述磁致伸缩传感器元件21和22串联在一起所实现的优点。

而且，如果所述磁致伸缩传感器元件21的阻抗基本上等于所述磁致伸缩传感器元件22的阻抗，那么所述平衡可变电阻器23所需具有的电阻变化范围可以比所述相应的磁致伸缩传感器元件21和22的阻抗小许多。这使得不仅减小了所述第一和第二电桥臂的整个阻抗，而且最小化了由所述平衡可变电阻器23的温度特性引起的不希望的影响。所述平衡可变电阻器23的电阻通常具有相当大程度的温度依赖性。由于这个原因，如果在进行所述零点调节之后已经所述平衡可变电阻器23的温度发生改变，那么将较容易地打乱所述阻抗平衡。然而根据所述优选实施例，所述平衡可变电阻器23的电阻值可以足够地小于所述传感器元件的阻抗。因此，可以最小化由所述电阻器的温度特性所引起的不希望的效应。

平衡

在下文，将描述根据所述优选实施例的平衡方法。如这里所使用的那样，所述“平衡”意味着：当没有负载被施加到所述两个磁致伸缩传感器元件21和22之一上时(其状态将在这里被称为“无负载状态”)，将所述桥接电路部20的输出差分电压(在输出点S1和S2之间的电压)减少到零。

首先，在所述无负载状态下优选地调节所述平衡可变电阻23和26之一，由此最小化所述AC差分放大器的输出幅度。接着，在所述无负载状态下优选地又调节另一个平衡可变电阻器23或26，由此再次最小化所述AC差分放大器的输出幅度。如果通过在所述两个平衡可变电阻器23和26上交替地进行这种调节从而将所述输出幅度减到局部最小值，理论上来讲，所剩余的电压可以完全减少到零(在这里称为“完全平衡”)。

然而，如果由于不完全的零点调节，所剩余的电压没有完全达到零，那么已经接收到负载的所述磁致伸缩传感器元件21和22之一的输出信号将具有暂时降低的电平。结果，在所述两个磁致伸缩传感器元件的输出特性之间产生差异。然而，根据所述优选实施例，可以消除这种现象。

图7是示出两个磁致伸缩传感器元件的输出特性的图，其中通过所述传统桥接电路在所述元件上不完全地实现了平衡。另一方面，图8是示出其上实现完全平衡的所述优选实施例的桥接电路中的所述相同的两个磁致伸缩传感器元件的输出特性的图。如从图7可见的那样，如果不完全地实现平衡，那么在所述两个磁致伸缩传感器元件的输出之间就具有显著的差异。同时，如从图8可见的那样，在完全实现平衡的所述优选实施例中，在所述两个磁致伸缩传感器元件的输出之间几乎没有差异。

由此，图2中所示的所述电路配置实现完全的平衡，以及可以将所述剩余的电压减少到绝对的零。所述零剩余电压意味着在没有负载下的输出电压电平也到达零。

应当注意，在图7和8中，由于“断开检测”，在很小负载面积上的输出不是零，而是大约0.5V。在下文，将描述如何执行所述“断开检测”。

在所述优选实施例的所述负载检测设备中，如果通过所述完全平衡将所述剩余电压减少到零，那么当零负载被施加到所述磁致伸缩传感器元件上时，在所述DC放大器35的输入部上的信号电压将是0V。

例如，当在用于运载工具的系统中使用所述负载检测设备时，所述输出信号可以从所述信号电压输出终端36通过装置提供给引擎控制单元。然而，如果在所述装置中的一些线路断开，则将一直给所述引擎控制单元提供0V电压，不论负载是否被施加到所述负载检测设备上。在这种情况下，很难确定这是无负载状态还是断开状态。

出于这种考虑，优选地设计所述优选实施例的所述DC放大器35，以使得即使其输入电压是0V，也具有大约0.5V的非零输出电压。这就是说，当工作时，所述优选实施例的负载检测设备一直输出具有非零值的信号，而不论负载是否被施加到所述磁致伸缩传感器设备。正常状态中的所述非零值明显地不同于异常(例如断开)状态中的值。因此，如果所述引擎控制单元从所述负载检测设备上接收到低于例如大约0.5V的所述参考电压的输出电压，那么可以容易地检测到所述断开。

本发明人通过实验确定了所述平衡电路中的差值对所述剩余电压的影响程度。结果，本发明人发现所述剩余电压电平在非完全平衡电路中显著地变化，而测量的动态范围可以根据为所述完全平衡电路所收集的数据而有效地被扩展。

如上所述，所述零点稳定性对所述传感器的水平不平衡和非常小的负载的检测精确度具有重要的影响。这就是应该尽可能地稳定所述零点的原因。

一起形成图2所示的电路的所述线路、电阻、放大器、电容器和其它电路元件优选地一起被集成在单个的电子电路板上。所述电子电路板优选地在进行适当调节之后用铸模树脂化合物(molding resin compound)封装。如果用树脂以这种方式覆盖所述电子电路板的表面，那么将不再移动所述平衡可变电阻器23和26的可移动部分。然而，这些平衡可变电阻器23和26的触点42(见图4A和4B)没有完全固定。因此，在图4A和4B中所示的所述电阻元件40和触点42之间的接触部分具有容易随时间改变的不一致的电阻值(触点电阻值)。

具有可变电阻器的传统并联桥接电路被设计以使得电流流经其触点。在这种电路中，在触点电阻值中的变化改变了在图4B所示的终端A和B之间的电阻值，由此改变了所述桥接电路的平衡点。

然而，在所述实施例的桥接电路部20中，所述AC差分放大器31优选地具有如此高的输入阻抗，以至于几乎没有电流流过所述平衡可变电阻器23和26的触点。因此，即使在所述平衡可变电阻器23和26的触点中的触点电阻的值由于时间或其它原因而变化，所述变化根本不影响所检测的电压，以及测量的可靠性可以被增加。

在用在本发明所述优选实施例里的串联桥接电路中，即使将可变电阻器插入到所述电桥臂的至少一个中(优选两个)，仍然可以实现平衡。然而在这种情况下，电流将流经每个可变电阻器的触点以及由于触点电阻的变化可能降低稳定性。虽然如此，通过使用具有更高一致性的触点电阻的可变电阻器仍然可以避免零点稳定性的降低。

优选实施例2

在下文，将描述包括本发明第一特定优选实施例的负载检测设备的水上运载工具(water vehicle)。在以下描述中，将作为根据本发明第二特定优选实施例的水上运载工具来描述水上喷射推进式船。所述水上喷射推进式船优选地通过经喷口喷射水以及利用由所述水喷射所产生的反作用而被推进，所述喷射的水是由引擎驱动喷射推进机器所施压的。当在这种运载工具中被使用时，因为假定所述运载工具是在水上使用的，这是任何机电设备所忍受的非常恶劣的环境，因此，诸如负载检测设备的物理量检测设备需要保证足够的持久性和长期的可靠性。因此，通过使用本发明优选实施例的物理量检测设备，可以实现很多有益效果。

图9说明了用于根据所述优选实施例的水上喷射推进式船100的示意性配置。所述水上喷射推进式船的外壳100优选地包括下部的外壳部件101和上部的甲板部件102。操作者的座位103优选地在所述甲板部件102上被提供。在所述座位103的前面提供操纵把手104。

在所述外壳中，优选地作为驱动马达来提供引擎1，以及所述引擎1的输出轴105被连接到所述喷射推进式机器106的叶轮107。因此，当所述喷射推进式机器106的叶轮107由所述引擎1驱动时，水通过所述船底部上的吸水孔108而被吸入，以及然后由所述喷射推进式机器106加压和加速。然后，所加压的水通过喷口109向后喷射，这样由于其反作用而推进所述船。同样地，如果转动所述把手104，那么被称为“偏导装置(deflector)”的操纵机构在所述喷口109后面摆动。也就是说，通过转动所述把手104，水喷射的方向改变，以及可以在任意方向上驾驶所述船。为使所述船倒退，操作反向杆120，由此在所述喷口109后面上下移动反向门121，以及经由所述喷口109向前喷射水。使用反向开关112来检测通过所述反向杆120的操作的所述船的向后移动。

图10说明了用于所述把手104的配置。所述把手104可以围绕所述操纵轴113向右或向左转动。将由操作者所操作以加速或减速所述船的油门杆110优选地在所述把手104的右手柄附近被提供。当没有握紧时，所述油门杆110不与所述右手柄接触。在加速所述船时，所述操作者向着所述手柄端握紧所述油门杆110。以及当放开时，所述油门杆110返回其静止位置以减速所述船。

用于检测在所述把手104上的操纵力(更具体地，操纵转矩(steeringtorque))的操纵转矩传感器111优选地在所述操纵轴113上被提供。所述操纵转矩传感器111优选地具有与上述第一优选实施例的磁致伸缩负载检测设备相同的配置。当所述把手104转动到预定程度时，将限制所述把手104的轴，以及所述把手104将不再移动。当操纵力被施加到所述把手104上时，所述操纵转矩传感器111还作为负载单元用于检测所述把手104上的操纵转矩。应当注意，所述操纵转矩传感器111的配置不限于如图5和6所示的负载检测单元的特定配置。相反地，所述磁致伸缩传感器元件可以通过多种其它方式被安排以及被机械连接。所述油门杆110被提供有油门打开传感器114，用于检测由操作者按压所述油门杆110(即，油门打开)的程度。

图11示意性地示出了所述水上喷射推进式船100的引擎和控制器。所述优选实施例的引擎201优选地是具有相对小的排水量的冲程引擎(strokeengine)201，以及优选地包括圆柱体202、曲柄轴203、活塞204、燃烧室205、进气管206、进气阀207、排气管208、排气阀209、火花塞210和点火线圈211。而且，在所述进气管206中，油门阀212优选地被安排以根据所述油门杆110的打开程度而打开和关闭其自身。以及在所述进气管206部分中，在所述油门阀212的下游优选地作为燃料喷射器来提供喷射器213。所述喷射器213优选地被连接到在油箱219中所提供的过滤器218、燃料泵217和压力控制阀216上。

在所述进气管206的油门阀212附近，优选地安排旁通管206a以便在所述油门阀212的旁边对所述燃料进行分流。以及所述旁通管206a优选地被提供有用于调节所述旁通管206a的打开的旁通阀214(作为用于在减速期间控制引擎输出的装置)。和怠速阀(idle valve)一样，优选地，所述旁通阀214与所述油门阀212的打开无关地来调节流向所述引擎210的进入空气流，由此控制所述引擎的输出(即，在这种情况下的引擎转矩)。应当注意，例如可以通过调节提供给传动器223的用于驱动所述旁通阀214的电流，或者电磁工作阀中的其占空比，从而控制所述旁通管206a的打开(即，引擎转矩)。

所述引擎201的工作状态和用于所述旁通阀214的传动器223的驱动状态优选地由引擎控制单元215所控制，所述控制单元优选地包括例如微型机算机的计算机。作为所述引擎控制单元215的控制输入(即，用于检测所述引擎201的工作状态的装置)而提供：用于检测所述曲柄轴203的旋转角度(即，相位)或所述曲柄轴203自身的旋转速度的曲柄角度传感器220，用于检测所述圆柱体202的温度或所述冷却水的温度(即，引擎体的温度)的冷却水温度传感器221，用于检测在排气管208中空气-燃料比的排气空气-燃料比传感器222，用于检测所述进气管206中进气压力的进气压力传感器224，以及用于检测所述进气管206中的温度(即，所述进气温度)的进气温度传感器225。

通常，为所述油门杆110所提供的油门打开传感器114的输出信号被用于控制所述引擎转矩。然而，在油门关闭模式中，为所述操纵把手104所提供的所述操纵转矩传感器(即，所述磁致伸缩负载传感器)111的输出信号也可以被用于控制所述引擎转矩。所述引擎控制单元215优选地接收这些传感器的检测信号，由此输出控制信号到所述燃油泵217、压力控制阀216、喷射器213、点火线圈211和传动器223。

根据所述优选实施例，可以通过其上实现完全平衡的负载检测设备来检测所述操纵转矩。这就是即使给定负载相当小也能实现很高的测量精确度和提高的可靠性的原因。在上述优选实施例中，本发明作为示例性水上运载工具而被应用到水上喷气推进式船中。然而，本发明不以任何方式被限于所述特定的优选实施例。

在上述的优选实施例中，磁致伸缩传感器元件优选地作为示例性传感器元件而被使用。然而，本发明不以任何方式被限于所述特定的优选实施例。可选地，代替使用所述磁性变化的传感器元件，还可以使用通过利用静电电容中的变化、压电效应、或者电阻中的变化来检测给定负载的传感器元件。具体来说，在利用静电电容变化的所述传感器中，受挤压部分优选地是静电电容电极，以及当通过所述操纵轴的旋转力来挤压所述电极时，用于检测静电电容中变化的某种元件或设备优选地检测静电电容中的变化作为受挤压部分的变化。另一方面，在利用压电效应的传感器中，受挤压部分优选地是压电元件，以及当通过所述操纵轴的旋转力来挤压所述压电元件时，用于检测压电变化的某种元件或设备优选地检测压电元件的电变化作为受挤压部分的变化。另外，在利用电阻中的变化的传感器中，受挤压部分优选地是电阻器，以及当通过所述操纵轴的旋转力来挤压所述电阻器时，用于检测电阻变化的某种元件或设备优选地检测电阻器的电阻变化作为受挤压部分的变化。

然而，本发明通过使用除了各种其它类型的传感器元件之外的磁致伸缩传感器元件而实现最显著的效果。这是因为：当使用所述磁致伸缩传感器元件时，如果可以给所述传感器元件提供大量电流而实际上却不能提供所述数量的电流，则使特性的变化最小化。这样，当就所述问题通过使用磁致伸缩传感器元件而需要精确地测量给定负载时，本发明实现显著的效果。

根据上述本发明各个优选实施例中的任何一个的物理量检测设备可以有效地被用于检测被放置在多种运载工具的任何一种上的负载，所述运载工具被用在地面上或者水上。这样，所述检测设备具有高度的工业适用性。

虽然本发明已经就其优选实施例而被描述，但是，对于本领域技术人员来说是显而易见的是，所公开的发明可以通过多种方式被修改，以及除了上面具体描述的实施例之外还可以采用许多实施例。因此，所附权利要求将覆盖本发明的所有修改，所述修改落在本发明实际的精神和范围之内。

Claims (20)

1.一种物理量测量设备，包括：

桥接电路，其包括：

第一和第二输入点，AC电压被施加到所述输入点上；

第一和第二输出点，其被连接到差分放大器上；

第一电桥臂，用于将所述第一输入点电连接到所述第一输出点；

第二电桥臂，用于将所述第一输出点电连接到所述第二输入点；

第三电桥臂，用于将所述第一输入点电连接到所述第二输出点；以及

第四电桥臂，用于将所述第二输出点电连接到所述第二输入点；其中

所述第一电桥臂包括第一传感器元件，所述第一传感器元件的阻抗随所要测量的物理量而改变，以及所述第二电桥臂包括第二传感器元件，所述第二传感器元件的阻抗也随所要测量的物理量改变，以及

所述第一和第二电桥臂的总阻抗小于所述第三和第四电桥臂的总阻抗。

2.根据权利要求1的物理量测量设备，其中，所述第一和第二传感器元件的每个都是磁致伸缩传感器元件，其阻抗根据给定的负载而改变，以及所要测量的物理量是被放置在所述第一和第二传感器元件之一上的负载。

3.根据权利要求2的物理量测量设备，其中，所述第一传感器元件是第一磁致伸缩传感器元件，其包括由磁致伸缩材料所制成的第一磁致伸缩部件和围绕所述第一磁致伸缩部件的第一线圈，所述第一线圈将所述第一输入点和所述第一输出点电连接在一起，以及所述第二传感器元件是第二磁致伸缩传感器元件，其包括由磁致伸缩材料所制成的第二磁致伸缩部件和围绕所述第二磁致伸缩部件的第二线圈，所述第二线圈将所述第一输出点和所述第二输入点电连接在一起。

4.根据权利要求1的物理量测量设备，其中，所述第一和第二电桥臂的总阻抗至多为所述第三和第四电桥臂的总阻抗的大约90％。

5.根据权利要求1的物理量测量设备，其中，所述第一和第二电桥臂中的至少一个包括平衡可变电阻器。

6.根据权利要求1的物理量测量设备，其中，所述桥接电路还包括平衡可变电阻器，所述平衡可变电阻器被串联连接在所述第一和第二传感器元件之间，以及所述第一输出点被连接到所述平衡可变电阻器上。

7.根据权利要求6的物理量测量设备，其中，所述桥接电路还包括第二平衡可变电阻器，所述第二平衡可变电阻器被串联连接在所述第三和第四电桥臂之间，以及所述第二输出点被连接到所述第二平衡可变电阻器上。

8.根据权利要求7的物理量测量设备，其中，在所述检测设备执行测量操作时，在所述第一输出点和所述差分放大器之间以及在所述第二输出点和所述差分放大器之间基本上没有电流流过。

9.根据权利要求1的物理量测量设备，还包括AC电压产生器，其用于产生被施加到所述桥接电路的所述第一和第二输入点的所述AC电压，以及所述AC电压产生器和被连接到所述第一和第二输出点的所述差分放大器被集成在共同的电路板上。

10.根据权利要求9的物理量测量设备，其中，所述AC电压产生器包括振荡器和用于限制所述振荡器输出信号的幅度的限幅器。

11.根据权利要求1的物理量测量设备，还包括检测电路部，所述检测电路部包括所述差分放大器，其中即使由所述第一传感器元件所测量的物理量的值等于由所述第二传感器元件所测量的物理量的值，所述检测电路部也输出具有非零值的信号，由此确定传播所述检测电路部的输出信号的线路是否断开。

12.一种运载工具，包括：

权利要求1的所述物理量检测设备；以及

引擎，其可被连接到所述物理量检测设备上，以使得根据由所述物理量检测设备所检测的物理量来控制所述引擎的运转。

13.根据权利要求12的运载工具，其中，由所述物理量检测设备所检测的所述物理量是取决于由操作者在所述运载工具把手上所施加的力的量。

14.根据权利要求12的运载工具，其中，所述运载工具是喷射推进式船。

15.根据权利要求12的运载工具，其中，所述物理量检测设备包括操纵转矩传感器。

16.一种用于在物理量检测设备中调节桥接电路的零点的方法，所述物理量检测设备包括桥接电路，所述桥接电路具有其上被施加AC电压的第一和第二输入点，被连接到差分放大器的第一和第二输出点，用于将所述第一输入点电连接到所述第一输出点的第一电桥臂，用于将所述第一输出点电连接到所述第二输入点的第二电桥臂，用于将所述第一输入点电连接到所述第二输出点的第三电桥臂，以及用于将所述第二输出点电连接到所述第二输入点的第四电桥臂，其中，所述第一电桥臂包括第一传感器元件，所述第一传感器元件的阻抗随所要测量的物理量而改变，以及所述第二电桥臂包括第二传感器元件，所述第二传感器元件的阻抗随所要测量的物理量而改变，所述第一和第二电桥臂的总阻抗小于所述第三和第四电桥臂的总阻抗，并且还包括被串联连接在所述第一和第二传感器元件之间的第一平衡可变电阻器，并且所述第一输出点被连接到所述第一平衡可变电阻器上，以及包括被串联连接在所述第三和第四电桥臂之间的第二平衡可变电阻器，并且所述第二输出点被连接到所述第二平衡可变电阻器上，所述方法包括以下步骤：

a)通过调节所述第一和第二平衡可变电阻器之一，其中将所述第一和第二传感器元件所要检测的物理量减小为零，从而使所述第一和第二输出点之间的差分电压的幅度最小化，以及

b)通过调节所述第一和第二平衡可变电阻器的另一个，其中零物理量被施加到所述第一和第二传感器元件上，从而使所述第一和第二输出点之间的差分电压的幅度最小化。

17.根据权利要求16的方法，还包括这样的步骤，即，通过重复地执行所述步骤a)和b)而将所述差分电压减少为局部极小值。

18.根据权利要求16的方法，其中，所检测的物理量是取决于由操作者在运载工具把手上所施加的力的量。

19.根据权利要求18的方法，其中，所述运载工具是喷射推进式船。

20.根据权利要求16的方法，其中，所述物理量检测设备检测操纵转矩。

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