DE102017112913A1 - Belastungsmessverfahren, Belastungsmessvorrichtung und Belastungsmessanordnung - Google Patents
Belastungsmessverfahren, Belastungsmessvorrichtung und Belastungsmessanordnung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017112913A1 DE102017112913A1 DE102017112913.8A DE102017112913A DE102017112913A1 DE 102017112913 A1 DE102017112913 A1 DE 102017112913A1 DE 102017112913 A DE102017112913 A DE 102017112913A DE 102017112913 A1 DE102017112913 A1 DE 102017112913A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- magnetic field
- signal
- test object
- sensor
- measurement signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/127—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/122—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using permanent magnets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/125—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using magnetostrictive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
- G01L25/003—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency for measuring torque
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/226—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping
- G01L5/228—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping using tactile array force sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/16—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in the magnetic properties of material resulting from the application of stress
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Zur Verbesserung der Ausgangssignalqualität einer Belastungsmessung mittels aktiver Aufmagnetisierung schafft die Erfindung ein Belastungsmessverfahren zum Messen einer mechanischen Belastung an einem Testobjekt (14), umfassend:a) Erzeugen und Applizieren eines Magnetfelds auf das Testobjekt (14),b) Erfassen eines von dem Testobjekt (14) als Folge einer mechanischen Belastung auf das Testobjekt (14) veränderten Magnetfelds mittels einer ersten Magnetfelderfassungseinrichtung (20), um ein erstes Messsignal (U1, UAB) zu erzeugen,c) Erfassen eines von dem Testobjekt (14) als Folge der mechanischen Belastung auf das Testobjekt (14) veränderten Magnetfelds mittels einer zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (22), um ein zweites Messsignal (U2, UAT) zu erzeugen,d) Rechnerisches Ermitteln eines dritten Messsignals (UBT) aus dem ersten Messsignal (U1, UAB) und dem zweiten Messsignal (U2, UAT),und vorzugsweise die Schrittee) Bilden der Differenz aus einem (U2, UAT) der ersten und zweiten Messsignale und dem rechnerisch ermittelten dritten Messsignal (UBT), um ein Ausgangssignal zu erzeugen,f) Ermitteln der an dem Testobjekt (14) anliegenden mechanischen Belastung aufgrund des Ausgangssignals. Weiter wird eine entsprechende Belastungsmessvorrichtung zum Durchführen des Belastungsmessverfahrens vorgeschlagen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Anordnung zum Messen einer mechanischen Belastung an einem Testobjekt. Unter Belastungen werden dabei Kräfte, Drehmomente oder mechanische Spannungen an dem Testobjekt verstanden.
- Es ist bekannt, dass mit magnetischen Messverfahren die physikalischen Messgrößen Drehmoment, Kraft und Position an ferromagnetischen Objekten ermittelt werden können. Zur Anwendung kommen dabei meist magnetoelastische (oder auch invers-magnetostriktive) Sensoren oder Wirbelstrom- oder Eddy-Current-Sensoren. Die benutzten ferromagnetischen Materialien ändern ihre Permeabilität unter dem Einfluss von Zug- oder Druckspannungen (auch Vilari-Effekt genannt). Eine Abgrenzung der einzelnen Effekte ist in der Praxis meist schwierig, einzig der Wirbelstromsensor ist über seine Frequenzabhängigkeit leichter von den übrigen Effekten zu unterscheiden. Zudem ist der Zustand der Magnetisierung des Objektes oft nicht bekannt oder wird durch Verarbeitung und Handling der Objekte nachhaltig beeinflusst, so dass ein breiter industrieller Einsatz oft schwierig ist. Zudem ist eine Vorhersage der Lebensdauer der magnetisierten Objekte unter den oft recht harten Umgebungsbedingungen, in denen die Technologie Einsatz findet (beispielsweise aber nicht ausschliesslich Schwerindustrie, Getriebe, hydraulische Systeme in Baumaschine oder in der Landtechnik und vieles mehr) oft nicht möglich.
- Aus EP 3'051'265 A1 ist es bekannt, diesen Nachteil durch eine aktive Aufmagnetisierung mittels eines magnetischen Wechselfeldes im kHz Bereich zu kompensieren. Hierfür werden Generator- und Detektorspulen, nämlich zwei erste Magnetfelderfassungsspulen
A1 ,A2 und zwei zweite MagnetfelderfassungsspulenB1 ,B2 und eine mittige GeneratorspuleLg in einer Kreuzanordnung (X-Anordnung) verwendet. Dabei wird die Differenz des Spulenpaares A-B = (A1 +A2) - (B1 +B2) in einem analogen Signalverarbeitungsschema ermittelt. - Ausgehend von diesem Stand der Technik hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein Belastungsmessverfahren, eine Belastungsmessvorrichtung und eine Belastungsmessanordnung mit verbesserter Signalqualität zu schaffen
- Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung das Verfahren, die Vorrichtung und die Anordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Vorzugsweise soll mit vorteilhaften Ausgestaltungen ein verbesserter Signal-zu-Rausch-Verhältnis, insbesondere bei verbesserter Möglichkeit einer Bestimmung einer Belastungsrichtung, geschaffen werden.
- Besonders bevorzugte Ausgestaltungen betreffen eine Drehmomentsensor-Schaltung für ein optimales Signal-zu-Rausch-Verhältnis ohne Phaseneffekte bzw. ein damit durchführbares Verfahren.
- Die Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt ein Belastungsmessverfahren zum Messen einer mechanischen Belastung an einem Testobjekt umfassend:
- a) Applizieren eines Magnetfelds auf das Testobjekt,
- b) Erfassen eines von dem Testobjekt als Folge einer mechanischen Belastung auf das Testobjekt veränderten Magnetfelds mittels einer ersten Magnetfelderfassungseinrichtung, um ein erstes Messsignal zu erzeugen,
- c) Erfassen eines von dem Testobjekt als Folge der mechanischen Belastung auf das Testobjekt veränderten Magnetfelds mittels einer zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung, um ein zweites Messsignal zu erzeugen, und
- d) Rechnerisches Ermitteln eines dritten Messsignals aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal und Ermitteln der Belastung aus dem dritten Messsignal und wenigstens eines der ersten und zweiten Messsignale.
- Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte:
- e) Bilden der Differenz aus einem der ersten und zweiten Messsignale und dem rechnerisch ermittelten dritten Messsignal, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, und
- f) Ermitteln der an dem Testobjekt anliegenden mechanischen Belastung aufgrund des Ausgangssignals.
- Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
Erzeugen eines Magnetfelds und Applizieren des erzeugten Magnetfelds auf das Testobjekt. - Es ist bevorzugt, dass Schritt b) umfasst:
- Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels mehrerer in Reihe geschalteter Magnetfeldsensoren und Abgreifen eines Summen- oder Differenzsignals aus diesen Magnetfeldsensoren und dass Schritt c) umfasst:
- Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels eines oder einer Untergruppe dieser Magnetfeldsensoren, um ein Teilsignal aus diesem einen oder der Untergruppe der Magnetfeldsensoren abzugreifen.
- Es ist bevorzugt, dass Schritt b) Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels wenigstens eines ersten Magnetfeldsensors und wenigstens eines zweiten Magnetfeldsensors und analoges Abgreifen eines Differenzsignals aus dem wenigstens einen ersten und dem wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensor umfasst, um so das erste Messsignal zu erzeugen.
- Es ist bevorzugt, dass Schritt c) Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels des wenigstens einen ersten Magnetfeldsensors umfasst, um so das zweite Messsignal zu erzeugen.
- Es ist bevorzugt, dass Schritt d) rechnerisches Ermitteln des Messsignals des zweiten Magnetfeldsensors aus dem Differenzsignal und dem Messsignal des ersten Magnetfeldsensors umfasst.
- Es ist bevorzugt, dass Schritt b) Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels wenigstens zwei ersten Magnetfeldsensoren und wenigstens zwei zweiten Magnetfeldsensoren umfasst und dass Schritt b) Verwenden einer derartigen Verschaltung der Magnetfeldsensoren umfasst, dass jeweils die Signale eines Paars eines ersten und eines zweiten Magnetfeldsensors analog addiert und die Signale der Paare analog subtrahiert als analoges Differenzsignal ausgegeben werden.
- Es ist bevorzugt, dass weiter die Summensignale des wenigstens einen ersten Magnetfeldsensors und des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensors abgegriffen und insbesondere zum Erfassen eines Abstands zum Testobjekt ausgewertet werden
- Es ist bevorzugt, dass als drittes Messsignal eine Amplitude des Signals des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensors ermittelt wird, um als resultierendes Signal eine Differenz der Amplituden der Signale aus dem wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor und des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensor zu ermitteln.
- Es ist bevorzugt, dass als Magnetfeldsensor eine Spule oder ein Festkörpermagnetfeldsensor verwendet wird.
- Es ist bevorzugt, dass die Verschaltung der mehreren Magnetfeldsensoren variiert wird, um unterschiedliche Summen- oder Differenzsignale aus den mehreren Magnetfeldsensoren abzugreifen.
- Es ist bevorzugt, dass wenigstens ein Sensorkopf verwendet wird, der Magnetfeldsensoren der ersten und der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung und eine Generatorspule der Magnetfelderzeugungseinrichtung aufweist.
- Es ist bevorzugt, dass mehrere Sensorköpfe, die jeweils Magnetfeldsensoren der ersten und der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung und eine Generatorspule der Magnetfelderzeugungseinrichtung aufweisen, um das Testobjekt herum verteilt angeordnet werden und zur gemeinsamen Messsignalerzeugung eingesetzt werden.
- Es ist bevorzugt, dass wenigstens ein Sensorkopf verwendet wird, der Planarspulen als Magnetfeldsensoren der ersten und der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung und als eine Generatorspule der Magnetfelderzeugungseinrichtung aufweist, die in oder an einem Leiterplattenelement angeordnet sind.
- Es ist bevorzugt, dass Schritt a) die Auferlegung eines Wechselmagnetfeldes umfasst, insbesondere mit Frequenzen von 1 kHz bis 1000kHz.
- Es ist bevorzugt, dass Schritt b) und c) Mittelung der Messsignale über mehrere Wellenzüge umfasst, wobei vorzugsweise eine Mittelung über zwischen 10 und 10000 Wellenzüge erfolgt.
- Es ist bevorzugt, dass Schritt b) und c) eine gemittelte Gleichtaktung zur Amplitudenmessen umfassen.
- Es ist bevorzugt, dass wenigstens eine X-Anordnung oder V-Anordnung aus Magnetfeldsensoren der ersten und zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung und der Magnetfelderzeugungseinrichtung mit einem gemeinsamen ferromagnetischen Verstärkungskern verwendet werden.
- Es ist bevorzugt, dass mehrere X- oder V-Anordnung um das Testobjekt herum verteilt verwendet werden.
- Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Belastungsmessvorrichtung zum Messen einer mechanischen Belastung an einem Testobjekt umfassend:
- eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Applizieren eines Magnetfelds auf das Testobjekt,
- eine erste Magnetfelderfassungseinrichtung zum Erfassen eines von dem Testobjekt als Folge einer mechanischen Belastung auf das Testobjekt veränderten Magnetfelds und zum Liefern eines ersten Messsignals,
- eine zweite Magnetfelderfassungseinrichtung zum Erfassen eines von dem Testobjekt als Folge der mechanischen Belastung auf das Testobjekt veränderten Magnetfelds und zum Liefern eines zweiten Messsignals, und
- eine Recheneinrichtung zum rechnerischen Ermitteln eines dritten Messsignals aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal,
- und eine Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein die Belastung auf das Testobjekt anzeigendes Ausgangssignal aus dem dritten Messsignal und wenigstens einem der ersten und der zweiten Messsignale zu erzeugen.
- Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, eine Differenz aus einem der ersten und zweiten Messsignale und dem rechnerisch ermittelten dritten Messsignal zu bilden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, aufgrund dessen die an dem Testobjekt anliegende mechanische Belastung ermittelbar ist.
- Es ist bevorzugt, dass die erste Magnetfelderfassungseinrichtung wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor und wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensor aufweist und dazu ausgebildet ist, aus dem wenigstens einen ersten und dem wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensor eine Differenz von Amplituden von Signalen des ersten und des zweiten Magnetfeldsensors abzugreifen, wobei diese Differenz das erste Messsignal bildet.
- Es ist bevorzugt, dass die erste Magnetfelderfassungseinrichtung mehrere Magnetfeldsensoren aufweist, die in Reihe geschaltet sind, um ein gemeinsames Signal aus den mehreren Magnetfeldsensoren abzugreifen.
- Es ist bevorzugt, dass die zweite Magnetfelderfassungseinrichtung einen oder eine Untergruppe dieser zu der ersten Magnetfelderfassungseinrichtung gehörigen Magnetfeldsensoren aufweist, um ein Signal nur aus einem Teil der Magnetfeldsensoren der ersten Magnetfelderfassungseinrichtung abzugreifen.
- Es ist bevorzugt, dass die zweite Magnetfelderfassungseinrichtung den wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor umfasst und dazu ausgebildet ist, eine Amplitude aus dem ersten Magnetfeldsensor als zweites Messsignal auszugeben.
- Es ist bevorzugt, dass die Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, rechnerisch die Amplitude des zweiten Magnetfeldsensors aus dem Differenzsignal und dem Messsignal des ersten Magnetfeldsensors zu ermitteln und als drittes Messsignal auszugeben.
- Es ist bevorzugt, dass die erste Magnetfelderfassungseinrichtung wenigstens zwei erste Magnetfeldsensoren und wenigstens zwei zweite Magnetfeldsensoren und eine derartige Verschaltung oder Verschaltungsmöglichkeit (z.B. mittels eines Verschaltungspfads und/oder einer Schalteinrichtung) der Magnetfeldsensoren umfasst, dass jeweils die Signale eines Paars eines ersten und eines zweiten Magnetfeldsensors analog addiert und die Signale der Paare analog subtrahiert als analoges Differenzsignal ausgegeben werden.
- Es ist bevorzugt, dass weiter eine Summensignalabgreifeinrichtung zum Abgreifen von Summensignalen des wenigstens einen ersten Magnetfeldsensors und des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensors vorgesehen ist, wobei insbesondere die Auswerteeinrichtung zum Erfassen eines Abstands zum Testobjekt durch Auswertung der Summensignale ausgebildet ist.
- Es ist bevorzugt, dass die Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, als drittes Messsignal eine Amplitude des Signals des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensors zu ermitteln, und dass die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, als resultierendes Ausgangssignal eine Differenz der Amplituden der Signale aus dem wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor und des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensor zu ermitteln.
- Es ist bevorzugt, dass als Magnetfeldsensoren Spulen oder Festkörpermagnetfeldsensoren dienen.
- Es ist bevorzugt, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Auferlegung eines Wechselmagnetfeldes, insbesondere mit Frequenzen von 1 kHz bis 1000kHz, auf das Testobjekt ausgebildet ist.
- Es ist bevorzugt, dass die Auswerteeinrichtung zur Mittelung der Messsignale über mehrere Wellenzüge ausgebildet ist, wobei vorzugsweise eine Mittelung über zwischen 10 und 10000 Wellenzüge erfolgt.
- Es ist bevorzugt, dass eine Gleichtakteinrichtung zur gemittelten Gleichtaktung der Magnetfeldsensoren zur Amplitudenmessung vorgesehen ist.
- Es ist bevorzugt, dass Magnetfeldsensoren der ersten und zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung und die Magnetfelderzeugungseinrichtung eine X-Anordnung oder eine V-Anordnung mit einem gemeinsamen ferromagnetischen Verstärkungskern bilden.
- Weiter betrifft die Erfindung eine Belastungsmessanordnung, umfassend eine Belastungsmessvorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen und ein Testobjekt, dessen Belastung zu messen ist.
- Die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Belastungsmessvorrichtung sind zum Durchführen von Ausgestaltungen des Belastungsmessverfahrens geeignet.
- Die unterschiedlichen Ausgestaltungen des Belastungsmessverfahrens sind mittels Ausgestaltungen der Belastungsmessvorrichtung oder der Belastungsmessanordnung durchführbar.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
-
1 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Sensorkopfes einer Belastungsmessvorrichtung zum Messen einer mechanischen Belastung, wie insbesondere Kraft, Spannung oder Drehmoment an einem Testobjekt; -
2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Sensorkopfes; -
3 eine Seitenansicht des Sensorkopfes von1 zusammen mit dem Testobjekt; -
4 eine Ansicht vergleichbar3 einer weiteren Ausführungsform des Sensorkopfes; -
5 eine Ansicht vergleichbar3 noch einer weiteren Ausführungsform des Sensorkopfes; -
6 ein Blockschaltbild einer Belastungsmessvorrichtung nach dem Stand der Technik; -
7 einen Graph, der die Spannung über der Zeit für Spulenpaare der Belastungsmessvorrichtung nach dem Stand der Technik von6 im Falle zeigt, dass ein positives Drehmoment am Testobjekt anliegt; -
8 den Graph von7 im Falle, dass kein Drehmoment am Testobjekt anliegt; -
9 den Graph von7 im Falle, dass ein negatives Drehmoment am Testobjekt anliegt; -
10 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer Belastungsmessvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung; und -
11 ein Schaltungsdiagramm einer Belastungsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. - In den
1 bis5 sind verschiedene Ausführungsformen von Sensorköpfen10 für eine Belastungsmessvorrichtung12 dargestellt. Die Belastungsmessvorrichtung12 dient zum Messen von mechanischen Belastungen, wie insbesondere Drehmomenten, Kräften oder Spannungen, in einem zumindest teilweise magnetisierbaren Testobjekt14 , wie z.B. einer Welle, einer Kraftübertragungseinrichtung, einem Getriebeteil, einem Bolzen, einer Membran (z.B. eines Drucksensors) oder dergleichen, welches insbesondere aus oder mit ferromagnetischen Materialien gebildet ist. Das Testobjekt14 und die Belastungsmessvorrichtung12 bilden zusammen eine Belastungsmessanordnung16 . - Die Belastungsmessvorrichtung
12 weist eine Magnetfelderzeugungseinrichtung18 und mehrere Magnetfelderfassungseinrichtungen20 ,22 auf. - Die Magnetfelderzeugungseinrichtung
18 weist eine GeneratorspuleLg und eine Treiberschaltung24 (siehe6 ,11 und12 ) zum Treiben der GeneratorspuleLg auf. - Die Magnetfelderfassungseinrichtungen
20 ,22 weisen Magnetfeldsensoren26 in Form von DetektorspulenA1 ,A2 ,B1 ,B2 oder Festkörpermagnetfeldsensoren27 und eine Auswerteeinrichtung25 (siehe6 ,11 und12 ) zum Auswerten der Signale der Magnetfeldsensoren26 auf. - Die in
1 mit Blick auf die auf das Testobjekt14 zu richtende Vorderseite gezeigte Ausführungsform des Sensorkopfs10 ist in3 von der Seite gezeigt. Diese Ausführungsform weist zwei als erste DetektorspulenA1 ,A2 ausgebildete erste Magnetfeldsensoren26 -1 und zwei als zweite DetektorspulenB1 ,B2 ausgebildete zweite Magnetfeldsensoren26 -2 auf. Die DetektorspulenA1 ,A2 ,B1 ,B2 sind in einer kreuzförmigen Anordnung oder X-Anordnung28 auf einem gemeinsamen Flusskonzentrator30 aus ferromagnetischem Material vorgesehen. Dabei ist mittig die GeneratorspuleLg - hier ebenfalls auf einem entsprechenden Vorsprung des Flusskonzentrators30 - vorgesehen, wobei sich die ersten DetektorspulenA1 undA2 gegenüberliegen und sich die zweiten DetektorspulenB1 undB2 gegenüberliegen. -
2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Sensorkopfes10 mit einer V-Anordnung32 , wo nur ein erster Magnetfeldsensor26 -1 - z.B. die erste DetektorspuleA1 - und nur ein zweiter Magnetfeldsensor26 -1 winkelförmig zueinander angeordnet mit der GeneratorspuleLg an der Spitze der Winkelfomr vorgesehen sind. - Wie
4 zeigt, können anstatt Detektorspulen auch Festkörpermagnetfeldsensoren27 als erste und zweite Magnetfeldsensoren26 -1 ,26 -2 vorgesehen sein. -
5 zeigt eine Ausführungsform des Sensorkopfes10 , bei der die Spulen - DetektorspulenA1 ,A2 ,B1 ,B2 und GeneratorspuleLg - als Planarspulen34 in einem Leiterplattenelement36 - z.B. ausgeführt als PCB-Platten - vorgesehen sind. - Die Belastungsmessvorrichtung
12 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert ein neues Signalverarbeitungskonzept zum Abgreifen und Verarbeiten der Signale der Magnetfeldsensoren26 -1 ,26 -2 . - Das hier beschriebene Signalverarbeitungskonzept kann auf jedes Sensorsystem angewandt werden, das mehrere Magnetfeldsensoren
26 -1 ,26 -2 wie z.B. vier Detektorspulen (A1 ,A2 ,B1 , undB2 bilden eine X-Variante) oder auch nur zwei Detektorspulen (A1 undB1 bilden eine V-Variante), aufweist. - Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen wird das Magnetfeld über den Flusskonzentrator
30 mit der Erregerspule oder GeneratorspuleLg erzeugt. - Auch andere Aufbauten und Designs können für die beschriebene Signalverarbeitung genutzt werden, so zum Beispiel kann mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Magnetfeldsensoren
27 (Hallsensoren, MR oder GMR-Sensoren = Giant magneto resistance, deutsch, „Riesenmagnetowiderstandseffekt“) oder den unterschiedlichsten am Markt erhältlichen magnetischen Flusskonzentratoren30 (englisch flux concentrator) gearbeitet werden. -
6 zeigt eine bekannte Belastungsmessvorrichtung112 , in der bisher derartige Sensorköpfe10 einsetzt sind und die die Signale der DetektorspulenA1 ,A2 ,B1 ,B2 analog abgreift, um eine analoge differentielle Messung durchzuführen.6 zeigt das prinzipielle Set-Up der rein analogen, aktiven Aufmagnetisierung (Stand der Technik - wird von der Firma Torque and More unter der Bezeichnung TAM A3 Technologie vertrieben). Die GeneratorspuleLg wird beispielsweise zwischen 1 und 20 kHz betrieben, die Detektorspulen Ai oder Bi (mit i=1 oder 2) werden zwischen 1 kHz und 100 kHz betrieben. - Wie man der Verschaltung der Spulen auf der linken Seite von
6 entnehmen kann, sind hierzu das Paar erster DetektorspulenA1 ,A2 in Reihe geschaltet und das Paar zweiter DetektorspulenB1 ,B2 ist ebenfalls in Reihe geschaltet, wobei die Paare zueinander in entgegengesetzter Richtung in Reihe geschaltet sind. -
- UAT die Spannung des Paares A erster Detektorspulen
A1 ,A2 , - UBT die Spannung des Paares B zweiter Detektorspulen
B1 ,B2 , - U(A1) die Spannung der einen ersten Detektorspule
A1 , - U(A2) die Spannung der anderen ersten Detektorspule
A2 , - U(B1) die Spannung der einen zweiten Detektorspule
B1 , und - U(B2) die Spannung der anderen zweiten Detektorspule
B2 ist. - Das Messsignal ist die Amplitude von UAB. Die Phase von UAB wird nicht gemessen. Dadurch geht die Vorzeicheninformation verloren.
-
7 zeigt die Spannungen UAB, UAT und UBT im Falle eines positiven Drehmoments auf das Testobjekt14 ,8 zeigt die Spannungen UAB, UAT und UBT, wenn kein Drehmoment auf das Testobjekt14 wirkt, und8 zeigt die Spannungen UAB, UAT und UBT im Falle eines negativen Drehmoments auf das Testobjekt14 . - Für eine Signalverarbeitung mit dem analogen Prinzip empfiehlt es sich, das Differenzsignal A-B als direkt analoge Messgröße - in Form der Amplitude der oben erläuterten Spannung UAB - zu verwenden um ein optimales S/N Ratio zu bekommen. Typisch erreichbare Werte des Rauschens liegen dabei bei ca. 8µV bezogen auf eine Signalhöhe von einigen mV (0.1 %...0.5% bezogen auf den gesamten Messbereich = FS). Ein weiteres Problem dabei ist, dass in dem Signal UAB (entspricht A-B) zugleich eine Amplitudeninformation und eine Phaseninformation vorhanden ist. Die Phaseninformation führt zu einer Nichtlinearität im Messsignal, welche bei großen Signaländerungen dazu führen kann, dass die Kennlinie sich sehr stark krümmt; eine eindeutige Drehmomentrichtung kann nicht bestimmt werden. Durch gezieltes Einbringen einer Asymmetrie (z.B. durch Verwenden von Spulen mit unterschiedlicher Windungsanzahl) kann zwar der Arbeitspunkt verschoben werden, es bleiben jedoch Unsicherheiten bezüglich dem nichtlinearem Verhalten am Minimum, dem nicht bekannten oder wechselnden Arbeitspunkt (bevor bei der Kalibration ein kompletter Messbereich durchfahren wurde) und eventuelle Nachteile bzgl. Temperatur- und Abstandsempfindlichkeit.
- Der in
6 gezeigte bekannte differentielle, einkanalige Ansatz führt (in jedem Fall, unabhängig von der Anzahl der Spulen) zudem dazu, dass ein Phasenversatz zwischen den erfassten Signalen der beiden Sensorspulen (oder der beiden Paare von Sensorspulen) vorliegt, der ausgeglichen werden sollte, um ein korrektes Ergebnis, d.h. eine passende Differenz, zu erhalten. Auf Grund des Phasenversatzes dürfen also nicht die Signalwerte der beiden Sensorspulen (oder der beiden Paare von Sensorspulen) zum gleichen Zeitpunkt verwendet werden, sondern es muss der Phasenversatz berücksichtigt werden und für die Differenzbildung diejenigen Signalwerte herangezogen werden, welche um den ermittelten Phasenversatz relativ zueinander vorliegen. Um diesen Phasenversatz zu ermitteln, werden die Nulldurchgänge der Signale der beiden Sensorspulen herangezogen. - Eine Methode, diese Nachteile zu umgehen, besteht, indem man das magnetische Wechselfeld diskret abtastet und damit statt einer zeitkontinuierlichen Messung eine zeitdiskrete Messung vornimmt. Misst man direkt die Amplituden von A=(A1+A2) und B=(B1+B2) aus, so ergibt sich jedoch ein etwas schlechteres S/N Ratio (Rauschleistung von etwa 50µV bezogen auf ein Nutzsignal von 10...20 mV) aber eine eindeutige Bestimmung der Drehmomentrichtung und eine Separation von Phase und Amplitude ist möglich.
- Besonders bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung zum Messen von Belastungen auf Testobjekte mittels aktiver Aufmagnetisierung nutzen eine zeitliche Abtastung (Sampling) der Differenz der Amplituden von (A-B) und einem der beiden Spulenpaare
A oderB und daraus die rechnerische Ermittlung vonB (Amplitude und Phase) oder für den zweiten FallA (Amplitude und Phase). - Vorzugsweise findet die Abtastung bei sehr hohen Frequenzen statt (einige 100kHz), damit einige tausend Wellenzüge des magnetischen Wechselfeldes (samples) ausgewertet werden können.
- Nach Mittelung können zwischen 100 und 1000 Abtastwerte (samples) pro Sekunde als Ausgangssignal ausgegeben werden, damit ist die zeitliche Auflösung des Ausgangssignals im Bereich von einem bis wenige Millisekunden.
- Der so erzielte „Signal-to-Noise“ (S/N Rauschabstand) Wert liegt hierbei je nach verwendetem Sicherheitsfaktor zwischen 8'000 und 12'500 (entsprechend einer mechanischen Belastung von 60 und 150 MPa). Dies entspricht einem Rauschen ca. 2µV oder 0.013%FS ... 0.008%FS bezogen auf einen Messbereich von 16...25 mV Nutzsignal.
- Vorzugsweise werden im Unterschied zur rein analogen Messung von UAT-UBT beide Kanäle separat ausgemessen und damit Amplitude und Phase separat bestimmt.
- Vorteilhafterweise werden keine gewickelten Spulen, sondern Planarspulen
34 integriert in einer Leiterplatte36 , eingesetzt wie sie seit einiger Zeit bekannt sind, um eine hohe Reproduzierbarkeit der Fertigungsprozesse bei geleichzeitig geringen Kosten zu erreichen (siehe5 ). - In
10 ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Belastungsmessverfahrens in einem zeitlichen Blockablauf dargestellt, während in11 eine schematische Blockschaltbilddarstellung einer bevorzugten Ausgestaltung der Belastungsmessvorrichtung12 dargestellt ist. - Bei dieser Ausführungsform weist eine erste Magnetfelderfassungseinrichtung
20 , die ein erstes MesssignalU1 auf einem ersten Kanal liefert, die ersten Magnetfeldsensoren26-1 ,A1 ,A2 und die zweiten Magnetfeldsensoren26-2 ,B1 undB2 auf, wobei die Magnetfeldsensoren26-1 ,26-2 ,A1 ,A2 ,B1 ,B2 wie zuvor anhand des Stands der Technik beschrieben - falls paarweise vorhanden - paarweise in Reihe (A1+A2) und (B1+B2) und zueinander in umgekehrter Richtung in Reihe geschaltet sind. Somit entspricht die erste Magnetfelderfassungseinrichtung20 dem analogen Aufbau und dem analogen Kanal der einkanaligen bekannten Schaltung aus6 . Als Messsignal wird das Differenzsignal UAB geliefert. - Zusätzlich ist eine zweite Magnetfelderfassungseinrichtung
22 zum Liefern eines zweiten Messsignals U2, UAT vorgesehen, die nur den wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor26-1 (z.B. nur den einen ersten Magnetfeldsensor26-1 bei der V-Anordnung oder nur das Paar erster Magnetfeldsensoren A1+A2 bei der X-Anordnung) umfasst und das Messsignal nur des wenigstens einen ersten Magnetfeldsensors26-1 liefert. Als MesssignalU2 wird somit UAT geliefert. - Zusätzlich ist eine Recheneinrichtung
40 vorgesehen, die aus diesen Messsignalen UAB und UAT das Messsignal des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensors26-2 rechnerisch ermittelt. - In
10 ist die MagnetfelderzeugungS1 mittels einer H-Brücke als Treiberschaltung24 (siehe11 ) mit anschließender FlankenabschwächungS2 dargestellt. Das so erzeugte Magnetfeld wird mittels des Sensorkopfes10 und insbesondere der GeneratorspuleLg auf das Testobjekt14 auferlegt. Im SchrittS3 - Magnetfelderfassung - wird mit der Spulenanordnung des Sensorkopfes10 das Signal A-B (in Form von U1=UAB) abgegriffen und außerdem das Signal des oder der ersten Magnetfeldsensor(s/en) U2= UAT - entspricht A - abgegriffen. Die abgegriffenen MesssignaleU1 ,U2 unterlaufen im SchrittS4 einer Schwingungsdämpfung durch RC-Schaltungen R2-C2-R4 bzw. R3-C3-R5 und einer Verstärkung in einem jeweiligen Verstärker42 . Anschließend werden sie in einem AD-Wandler digitalisiert und in der Auswerteeinrichtung25 verarbeitet. -
10 zeigt den digitalen Signalauswertungspfad (von links nach rechts), der letzte Pfeil steht für den digitalen Ausgang, die Signalverarbeitung ermöglicht Kompensation der Temperatur, der Hysterese und des Abstandes Sensor-Testobjekt. -
11 zeigt eine Basisschaltung für die zwei-kanalige Messdatenaufbereitung. Die Treiberschaltung24 in Form einer H-Bridge (Vierquadrantensteller, ein typischer Motorentreiber = elektronische H-Brückenschaltung bestehend aus vier Halbleiterschaltern (Transistoren), die eine Gleichspannung (Supply) in eine Wechselspannung variabler Frequenz und variabler Pulsbreite umwandeln (Out_1, Out_2)) treibt die GeneratorspuleLg (Gen). R1 und C1 werden dazu benutzt, um aus den Rechtecksignalen sinus-förmige Signale zu erzeugen. Z.B. werden Magnetfelder mit Frequenzen im Bereich von 1kHz bis 20 kHz erzeugt. - Die Abtastung erfolgt vorzugsweise mit Frequenzen im Bereich von 1 kHz bis mehrere 100 kHz, wobei weiter vorzugsweise eine (z.B. als Software in einem Mikroprozessor implementierte) Gleichtaktung zur verbesserten Amplitudenmessung und eine Mittelung über mehrere Wellenzüge (
10 bis1000 Wellenzüge) erfolgt. - Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Signalverarbeitung ist die Wahlfreiheit an ferromagnetischen Materialien für den Flusskonzentrator
30 , die im vorliegenden Verfahren in den jeweiligen Kombinationen Spule - ferromagnetisches Material benutzt werden können. Bei gegenwärtigen Sensorköpfen10 werden neben Eisenkernen, die aus dem Rohmaterial gefräst werden, auch Kerne verwendet, die 3D gedruckt werden, oder Transformatorbleche verwendet, die kostenaufwendig zusammengefügt werden müssen. Es besteht nun die Aussicht, neben kommerziellen, günstigen Ferritkernen auch den Kern selbst ganz wegzulassen und die hintere Abdeckung mit einer metallischen Folie abzudecken. - Bei weiteren, hier nicht näher dargestellten Ausführungsformen sind die Ausgänge der einzelnen Magnetfeldsensoren
26-1 ,26-2 ,A1 ,A2 ,B1 ,B2 einzeln abgreifbar und einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen, als Differenzsignal oder Summensignal abgreifbar und auswertbar. Es können so unterschiedliche Messsignale abgegriffen und daraus weitere Messsignale rechnerisch ermittelt werden. Die erste und die zweite Magnetfeldmesseinrichtung20 ,22 können somit aus unterschiedlichen Magnetfeldsensoren26-1 ,26-2 ,A1 ,A2 ,B1 ,B2 aufgebaut werden. - Die vier Detektorspulen (
A1 ,A2 ,B1 ,B2 ) können je nach Einsatzzweck unterschiedlich miteinander verschaltet werden, um über einen Verstärker42 zu einem nutzbaren Messsignal zu kommen. - Die Verschaltung der Spulen oder allgemeiner der Magnetfeldsensoren
26-1 ,26-2 kann als Hardware - z.B. über ein entsprechend ausgelegtes Leiterplattenelement36 - oder in einer Schaltelektronik - z.B. gesteuert mittels Software - erfolgen. - Hierzu können die Ausgänge der Detektorspulen
A1 ,A2 ,B1 ,B2 einzeln mit einer Sensorelektronik verbunden sein, die die Ausgänge je nach Einsatzzweck zusammenschaltet oder einzeln auswertet. Insbesondere können Untergruppen der Detektorspulen gleichgerichtet abgegriffen werden, um ein Summensignal zu erzeugen oder mit zueinander unterschiedlicher Polarität abgegriffen werden, um ein Differenzsignal abzugreifen. - Ein Vorteil einer derartigen bevorzugten Ausgestaltung der hier beschriebenen Signalaufbereitung besteht in einem wechselseitigen Beschalten der Spulenpaare, so erlaubt die Beschaltung (
A1 -B1 ) - (A2 -B2 ), dass man damit lokale Defekte (beispielsweise Risse in der Welle) detektieren kann (das geht heute mit dem A3 Integralsensor als X ausgelegt nicht). - Diese Möglichkeit einer wechselnden (z.B. wechselseitigen) Beschaltung hat noch einen weiteren Vorteil, denn im Rahmen von sicherheitsrelevanten Anwendungen (beispielsweise der SIL- Einstufung gemäß der Normenreihe IEC 61508 „Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbar elektronischer Systeme“) können diverse Methoden zur Beherrschung oder Eliminierung von Fehlern unterstützt werden. So kann die Überwachung im laufenden Betrieb zur Erkennung von zufälligen Fehlern sowie die sichere Beherrschung von erkannten Fehlern und der Übergang in einen sicher definierten Zustand ermöglicht werden. Hierzu kann mit zwei Signalpfaden gearbeitet werden, in denen im ersten Kanal (
A1 -B1 ) und im zweiten Kanal (A2 -B2 ) ausgewertet werden. Weichen diese zwei, ursprünglich gleichen Werte um beispielsweise mehr als ihre doppelte Spezifikation ab, so können die beiden Informationen miteinander verrechnet und ggf. plausibilisiert werden. - Verschaltet man die Spulen gemäß (
A1 +B1 ) - (A2 +B2 ), so kann man vorteilhaft herausfinden, ob Spannungsgradienten oder Querkräfte auftreten - diese Konstellation wird beispielsweise aber nicht ausschließlich in Anwendungen eingesetzt, in denen variierende Achslasten und unterschiedliche Traktionsverhältnisse ermittelt werden sollen. - Tastet man die Spulen
A1 ,A2 ,B1 undB2 direkt ab und verrechnet sie in einem zweiten Prozessschritt miteinander, so kann zusätzliche Information zur zeitlichen Signalinvarianz gewonnen werden. - Im Bereich großer Durchmesser > 100mm des Testobjekts
14 (z.B. Welle) kann die Methodik vorteilhaft dazu verwendet werden, um mehrere Einzelsensoren um eine rotierende Welle herum anzuordnen (wie dies in derDE 10 2017 107 111.3 beschrieben und gezeigt ist) und dann deren Messungen zu verrechnen - das zu analysierende Signal basiert in diesem Fall auf der mehrfachen Beschaltung n[(A1+A2)-(B1+B2)], die dann in einem zweiten Schritt gemittelte Datenverarbeitung erlaubt. Z.B. nimmt n = die Anzahl der Messstellen Werte zwischen vier und sechzehn an. - Alle beschriebenen Verschaltungen und Konstellationen können generell entweder in einem „X“-Modus (X-Anordnung
28 ,1 ) oder in einem „V“-Modus (V-Anordnung32 ,2 ) betrieben werden, im ersten Fall sind neben der GeneratorspuleLg vier Detektorspulen, im zweiten Fall sind zwei Detektorspulen in einer speziellen Anordnung (Winkel zwischen 70 und 110°) vorgesehen. Im Fall von zwei Spulen (V-Anordnung32 ) wählt man A1-B1, das hat den Vorteil, dass ein einfacher Integralsensor bestehend aus zwei bis beispielsweise sechzehn Elementen, wie er inDE 10 2017 107 111.3 für vier Messelemente beschrieben ist, eine deutlich höhere Auflösung um die Welle herum erlaubt und damit die Signal-Nichtuniformität bei schlechtem Rundlauf noch weiter verbessert werden kann (von 1% FS auf 0.2% FS). - Schließlich kann aus den Wechselfeldern an Lg und an Ai, Bi (mit i= 1 oder die relative Phasenbeziehung zwischen Signal A und B, die Phase zwischen A oder B relativ zum Generator wie auch das abgetastete Signal (A-B) relativ zum Generator abgeleitet werden und nutzbringend weiterverrechnet werden.
- In diesem Zusammenhang gelten auch die reverse-connected (siehe Ausrichtung der Spule mit Beginn der Wicklungen) und die gleichgeschaltete Konstellation aller beschriebenen Varianten als unter die Erfindung fallend.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zum Messen einer an einem Testobjekt
14 anliegenden Kraft oder Spannung weist die folgenden Schritte auf: - Erzeugen eines Magnetfeldes;
- Applizieren des erzeugten Magnetfelds auf das Testobjekt
14 ; - Anbringen einer Kraft auf das Testobjekt
14 ; - Erfassen des von dem Testobjekt
14 als Ergebnis der angebrachten Kraft veränderten Magnetfeldes mit einer ersten Magnetfelderfassungseinrichtung20 und Bereitstellen eines ersten MesssignalsU1 , UAB mit der ersten Magnetfelderfassungseinrichtung20 („A-B“); - Erfassen des von dem Testobjekt
14 als Ergebnis der angebrachten Kraft veränderten Magnetfeldes mit einer zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung22 und Bereitstellen eines zweiten MesssignalsU2 , UAT mit der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung22 („A“ oder „B“); - Rechnerische Ermittelung des dritten Messignals UBT („B“ oder „A“) aus dem ersten Messsignal („A-B“) und dem zweiten Messsignal („A“ oder „B“);
- Ermitteln des resultierenden Signals „Ausgangssignals A*-B*“ als Differenz zwischen dem zweiten Messsignal und dem dritten, rechnerisch ermittelten Messsignal = Amplitude (A) - Amplitude (B);
- Ermitteln der an dem Testobjekt anliegenden Kraft resp. Spannung basierend auf dem resultierenden Signal.
- Vorzugsweise können die Summensignale der Spulen A1+A2+B1+B2 abgegriffen und ausgewertet werden, damit kann vorteilhafterweise eine Abstandsmessung zum Testobjekt
14 realisiert werden. Somit kann neben der Kraft oder einer Spannung auch der Abstand des Sensorkopfs10 zum Testobjekt14 gemessen werden. - Weiter ist eine gemittelte Gleichtaktung, um eine vereinfachte Amplitudenmessung zu erreichen, bevorzugt.
- Vorzugsweise lässt sich zusätzlich oder alternativ ein Messsignal einer Verschaltung (A1+B1) - (A2+B2) abgreifen.
- Wie erwähnt können anstatt der Detektorspulen
A1 ,A2 ,B1 ,B2 , auch zwei oder vier Festkörpermagnetfeldsensoren27 verwendet werden. Insbesondere wenn derartige Magnetfeldsensoren27 eingesetzt werden, funktioniert das hier dargestellte Konzept auch mit Gleichstrom und/oder einem nicht wechselnden Magnetfeld. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Sensorkopf
- 12
- Belastungsmessvorrichtung
- 14
- Testobjekt
- 16
- Belastungsmessanordnung
- 18
- Magnetfelderzeugungseinrichtung
- 20
- erste Magnetfelderfassungseinrichtung
- 22
- zweite Magnetfelderfassungseinrichtung
- 24
- Treiberschaltung
- 25
- Auswerteeinrichtung
- 26
- Magnetfeldsensor
- 26-1
- erster Magnetfeldsensor
- 26-2
- zweiter Magnetfeldsensor
- 27
- Festkörpermagnetfeldsensor
- 28
- X-Anordnung
- 30
- Flusskonzentrator
- 32
- V-Anordnung
- 34
- Planarspule
- 36
- Leiterplattenelement
- 40
- Recheneinrichtung
- 42
- Verstärker
- 44
- A/D-Wandler
- 112
- Belastungsmessvorrichtung (Stand der Technik)
- A1
- erste Detektorspule
- A2
- erste Detektorspule
- B1
- zweite Detektorspule
- B2
- zweite Detektorspule
- Lg
- Generatorspule
- S1
- Magnetfelderzeugung
- S2
- Flankenabschwächung
- S3
- Magnetfelderfassung
- S4
- Schwingungsdämpfung, Verstärkung
- S5
- A/D-Wandlung, Signalverarbeitung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017107111 [0091, 0092]
Claims (15)
- Belastungsmessverfahren zum Messen einer mechanischen Belastung an einem Testobjekt (14), umfassend: a) Erzeugen und Applizieren eines Magnetfelds auf das Testobjekt (14), b) Erfassen eines von dem Testobjekt (14) als Folge einer mechanischen Belastung auf das Testobjekt (14) veränderten Magnetfelds mittels einer ersten Magnetfelderfassungseinrichtung (20), um ein erstes Messsignal (U1, UAB) zu erzeugen, c) Erfassen eines von dem Testobjekt (14) als Folge der mechanischen Belastung auf das Testobjekt (14) veränderten Magnetfelds mittels einer zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (22), um ein zweites Messsignal (U2, UAT) zu erzeugen, d) Rechnerisches Ermitteln eines dritten Messsignals (UBT) aus dem ersten Messsignal (U1, UAB) und dem zweiten Messsignal (U2, UAT), und e) Ermitteln eines Ausgangssignals aus dem dritten Messsignal und wenigstens einem der ersten und zweiten Messsignale (u1, U2) und f) Ermitteln der an dem Testobjekt (14) anliegenden mechanischen Belastung aufgrund des Ausgangssignals.
- Belastungsmessverfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 2.1 dass Schritt e) umfasst: Bilden der Differenz aus einem (U2, UAT) der ersten und zweiten Messsignale und dem rechnerisch ermittelten dritten Messsignal (UBT), um das Ausgangssignal zu erzeugen, und/oder 2.2 dass Schritt b) umfasst: Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels mehrerer in Reihe geschalteter Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) und Abgreifen eines Summen- oder Differenzsignals (UAB, U1) aus diesen Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2), und dass Schritt c) umfasst: Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels eines (A1) oder einer Untergruppe (26-1, A1, A2) dieser Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2), um ein Teilsignal (U2, UAT) aus diesem einen oder der Untergruppe der Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) abzugreifen. - Belastungsmessverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels wenigstens eines ersten Magnetfeldsensors (26-1) und wenigstens eines zweiten Magnetfeldsensors (26-2) und Abgreifen eines Differenzsignals aus dem wenigstens einen ersten (26-1) und dem wenigstens einen zweiten (26-2) Magnetfeldsensor umfasst, um so das erste Messsignal zu erzeugen und dass Schritt c) Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels des wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor (26-1) umfasst, um so das zweite Messsignal zu erzeugen und dass Schritt d) rechnerisches Ermitteln des Messsignals des zweiten Magnetfeldsensors (26-2) aus dem Differenzsignal und dem Messsignal des ersten Magnetfeldsensors (26-1) umfasst.
- Belastungsmessverfahren nach
Anspruch 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, 4.1 dass Schritt b) Erfassen des veränderten Magnetfelds mittels wenigstens zwei ersten Magnetfeldsensoren (26-1, A1, A2) und wenigstens zwei zweiten Magnetfeldsensoren (26-2, B1, B2) umfasst und dass Schritt b) Verwenden einer derartigen Verschaltung der Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2) umfasst, dass jeweils die Signale eines Paars eines ersten (A1, A2) und eines zweiten (B1, B2) Magnetfeldsensors analog addiert und die Signale der Paare (A1, A2; B1, B2) analog subtrahiert als analoges Differenzsignal (U1, UAB) ausgegeben werden, und/oder 4.2 dass weiter die Summensignale des wenigstens einen ersten Magnetfeldsensors (26-1) und des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensors (26-2) abgegriffen und insbesondere zum Erfassen eines Abstands zum Testobjekt (14) ausgewertet werden und/oder 4.3 dass als drittes Messsignal eine Amplitude des Signals des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensors (26-2) ermittelt wird, um als resultierendes Ausgangssignal eine Differenz der Amplituden der Signale aus dem wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor (26-1) und dem wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensor (26-2) zu ermitteln und/oder 4.4 dass als Magnetfeldsensor (26-1, 26-2) eine Spule (A1, A2, B1, B2) oder ein Festkörpermagnetfeldsensor (27) verwendet wird und/oder 4.5 dass die Verschaltung der mehreren Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) variiert wird, um unterschiedliche Summen- oder Differenzsignale aus den mehreren Magnetfeldsensoren abzugreifen. - Belastungsmessverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 5.1 dass Schritt a) die Auferlegung eines Wechselmagnetfeldes umfasst, insbesondere mit Frequenzen von 1 kHz bis 1000kHz, und dass Schritt b) und c) Mittelung der Messsignale über mehrere Wellenzüge umfasst, wobei vorzugsweise eine Mittelung über zwischen 10 und 10000 Wellenzüge erfolgt und/oder 5.2 dass wenigstens ein Sensorkopf (10) verwendet wird, der Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) der ersten und der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (20, 22) und eine Generatorspule (Lg) der Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) aufweist, und/oder 5.3 dass mehrere Sensorköpfe (10), die jeweils Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) der ersten und der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (20, 22) und eine Generatorspule (Lg) der Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) aufweisen, um das Testobjekt (14) herum verteilt angeordnet werden und zur gemeinsamen Messsignalerzeugung eingesetzt werden, 5.4 dass wenigstens ein Sensorkopf (10) verwendet wird, der Planarspulen (34) als Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) der ersten und der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (20, 22) und als eine Generatorspule (Lg) der Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) aufweist, die in oder an einem Leiterplattenelement (36) angeordnet sind.
- Belastungsmessverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) und c) eine gemittelte Gleichtaktung zur Amplitudenmessung umfassen.
- Belastungsmessverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine X-Anordnung (28) oder V-Anordnung (32) aus Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2) der ersten und zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (20, 22) und der Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) mit einem gemeinsamen ferromagnetischen Verstärkungskern (30) verwendet werden.
- Belastungsmessverfahren nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere X- oder V-Anordnungen (28, 32) um das Testobjekt (14) herum verteilt verwendet werden. - Belastungsmessvorrichtung (12) zum Messen einer mechanischen Belastung an einem Testobjekt (14) umfassend: eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) zum Applizieren eines Magnetfelds auf das Testobjekt (14), eine erste Magnetfelderfassungseinrichtung (20) zum Erfassen eines von dem Testobjekt (14) als Folge einer mechanischen Belastung auf das Testobjekt (14) veränderten Magnetfelds und zum Liefern eines ersten Messsignals (U1, UAB), eine zweite Magnetfelderfassungseinrichtung (22) zum Erfassen eines von dem Testobjekt (14) als Folge der mechanischen Belastung auf das Testobjekt (14) veränderten Magnetfelds und zum Liefern eines zweiten Messsignals (U2, UAT), und eine Recheneinrichtung (40) zum rechnerischen Ermitteln eines dritten Messsignals (UBT) aus dem ersten Messsignal (U1, UAB) und dem zweiten Messsignal (U2, UAT), und eine Auswerteeinrichtung (25), die dazu ausgebildet ist, aus dem dritten Messsignal (UBT) und wenigstens einem des ersten (UAB) und des zweiten Messsignals (UAT) ein die mechanische Belastung anzeigendes Ausgangssignal zu erzeugen.
- Belastungsmessvorrichtung nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, 10.1 dass die Auswerteeinrichtung (25) dazu ausgebildet ist, eine Differenz aus einem (UAT) der ersten und zweiten Messsignale und dem rechnerisch ermittelten dritten Messsignal (UBT) zu bilden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, aufgrund dessen die an dem Testobjekt (14) anliegende mechanische Belastung ermittelbar ist, und/oder 10.2 dass die erste Magnetfelderfassungseinrichtung (20) mehrere Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) aufweist, die in Reihe geschaltet sind, um ein gemeinsames Signal (UAB, U1) aus den mehreren Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) abzugreifen, und dass die zweite Magnetfelderfassungseinrichtung (22) einen (A1) oder eine Untergruppe (26-1, A1, A2) dieser zu der ersten Magnetfelderfassungseinrichtung (20) gehörigen Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) aufweist, um ein Signal nur aus einem Teil der Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) der ersten Magnetfelderfassungseinrichtung (20) abzugreifen. - Belastungsmessvorrichtung (12) nach
Anspruch 9 oder10 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Magnetfelderfassungseinrichtung (20) wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor (26-1) und wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensor (26-2) aufweist und dazu ausgebildet ist, aus dem wenigstens einen ersten (26-1) und dem wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensor (26-2) eine Differenz von Amplituden von Signalen des ersten und des zweiten Magnetfeldsensors (26-1, 26-2) abzugreifen, wobei diese Differenz das erste Messsignal (U1, UAB) bildet, und dass die zweite Magnetfelderfassungseinrichtung (22) den wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor (26-1) umfasst und dazu ausgebildet ist, eine Amplitude aus dem ersten Magnetfeldsensor (26-1) als zweites Messsignal auszugeben, und dass die Recheneinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, rechnerisch die Amplitude des zweiten Magnetfeldsensors (26-2) aus dem Differenzsignal (UAB) und dem Messsignal des ersten Magnetfeldsensors (26-1) zu ermitteln und als drittes Messsignal auszugeben. - Belastungsmessvorrichtung nach
Anspruch 10 oder11 , dadurch gekennzeichnet, 12.1 dass die erste Magnetfelderfassungseinrichtung (20) wenigstens zwei erste Magnetfeldsensoren (26-1, A1, A2) und wenigstens zwei zweite Magnetfeldsensoren (26-2, B1, B2) und eine derartige Verschaltung der Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2, A1, A2, B1, B2) umfasst, dass jeweils die Signale (UAT, UBT) eines Paars (A1, A2; B1, B2) eines ersten (26-1) und eines zweiten (26-2) Magnetfeldsensors analog addiert und die Signale der Paare analog subtrahiert als analoges Differenzsignal (U1, UAB) ausgegeben werden, und/oder 12.2 dass weiter eine Summensignalabgreifeinrichtung zum Abgreifen von Summensignalen des wenigstens einen ersten Magnetfeldsensors (26-1) und des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensors (26-2) vorgesehen ist, wobei insbesondere die Auswerteeinrichtung (25) zum Erfassen eines Abstands zum Testobjekt (14) durch Auswertung der Summensignale ausgebildet ist und/oder 12.3 dass die Recheneinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, als drittes Messsignal eine Amplitude des Signals des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensors (26-2) zu ermitteln, und dass die Auswerteeinrichtung (25) dazu ausgebildet ist, als resultierendes Ausgangssignal eine Differenz der Amplituden der Signale aus dem wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor (26-1) und des wenigstens einen zweiten Magnetfeldsensor (26-2) zu ermitteln, und/oder 12.4 dass als Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2) Spulen (A1, A2, B1, B2) oder Festkörpermagnetfeldsensoren (27) dienen und/oder 12.5 dass eine Einrichtung zum variablen Verschalten der Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2, A1, A2, B1, B2) vorgesehen ist, insbesondere zum Umkehren oder Gleichrichten der Polarität eines oder einer Teilgruppe (26-1, A1, A2) der Magnetfeldsensoren relativ zu den verbleibenden Magnetfeldsensoren (26-2, B1, B2). - Belastungsmessvorrichtung (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) zur Auferlegung eines Wechselmagnetfeldes, insbesondere mit Frequenzen von 1 kHz bis 1000kHz, auf das Testobjekt ausgebildet ist, und dass die Auswerteeinrichtung (25) zur Mittelung der Messsignale über mehrere Wellenzüge ausgebildet ist, wobei vorzugsweise eine Mittelung über zwischen 10 und 10000 Wellenzüge erfolgt.
- Belastungsmessvorrichtung (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 14.1 dass eine Gleichtakteinrichtung zur gemittelten Gleichtaktung der Magnetfeldsensoren zur Amplitudenmessung vorgesehen ist und/oder 14.2 dass Magnetfeldsensoren (26, 26-1, 26-2) der ersten und zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (20, 22) und die Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) eine X-Anordnung (28) oder eine V-Anordnung (32), vorzugsweise mit einem gemeinsamen ferromagnetischen Verstärkungskern (30), bilden, und/oder 14.3 dass wenigstens ein Sensorkopf (10) vorgesehen ist, der Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) der ersten und der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (20, 22) und eine Generatorspule (Lg) der Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) aufweist, und/oder 14.4 dass mehrere Sensorköpfe (10), die jeweils Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) der ersten und der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (20, 22) und eine Generatorspule (Lg) der Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) aufweisen, um das Testobjekt (14) herum verteilt angeordnet sind und zur gemeinsamen Signalerzeugung ausgebildet sind, 14.5 dass wenigstens ein Sensorkopf (10) vorgesehen ist, der Planarspulen (34) als Magnetfeldsensoren (26-1, 26-2; A1, A2, B1, B2) der ersten und der zweiten Magnetfelderfassungseinrichtung (20, 22) und als eine Generatorspule (Lg) der Magnetfelderzeugungseinrichtung (18) aufweist, die in oder an einem Leiterplattenelement (36) angeordnet sind.
- Belastungsmessanordnung (16), umfassend eine Belastungsmessvorrichtung (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche und ein Testobjekt (14), dessen Belastung zu messen ist.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017112913.8A DE102017112913A1 (de) | 2017-06-12 | 2017-06-12 | Belastungsmessverfahren, Belastungsmessvorrichtung und Belastungsmessanordnung |
JP2019568611A JP6914372B2 (ja) | 2017-06-12 | 2018-06-11 | 負荷測定方法、負荷測定装置、及び負荷測定機構 |
US16/622,195 US11585708B2 (en) | 2017-06-12 | 2018-06-11 | Load measuring method, load measuring device and load measuring arrangement |
PCT/EP2018/065405 WO2018229016A1 (de) | 2017-06-12 | 2018-06-11 | Belastungsmessverfahren, belastungsmessvorrichtung und belastungsmessanordnung |
CN201880045071.XA CN111148976B (zh) | 2017-06-12 | 2018-06-11 | 负载测量方法、负载测量装置和负载测量配置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017112913.8A DE102017112913A1 (de) | 2017-06-12 | 2017-06-12 | Belastungsmessverfahren, Belastungsmessvorrichtung und Belastungsmessanordnung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017112913A1 true DE102017112913A1 (de) | 2018-12-13 |
Family
ID=62684766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017112913.8A Pending DE102017112913A1 (de) | 2017-06-12 | 2017-06-12 | Belastungsmessverfahren, Belastungsmessvorrichtung und Belastungsmessanordnung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11585708B2 (de) |
JP (1) | JP6914372B2 (de) |
CN (1) | CN111148976B (de) |
DE (1) | DE102017112913A1 (de) |
WO (1) | WO2018229016A1 (de) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018114785A1 (de) | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Trafag Ag | Verfahren zum Herstellen einer Planarspulenanordnung sowie eines damit versehenen Sensorkopfes |
WO2019207166A1 (de) | 2018-04-27 | 2019-10-31 | Trafag Ag | Belastungsmessverfahren, belastungsmessvorrichtung und belastungsmessanordnung |
DE102018115008A1 (de) | 2018-06-21 | 2019-12-24 | Trafag Ag | Belastungsmessanordnung, Herstellverfahren hierfür und damit durchführbares Belastungsmessverfahren |
DE102018120401A1 (de) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Trafag Ag | Belastungsmessvorrichtung |
WO2020039013A1 (de) | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Trafag Ag | Belastungsmessvorrichtung und belastungsmessverfahren |
DE102018123800A1 (de) * | 2018-09-26 | 2020-03-26 | Trafag Ag | Belastungsmessanordnung mit einem Lastelement und einem Belastungssensor, Herstellungsverfahren und Belastungsmessverfahren |
DE102018124644A1 (de) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Trafag Ag | Tretlageranordnung und damit versehenes Sportgerät |
DE102019112795A1 (de) * | 2019-05-15 | 2020-11-19 | Trafag Ag | Belastungsmessanordnung, Herstellverfahren hierfür und damit durchführbares Belastungsmessverfahren |
WO2022053289A1 (de) | 2020-09-11 | 2022-03-17 | Trafag Ag | Messverfahren, messvorrichtung, steuerung und computerprogrammprodukt |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018115713B4 (de) * | 2018-06-28 | 2022-08-04 | Trafag Ag | Verfahren, Vorrichtung und Anordnung zur Belastungsmessung an einem Testobjekt |
DE102019108898B4 (de) * | 2019-04-04 | 2022-08-04 | Trafag Ag | Vorrichtung und Anordnung zur Belastungsmessung an einem Testobjekt, insbesondere einer Fahrwerkskomponente |
CN112520064B (zh) * | 2020-12-04 | 2022-09-20 | 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所 | 一种基于应变监测的损伤自动识别方法 |
CN112904107B (zh) * | 2021-01-15 | 2024-04-30 | 公牛集团股份有限公司 | 电器设备及其负载检测电路 |
US11668554B2 (en) * | 2021-03-01 | 2023-06-06 | City University Of Hong Kong | Electromechanical sensor and a method of sensing an object or a tactile input using the sensor |
DE102021123394A1 (de) | 2021-09-09 | 2023-03-09 | Trafag Ag | Belastungsmessanordnung zum magnetostriktiven Messen einer Belastung an einem Testobjekt sowie Herstellverfahren |
DE102021123392A1 (de) | 2021-09-09 | 2023-03-09 | Trafag Ag | Belastungsmessanordnung und Belastungsmessverfahren zum Messen einer Belastung an einem Testobjekt mit Nebenübertragungselement |
DE102021125334B4 (de) | 2021-09-30 | 2024-05-08 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Anordnung zum Messen einer Kraft oder eines Momentes mit mehreren Empfängerspulen |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3031997A1 (de) * | 1980-08-25 | 1982-03-11 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur beruehrungslosen messung statischer und dynamischer drehmomente |
EP0168692A2 (de) * | 1984-07-20 | 1986-01-22 | Trw Inc. | Berührungsfreie Drehmomentfühler |
DE60007641T2 (de) * | 1999-08-12 | 2004-11-11 | Fast Technology Ag | Magnetisiertes wandlerelement fuer einen drehmoment- oder kraftsensor |
EP1772716A1 (de) * | 2005-10-05 | 2007-04-11 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Magnetostriktiver Drehmomentsensor und elektrische Servolenkung mit einem solchen Sensor |
DE69936138T2 (de) * | 1998-04-23 | 2008-02-07 | Abas Inc., Chicago | Magnetischer kraftsensor und verfahren zu dessen herstellung |
EP2615439A1 (de) * | 2012-01-13 | 2013-07-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetoelastischer Kraftsensor und Verfahren zum Kompensieren einer Abstandsabhängigkeit in einem Messsignal eines derartigen Sensors |
EP3051265A1 (de) * | 2015-01-29 | 2016-08-03 | Torque and More (TAM) GmbH | Kraftmessvorrichtung |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5943323A (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-10 | Nissan Motor Co Ltd | トルク検出装置 |
DE3511442C2 (de) * | 1985-03-29 | 1987-03-19 | Internationale Fluggeräte und Motoren GmbH, 6940 Weinheim | Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Messung statischer und dynamischer Drehmomente |
JPH0678953B2 (ja) * | 1986-10-02 | 1994-10-05 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 磁歪式トルクセンサ |
JPH0754273B2 (ja) * | 1987-12-26 | 1995-06-07 | 大同特殊鋼株式会社 | トルクサンセ |
JPH04140624A (ja) * | 1990-10-01 | 1992-05-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | トルク測定装置 |
JP2776693B2 (ja) * | 1992-07-08 | 1998-07-16 | 株式会社クボタ | トルク測定装置の温度補償装置 |
EP0651239A3 (de) * | 1993-10-29 | 1996-06-12 | Omron Tateisi Electronics Co | Magnetostriktiver Drehmomentsensor, magnetostriktive Drehmomentmessvorrichtung und Vorrichtung zur Überwachung des Zustandes eines Schneidwerkzeuges. |
DE102006017727A1 (de) * | 2006-04-15 | 2007-10-25 | Daimlerchrysler Ag | Berührungslose Sensorvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Welle |
JP4581002B2 (ja) * | 2008-04-23 | 2010-11-17 | 本田技研工業株式会社 | 磁歪式トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置 |
DE102011075391A1 (de) * | 2011-05-06 | 2013-02-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetoelastischer Drehmomentsensor |
WO2014095652A1 (de) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zum erfassen eines an einer welle anliegenden drehmoments |
CN103868630A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-06-18 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 基于逆磁致伸缩效应的吊杆拉力传感器及其拉力测量方法 |
US10094720B2 (en) * | 2014-04-10 | 2018-10-09 | General Electric Company | System and method of magnetic shielding for sensors |
CN204495493U (zh) * | 2015-01-21 | 2015-07-22 | 武汉理工大学 | 金属结构应力检测传感器探头 |
EP3064919A1 (de) * | 2015-03-04 | 2016-09-07 | Torque and More (TAM) GmbH | Magnetfeldphasenverzögerungsmessung |
US10113921B2 (en) * | 2016-05-20 | 2018-10-30 | General Electric Company | Systems and methods for determining mechanical stress of machinery |
US10267693B2 (en) * | 2016-08-26 | 2019-04-23 | General Electric Company | System and method for measuring torque on a rotating component |
US10184846B2 (en) * | 2016-08-31 | 2019-01-22 | General Electric Company | Systems and methods for compensating for air gap sensitivity in torque sensors |
US10345167B2 (en) * | 2017-07-12 | 2019-07-09 | General Electric Company | Temperature compensated torque sensor |
-
2017
- 2017-06-12 DE DE102017112913.8A patent/DE102017112913A1/de active Pending
-
2018
- 2018-06-11 CN CN201880045071.XA patent/CN111148976B/zh active Active
- 2018-06-11 JP JP2019568611A patent/JP6914372B2/ja active Active
- 2018-06-11 US US16/622,195 patent/US11585708B2/en active Active
- 2018-06-11 WO PCT/EP2018/065405 patent/WO2018229016A1/de active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3031997A1 (de) * | 1980-08-25 | 1982-03-11 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur beruehrungslosen messung statischer und dynamischer drehmomente |
EP0168692A2 (de) * | 1984-07-20 | 1986-01-22 | Trw Inc. | Berührungsfreie Drehmomentfühler |
DE69936138T2 (de) * | 1998-04-23 | 2008-02-07 | Abas Inc., Chicago | Magnetischer kraftsensor und verfahren zu dessen herstellung |
DE60007641T2 (de) * | 1999-08-12 | 2004-11-11 | Fast Technology Ag | Magnetisiertes wandlerelement fuer einen drehmoment- oder kraftsensor |
EP1772716A1 (de) * | 2005-10-05 | 2007-04-11 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Magnetostriktiver Drehmomentsensor und elektrische Servolenkung mit einem solchen Sensor |
EP2615439A1 (de) * | 2012-01-13 | 2013-07-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetoelastischer Kraftsensor und Verfahren zum Kompensieren einer Abstandsabhängigkeit in einem Messsignal eines derartigen Sensors |
EP3051265A1 (de) * | 2015-01-29 | 2016-08-03 | Torque and More (TAM) GmbH | Kraftmessvorrichtung |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018114785A1 (de) | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Trafag Ag | Verfahren zum Herstellen einer Planarspulenanordnung sowie eines damit versehenen Sensorkopfes |
WO2019197500A1 (de) | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Trafag Ag | Verfahren zum herstellen einer planarspulenanordnung sowie eines damit versehenen sensorkopfes |
WO2019207166A1 (de) | 2018-04-27 | 2019-10-31 | Trafag Ag | Belastungsmessverfahren, belastungsmessvorrichtung und belastungsmessanordnung |
DE102018115008A1 (de) | 2018-06-21 | 2019-12-24 | Trafag Ag | Belastungsmessanordnung, Herstellverfahren hierfür und damit durchführbares Belastungsmessverfahren |
DE102018120401A1 (de) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Trafag Ag | Belastungsmessvorrichtung |
WO2020039013A1 (de) | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Trafag Ag | Belastungsmessvorrichtung und belastungsmessverfahren |
DE102018123800A1 (de) * | 2018-09-26 | 2020-03-26 | Trafag Ag | Belastungsmessanordnung mit einem Lastelement und einem Belastungssensor, Herstellungsverfahren und Belastungsmessverfahren |
DE102018124644A1 (de) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Trafag Ag | Tretlageranordnung und damit versehenes Sportgerät |
DE102018124644B4 (de) | 2018-10-05 | 2020-06-04 | Trafag Ag | Tretlageranordnung und damit versehenes Sportgerät |
DE102019112795A1 (de) * | 2019-05-15 | 2020-11-19 | Trafag Ag | Belastungsmessanordnung, Herstellverfahren hierfür und damit durchführbares Belastungsmessverfahren |
WO2022053289A1 (de) | 2020-09-11 | 2022-03-17 | Trafag Ag | Messverfahren, messvorrichtung, steuerung und computerprogrammprodukt |
DE102020123710A1 (de) | 2020-09-11 | 2022-03-17 | Trafag Ag | Messverfahren, Messvorrichtung, Steuerung und Computerprogrammprodukt |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200116579A1 (en) | 2020-04-16 |
JP2020523588A (ja) | 2020-08-06 |
CN111148976B (zh) | 2022-03-25 |
US11585708B2 (en) | 2023-02-21 |
JP6914372B2 (ja) | 2021-08-04 |
CN111148976A (zh) | 2020-05-12 |
WO2018229016A1 (de) | 2018-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017112913A1 (de) | Belastungsmessverfahren, Belastungsmessvorrichtung und Belastungsmessanordnung | |
DE102015202240B3 (de) | Anordnung zur Messung einer Kraft oder eines Momentes mit mindestens drei Magnetfeldsensoren | |
EP2567265B1 (de) | Erfassung eines metallischen oder magnetischen objekts | |
EP3631394B1 (de) | Vorrichtung, anordnung und verfahren zum charakterisieren der torsion, der rotation und/oder der positionierung einer welle | |
DE102012204634A1 (de) | Magnetfeldsensor, Betätigungsvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition | |
EP2984455B1 (de) | Magnetfeldsensorvorrichtung, betätigungsvorrichtung und verfahren zur bestimmung einer relativposition | |
WO2008017348A2 (de) | Im messbetrieb kalibrierbarer magnetischer 3d-punktsensor | |
EP3440445B1 (de) | Drehmomenterfassungseinrichtung und fahrzeug | |
WO2013023781A2 (de) | Messvorrichtung zum messen magnetischer eigenschaften der umgebung der messvorrichtung | |
DE102017127985A1 (de) | Korrekturvorrichtung für Winkelsensor, und Winkelsensor | |
DE102017111979B4 (de) | Winkelsensor, Korrekturverfahren zur Verwendung mit dem Winkelsensor und Winkelsensorsystem | |
DE102018107570B4 (de) | Anordnung zum Messen einer Kraft oder eines Momentes an einem Maschinenelement und Verfahren zum Prüfen der Anordnung | |
DE102018115713B4 (de) | Verfahren, Vorrichtung und Anordnung zur Belastungsmessung an einem Testobjekt | |
DE102020103808A1 (de) | Magnetfeld-erkennungsvorrichtung und verfahren zur detektion eines magnetfeldes | |
DE4237416A1 (en) | Sensor output signal peak detection and processing circuit - includes two peak-value-holding circuits operating on phase-adjusted input and differential output of bridge | |
DE102022201890A1 (de) | Differenzgeschwindigkeitssensor zum verdrehungsunempfindlichen anbringen mit richtungsdetektion | |
DE102010028722A1 (de) | Erfassung eines metallischen oder magnetischen Objekts | |
DE102014204661A1 (de) | Magnetfeldsensor zur Erfassung eines Magnetfeldes und Verfahren | |
DE102018116595A1 (de) | Mehrpunkt-Magnetometer mit symmetrischer Ausgestaltung | |
WO2018202244A1 (de) | Anordnung und verfahren zum messen einer kraft oder eines momentes an einem maschinenelement mit mindestens drei magnetisierungsbereichen | |
DE102021125334B4 (de) | Anordnung zum Messen einer Kraft oder eines Momentes mit mehreren Empfängerspulen | |
DE102018201724A1 (de) | Hall-Sensor-Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Magnetfelds | |
DE102019120468A1 (de) | Anordnung zum Messen einer Kraft oder eines Momentes und Verfahren zum Prüfen der Anordnung | |
DE102018112924A1 (de) | Kompensation von parasitären Effekten, insbesondere Temperatur, für Zweikanal-Messungen | |
DE102016110187B4 (de) | Messvorrichtung und Messverfahren zur Strommessung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |