DE102017123772B4 - Electromagnetic measuring system for the detection of length and angle based on the magneto-impedance effect - Google Patents

Electromagnetic measuring system for the detection of length and angle based on the magneto-impedance effect Download PDF

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Abstract

Eine Messanordnung zur Weg- oder Winkelmessung miteinem Maßstab (1) mit entlang einer Messrichtung (x) variierenden Magnetisierung, die ein entsprechend variierendes Magnetfeld (B) bewirkt, undmindestens einem Abtastkopf (2), der abhängig von der relativen Lage zum Maßstab (1) in Messrichtung (x) von dem variierenden Magnetfeld (B) durchsetzt wird und der folgendes aufweist:mindestens eine ferromagnetische Folie (6), die aufgrund des Magnetoimpedanz-Effektes eine von dem Magnetfeld (B) abhängige und entlang der Messrichtung (x) variierende lokale elektrische Impedanz aufweist;eine Signalquelle, welche dazu ausgebildet ist, einen Wechselstrom in die mindestens eine Folie (6) einzuspeisen, sodass dieser quer zur Messrichtung (x) fließt;mindestens eine Sensoreinheit (3), die dazu ausgebildet ist, mindestens zwei phasenverschobene Sensorsignale (U, U) zu erzeugen, die von der lokalen elektrischen Impedanz der mindestens einen Folie (6) abhängenA measurement arrangement for measuring the distance or angle with a scale (1) with magnetization varying along a measuring direction (x), which effects a correspondingly varying magnetic field (B), and at least one scanning head (2) which depends on the relative position to scale (1) in the measuring direction (x) of the varying magnetic field (B) is penetrated and comprising: at least one ferromagnetic film (6) due to the magnetoimpedance effect dependent on the magnetic field (B) and along the measuring direction (x) varying local a signal source, which is designed to feed an alternating current into the at least one foil (6) so that it flows transversely to the measuring direction (x), at least one sensor unit (3), which is adapted to at least two phase-shifted sensor signals (U, U), which depend on the local electrical impedance of the at least one film (6)

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen eine neuartige elektromagnetische Messeinrichtung zur Positionserfassung, die auf dem physikalischen Effekt der „Giant Magneto Impedance“ - GMI - basieren.The embodiments described herein relate to a novel position sensing electromagnetic measuring device based on the physical effect of "Giant Magneto Impedance" (GMI).

HINTERGRUNDBACKGROUND

Messeinrichtungen für die Länge- und Winkelerfassung sind bekannt und arbeiten nach unterschiedlichen physikalischen Prinzipien. Weiter wird eine vergleichende Gegenüberstellung der Hauptmerkmale dieser Messsysteme gemacht:Measuring devices for length and angle detection are known and work according to different physical principles. Furthermore, a comparison of the main features of these measuring systems is made:

Optoelektronische Messsysteme haben eine sehr kleine Messperiode (Periode der Teilung des Encoders) und sind dadurch sehr genau, weisen jedoch eine sehr hohe Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Belastung (Schock, Vibrationen) und Verschmutzung auf.Optoelectronic measuring systems have a very short measuring period (period of division of the encoder) and are therefore very accurate, but have a very high sensitivity to mechanical stress (shock, vibration) and pollution.

Magnetische Messsysteme haben größere Messperiode, sind robust gegenüber Umwelteinflüsse, haben große Abtastabstände (Luftspalt zwischen Abtastkopf und Maßstab), weisen aber - aufgrund vergleichsweise großer Interpolationsfehler verursacht durch die geringe Abtastfläche der Magnetsensoren und Einzelperiodenabtastung gepaart mit der Inhomogenität der Magnetstärken von Periode zu Periode und haben einen signifikanten Umkehrfehler (Hysterese, bei Änderung der Bewegungsrichtung entsteht ein Signalsprung) - eine geringere Genauigkeit auf.Magnetic measuring systems have a longer measuring period, are robust against environmental influences, have large scanning distances (air gap between scanning head and scale), but have - due to comparatively large interpolation errors caused by the small sensing surface of the magnetic sensors and single period scanning paired with the inhomogeneity of the magnet strengths from period to period and have a significant inversion error (hysteresis, when changing the direction of movement produces a signal jump) - a lower accuracy.

Induktive Messsysteme haben ähnlich große Messperiode wie die magnetischen Messsysteme, weisen eine höhere Genauigkeit auf und haben keine Hysterese. Der Abtastabstand ist in Verhältnis zu den magnetischen Messsystemen sehr gering und begrenzt dadurch die jeweilige Anwendung.Inductive measuring systems have similar measuring periods as the magnetic measuring systems, have a higher accuracy and have no hysteresis. The scanning distance is very low in relation to the magnetic measuring systems and thus limits the respective application.

Der physikalische Magnetoimpedanzeffekt ist an sich bekannt und findet Anwendungen bei Sensoren unterschiedlicher Art. Der Magnetoimpedanzeffekt bewirkt, dass eine ferromagnetische oder weichmagnetische Folie (Draht), die (der) von einem hochfrequenten Strom durchflossen wird, ihre (seine) Impedanz in Abhängigkeit von einem externen elektromagnetischen Feld ändert. Dieses Verhalten kann mit dem an sich bekannten Skin-Effekt wie folgt erklärt werden: δ = 1 π f μ σ

Figure DE102017123772B4_0001
mit:

  • - „δ“ - Skin-Eindringstiefe,
  • - „f“ - Arbeitsfrequenz,
  • - „µ“ - magnetische Permeabilität,
  • - „σ“ - elektrische Leitfähigkeit,
The physical magneto-impedance effect is known per se and finds applications in sensors of various types. The magneto-impedance effect causes a ferromagnetic or soft magnetic foil (wire), which is traversed by a high-frequency current, its (its) impedance in dependence on an external electromagnetic field changes. This behavior can be explained with the skin effect known per se as follows: δ = 1 π f μ σ
Figure DE102017123772B4_0001
With:
  • - "δ" - skin penetration,
  • - "f" - working frequency,
  • - "μ" - magnetic permeability,
  • - "σ" - electrical conductivity,

Die Skin-Eindringstiefe δ der durch das Material fließenden Ströme kann sich für ein bestimmtes Material entweder mit der Frequenz dieser Ströme oder/und mit der magnetischen Permeabilität des Materials ändern. Die 1 zeigt symbolisch diese Abhängigkeiten, wobei B die magnetische Induktion (Flussdichte), H die magnetische Feldstärke und Z die Impedanz bezeichnet.The skin penetration depth δ of the currents flowing through the material may change for a particular material either with the frequency of these currents and / or with the magnetic permeability of the material. The 1 symbolically shows these dependencies, where B denotes the magnetic induction (flux density), H the magnetic field strength and Z the impedance.

Ein äußeres Magnetfeld kann die magnetische Permeabilität einer ferromagnetischen Metallfolie mit einem Faktor 10N (wobei N>2) ändern. Das heißt, dass der Magnetoimpedanzeffekt eine sehr hohe Impedanz-/Reluktanzänderung ( Δ X X 0 ) × 100 %

Figure DE102017123772B4_0002
aufweist.An external magnetic field can change the magnetic permeability of a ferromagnetic metal foil by a factor of 10 N (where N> 2). That is, the magneto-impedance effect has a very high impedance / reluctance change ( Δ X X 0 ) × 100 %
Figure DE102017123772B4_0002
having.

Vergleicht man die Eindringstiefe δ für ein Material, das in zwei unterschiedlichen Bereichen unter dem Einfluss von zwei elektromagnetischen Feldern der Feldstärke H1 und H2 steht, so erhält man für das Verhältnis δ12 der jeweiligen Eindringtiefen: δ 1 δ 2 = π f μ 2 σ π f μ 1 σ = μ 2 μ 1 > 10 N / 2 ,  wobei N > 2.

Figure DE102017123772B4_0003
If one compares the penetration depth δ for a material which is under the influence of two electromagnetic fields of field strength H 1 and H 2 in two different regions, one obtains for the ratio δ 1 / δ 2 of the respective penetration depths: δ 1 δ 2 = π f μ 2 σ π f μ 1 σ = μ 2 μ 1 > 10 N / 2 . where N > Second
Figure DE102017123772B4_0003

Da die Impedanz Z grundsätzlich umgekehrt proportional zu der Eindringstiefe δ steht, ergibt sich für das Verhältnis Z2/Z1 der Impedanzen: Z 1 δ Z 2 Z 1 > 10 N / 2 ,  wobei N > 2.

Figure DE102017123772B4_0004
Since the impedance Z is in principle inversely proportional to the penetration depth δ, the following is obtained for the ratio Z 2 / Z 1 of the impedances: Z ~ 1 δ Z 2 Z 1 > 10 N / 2 . where N > Second
Figure DE102017123772B4_0004

Diese hohe Empfindlichkeit zeichnet den Magnetoimpedanzeffekt aus und führt in ihren Anwendungen zu hohen Signalkontrast und weiterführend zu sehr guten Wirkungsgraden.This high sensitivity characterizes the Magnetoimpedanceffekt and leads in their applications to high signal contrast and further to very good efficiencies.

Im Folgenden werden einige Beispiele von Messgeräten, die sich den GMI-Effekt zunutze machen diskutiert. Aus der Patentschrift US7791331-B2 ist ein Längenmessgerät bekannt das zwei Mäander förmige Windungen aus einer ferromagnetischen Legierung und einem beweglichen einzelnen Magnet aufweist. Durch die dreieckförmige Geometrie diesen Windungen die von einem hochfrequenten Strom durchflossen sind, entsteht eine Variation Ihrer Impedanz abhängig von der relativen Lage des Magnetes. Diese Einrichtung ist begrenzt in ihrem Messbereich gegenüber der Positionsauflösung und Genauigkeit die erreicht werden kann.Below are some examples of gauges that take advantage of the GMI effect. From the patent US7791331-B2 a length measuring device is known which has two meander-shaped turns of a ferromagnetic alloy and a movable single magnet. Due to the triangular geometry of these windings, which are traversed by a high-frequency current, a variation of their impedance arises depending on the relative position of the magnet. This device is limited in its measuring range versus the position resolution and accuracy that can be achieved.

Aus der Patentschrift DE19953190-C2 ist ein Winkelencoder bekannt. Es besteht aus einem Sternförmigen Leiter mit planarer Geometrie erzeugt aus einer ferromagnetischen Legierung und aus einem permanent Magnet der sich relativ zu diesem Leiter um ihre Achse drehen kann. Diese Encoderart kann nicht die Rotationsrichtung erfassen (nur die Drehgeschwindigkeit) und hat eine sehr geringe Anzahl von Impulsen pro Umdrehung (Auflösung).From the patent DE19953190-C2 An angle encoder is known. It consists of a star-shaped conductor with a planar geometry created from a ferromagnetic alloy and a permanent magnet that can rotate about its axis relative to this conductor. This type of encoder can not detect the direction of rotation (only the rotation speed) and has a very small number of pulses per revolution (resolution).

Ein manuell zu handeln Lesekopf basierend auf dem GMI-Effekt für das Ablesen von magnetisch kodierten Bänder ist in der Patentschrift AT406715-B bekannt. Dieses Gerät kann nur das magnetische Pattern aus dem Band ablesen und ist nicht ausgelegt für die Längenbestimmung.A manual reading head based on the GMI effect for reading magnetically encoded tapes is disclosed in the specification AT406715-B known. This device can read only the magnetic pattern from the tape and is not designed for length determination.

Das induktive Längen- und Winkelmesssystem beschrieben in der Patentschrift EP1164358-B1 , bekannt am Markt unter den Namen AMOSIN® erreicht höhere Genauigkeiten und Auflösung in unter Mikrometer Bereich und weist auch keine Hysterese auf. Es hat aber den Nachteil, dass der Abtastabstand zwischen Maßstab und Abtastkopf in etwa zweimal geringer ist als für die hier vorgestellte Messeinrichtung bei gleicher Länge der Teilungsperiode. Darüber hinaus ist der Sensor der hier in der neu vorgestellten Messeinrichtung sehr einfach aufgebaut, hat eine wesentlich höhere Empfindlichkeit und weist höhere Signalamplituden auf.The inductive length and angle measuring system described in the patent EP1164358-B1 Known on the market under the name AMOSIN® achieves higher accuracies and resolution in sub-micron range and also has no hysteresis. However, it has the disadvantage that the scanning distance between scale and scanning head is approximately twice less than for the measuring device presented here for the same length of the graduation period. In addition, the sensor of the here presented in the newly introduced measuring device is very simple, has a much higher sensitivity and has higher signal amplitudes.

Die Publikation DE 10 2004 017 191 A1 betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung zur Ermittlung der Bewegungsrichtung eines Geberobjekts durch die gleichzeitige Erfassung von zwei orthogonalen Magnetfeldkomponenten. In dieser Publikation wird beschrieben, dass für diese Erfassung - unter anderen - auch integrierte Sensoren, die auf dem an sich bekannten physikalischen Prinzip der Giant-Magneto-Impedanz (GMI) basierend, verwendet werden können. Jedoch wird in keiner Weise eine genaue Positionserfassung und dafür geeignete Sensoranordnung angegeben.The publication DE 10 2004 017 191 A1 relates to an electromagnetic device for determining the direction of movement of a sensor object by the simultaneous detection of two orthogonal magnetic field components. In this publication it is described that for this detection - among other things - also integrated sensors, which are based on the known physical principle of the Giant Magneto Impedance (GMI), can be used. However, in no way is a precise position detection and sensor array specified.

Die Patentschrift EP 2 378 253 B1 beschreibt die spezifische Geometrie einer magnetischen Kodierung eines Maßstabes für die grobe (Auflösung im Bereich von ca. 1 mm) absolute Positionserfassung. Hier wird erwähnt, dass auch Sensoren die auf dem GMI-Prinzip arbeiten eingesetzt werden können. Diese Messanordnung kann nicht für Messsysteme, die eine vergleichsweise genaue (< 1µm) relative Lage zwischen zwei zueinander bewegliche Maschinenkomponenten ermitteln sollen, verwendet werden.The patent EP 2 378 253 B1 describes the specific geometry of a magnetic coding of a scale for the coarse (resolution in the range of about 1 mm) absolute position detection. It is mentioned here that also sensors working on the GMI principle can be used. This measuring arrangement can not be used for measuring systems which are to determine a comparatively accurate (<1 μm) relative position between two mutually movable machine components.

Die Patentschrift US 6,239,594 B1 betrifft bestimmte Zusammensetzungen ferromagnetische Legierungen die für verschiedene Anwendungen, unter anderen auch GMI-Vorrichtungen, verwendet werden können.The patent US 6,239,594 B1 For certain compositions, ferromagnetic alloys can be used for various applications, including GMI devices.

Die Publikation DE 10 2014 201 975 A1 betrifft eine GMI-Messanordnung für die Abstanderfassung (Näherungssensor/Schalter) in kleinen Messbereichen senkrecht zur Sensorebene. Diese Anordnung ist nicht für eine Positionserfassung zur Messung der Verschiebung eines Maßstabes geeignet. Die Publikation EP 1 164 358 B1 zeigt schließlich ein Beispiel für ein induktives Längenmesssystem.The publication DE 10 2014 201 975 A1 relates to a GMI measuring arrangement for the distance detection (proximity sensor / switch) in small measuring ranges perpendicular to the sensor plane. This arrangement is not suitable for position detection for measuring the displacement of a scale. The publication EP 1 164 358 B1 finally shows an example of an inductive length measuring system.

Die Erfinder haben es sich zur Aufgabe gemacht, eine Messeinrichtung für Längen oder Winkel bereitzustellen, welche sich den Magnetoimpedanzeffekt zu Nutze macht und eine hohe Genauigkeit sowie verhältnismäßig große Abtastabstände ermöglicht, ohne von dem unerwünschten Phänomen der Hysterese betroffen zu sein. Des Weiteren sind geringe Herstellkosten der Sensorik wünschensweist sowie ein flexibler Sensorträger. Weiter wünschenswert ist eine große Abtastfläche über mehrere Perioden des magnetischen Maßstabes hinweg, um dadurch eine gute Signalmittelung und hohe Lagegenauigkeit zu erreichen.The inventors have set themselves the task of providing a measuring device for lengths or angles, which makes use of the magneto-impedance effect and allows high accuracy and relatively large scanning distances, without being affected by the undesirable phenomenon of hysteresis. Furthermore, low manufacturing costs of the sensors are desirable and a flexible sensor carrier. It is further desirable to have a large scanning area over several periods of the magnetic scale, thereby achieving good signal averaging and high registration.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Die erwähnte Aufgabe wird durch eine Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Verschiedene Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The mentioned object is achieved by a measuring device according to claim 1 and by a method according to claim 10. Various embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

Figurenlistelist of figures

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert daraufgelegt, die zugrundeliegenden Prinzipien darzustellen.:

  • 1 zeigt ein B/H Diagramm.
  • 2 illustriert die Hauptkomponenten der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele.
  • 3 illustriert ein erstes Ausführungsbeispiel eines Messsystems zur Messung von Weg oder Winkel.
  • 4 illustriert ein exemplarisches Beispiel einer elektronischen Schaltung für die Signalauswertung.
  • 5 illustriert ein zweites Ausführungsbeispiel eines Messsystems zur Messung von Weg oder Winkel.
  • 6 illustriert ein drittes Ausführungsbeispiel eines Messsystems zur Messung von Weg oder Winkel.
  • 7 illustriert ein viertes Ausführungsbeispiel eines Messsystems, das für die Winkelmessung geeignet ist.
  • 8 illustriert ein Beispiel eines magnetischen Maßstabs für ein Messsystem zur Messung der Absolutposition.
Various exemplary embodiments are explained in more detail below with reference to figures. The illustrations are not necessarily to scale and the invention is not limited to the aspects presented. Rather, it is important to present the underlying principles:
  • 1 shows a B / H chart.
  • 2 illustrates the major components of the embodiments described herein.
  • 3 illustrates a first embodiment of a measuring system for measuring path or angle.
  • 4 illustrates an exemplary example of an electronic circuit for signal evaluation.
  • 5 illustrates a second embodiment of a measuring system for measuring path or angle.
  • 6 illustrates a third embodiment of a measuring system for measuring path or angle.
  • 7 illustrates a fourth embodiment of a measuring system that is suitable for angle measurement.
  • 8th illustrates an example of a magnetic scale for a measurement system for measuring the absolute position.

DETAILIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele (siehe 2) umfassen einen magnetischen Maßstab 1 mit hartmagnetischer Teilung mit alternierenden Nord- und Süd-Polen mit gleichen oder unterschiedlichen Pollängen sowie einem Abtastkopf 2, der eine planare Sensoreinheit 3 sowie eine Auswertelektronik 4 aufweist. Die Sensoreinheit 3 beinhaltet eine ferromagnetische Folie 6 (vgl. 3, 5 und 6).The embodiments described here (see 2 ) comprise a magnetic scale 1 with hard magnetic division with alternating north and south poles with the same or different pole lengths and a scanning head 2 , which is a planar sensor unit 3 and an electronic evaluation system 4 having. The sensor unit 3 includes a ferromagnetic foil 6 (see. 3 . 5 and 6 ).

Diese zwei Hauptkomponenten der Messeinrichtung (Maßstab 1 und Abtastkopf 2) sind mit einem Luftspalt „d“ zueinander angeordnet und mechanisch mit zwei Maschinenelementen gekoppelt, die sich relativ zueinander linear oder rotatorisch bewegen können und deren Relativ- oder Absolutposition (lineare Position bzw. Winkelposition) erfasst wird.These two main components of the measuring device (scale 1 and readhead 2 ) are arranged with an air gap "d" to each other and mechanically coupled to two machine elements that can move relative to each other linear or rotary and their relative or absolute position (linear position or angular position) is detected.

Die Teilung des Maßstabes bewirkt durch die von ihm erzeugten Magnetfelder in der im Abtastkopf 2 angeordneten ferromagnetischen Folie die Entstehung korrespondierender Bereiche höherer und niedrigerer Permeabilität und folglich auch höherer bzw. niedrigerer Impedanz. Diese positionsabhängige Impedanzvariation wird mittels eines oder mehrerer Sensorelemente erfasst und nach der elektronischen Verarbeitung der von den Sensorelementen generierten Sensorsignale in der Auswertelektronik als Positionsinformation ausgegeben.The division of the scale caused by the magnetic fields generated by him in the scanning head 2 arranged ferromagnetic film, the formation of corresponding regions of higher and lower permeability and consequently also higher or lower impedance. This position-dependent impedance variation is detected by means of one or more sensor elements and output as position information after the electronic processing of the sensor signals generated by the sensor elements in the evaluation electronics.

2 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines Messsystems, welches dazu geeignet ist, unter Verwendung des GMI-Effekts Positionen (Weg oder Winkel) zu messen. Das dargestellte Messsystem umfasst einen als dünnen Streifen realisierten Maßstab 1, der durch das Aufmagnetisieren einer hartmagnetischen Schicht alternierende Polaritäten (Nord N, Süd S) aufweist, die der Einfachheit halber im Folgenden periodisch dargestellt sind (was nicht notwendigerweise der Fall sein muss). Im Wesentlichen ist der Maßstab ein Permanentmagnet mit abwechselnder Polarisierung. Das von dem Permanentmagnet erzeugte Magnetfeld ist positionsabhängig und variiert beispielsweise periodisch mit der Teilung des Maßstabes 1. 2 illustrates an embodiment of a measurement system that is capable of measuring positions (path or angle) using the GMI effect. The measuring system shown comprises a scale realized as a thin strip 1 which, by magnetizing a hard-magnetic layer, has alternating polarities (North N, South S), which for the sake of simplicity are shown below periodically (which need not necessarily be the case). In essence, the scale is a permanent magnet with alternating polarization. The magnetic field generated by the permanent magnet is position-dependent and varies, for example, periodically with the pitch of the scale 1 ,

Das Messsystem umfasst weiter einen Abtastkopf 2, der einen auf einem dünnen, flexiblen Substrat aufgebauten Magnetimpedanz-Sensor (weiter als Sensoreinheit 3 bezeichnet) sowie eine Auswertelektronik 4 aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Sensorsignale der Sensoreinheit 3 zu verarbeiten und diese in eine relative Positionsinformation des Abtastkopfes (relativ zu dem Maßstab 1 in Messrichtung „x“) zu konvertieren. Die Abtastung erfolgt kontaktlos mit einer Distanz „d“ (Luftspalt) zwischen Maßstab 1 und Abtastkopf 2.The measuring system further comprises a scanning head 2 comprising a magnetic impedance sensor built on a thin, flexible substrate (further as a sensor unit 3 referred to) and an electronic evaluation 4 which is adapted to the sensor signals of the sensor unit 3 to process and this in a relative position information of the scanning head (relative to the scale 1 in measuring direction "x"). The scan is made contactless with a distance "d" (air gap) between scale 1 and readhead 2 ,

Die Funktionsweise der Messeinrichtung gemäß dem Beispiel aus 2 wird anhand des Diagramms in 3 näher erläutert. Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Sensoreinheit 3 ein flexibles, nichtmagnetisches Substrat 5, auf dem einzelne dünne Folien 6 (im dargestellten Beispiel vier Stück) aus einem ferromagnetischen Material in einer bestimmten Anordnung und elektrisch von ein andern getrennt aufgebracht sind. Die Folien 6 werden im Folgenden auch als Sensorelemente bezeichnet.The functioning of the measuring device according to the example of 2 is based on the diagram in 3 explained in more detail. According to the in 3 illustrated embodiment, the sensor unit comprises 3 a flexible, non-magnetic substrate 5 on which single thin sheets 6 (In the example shown four pieces) of a ferromagnetic material in a particular arrangement and are applied electrically separated from another. The slides 6 are also referred to below as sensor elements.

In dem dargestellten Beispiel weisen die ferromagnetischen Folien 6 (Sensorelemente) innerhalb eines Paares von zwei Sensorelementen einen Abstand von etwa λ/2 auf, wobei 2·λ die (magnetische) Teilungsperiode des Maßstabes 1 ist. Die Länge eines Sensorelementes entspricht ungefähr der magnetischen Breite des Maßstabes 1 quer zu Messrichtung. Ein erstes Paar der Folien 6, die mit S+ und S- beschriftet sind, sind einem Sinus-Kanal zugeordnet, wohingegen ein zweites Paar der Folien 6, die mit C+ und C- beschriftet sind, einem Cosinus-Kanal zugeordnet sind. Die beiden Paare von Folien (S+, S- und C+, C-) sind in einem Abstand von etwa n·λ + λ/4 auf dem Substrat 5 angeordnet, wobei n eine ganze Zahl ist.In the example shown, the ferromagnetic films 6 (Sensor elements) within a pair of two sensor elements a distance of about λ / 2, where 2 · λ, the (magnetic) graduation period of the scale 1 is. The length of a sensor element corresponds approximately to the magnetic width of the scale 1 transverse to measuring direction. A first pair of slides 6 that are labeled S + and S- are associated with a sine channel, whereas a second pair of slides 6 , which are labeled C + and C-, are assigned to a cosine channel. The two pairs of films (S +, S- and C +, C-) are at a distance of about n · λ + λ / 4 on the substrate 5 arranged, where n is an integer.

In einer speziellen Ausführung können auch mehrere erste Folienpaare dem Sinus-Kanal und mehrere zweite Folienpaare dem Cosinus-Kanal zugeordnet sein. Zwei dem Sinus-Kanal (oder dem Cosinus-Kanal) zugeordnete Folienpaare sind in einem Abstand von n·λ angeordnet, wohingegen zwei Folienpaare wie erwähnt einen Abstand von etwa n·λ + λ/4 aufweisen, wenn sie unterschiedlichen Kanälen zugeordnet sind.In a specific embodiment, a plurality of first pairs of foils may also be assigned to the sine channel and a plurality of second pairs of foils may be assigned to the cosine channel. Two pairs of foils associated with the sine (or cosine) channel are spaced n · λ apart, whereas two pairs of foils, as noted, are spaced approximately n · λ + λ / 4 when associated with different channels.

Die Foliendicke der Folien 6 kann im Bereich zwischen ungefähr 5 µm und 30 µm liegen, je nachdem wie die das Messsystem ausgelegt wird und abhängig von Materialeigenschaften, Arbeitsfrequenz, Teilungsperiode, etc.The film thickness of the films 6 may range between approximately 5 μm and 30 μm, depending on how the measuring system is designed and depending on material properties, working frequency, graduation period, etc.

Der Einfachheit halber ist in 3 nur eine Mindestzahl von Sensorelementen dargestellt. Es kann für die Signalgewinnung und Mittelung der technologisch bedingten (z.B. geometrischen) Fehler im Sensor und im Maßstab von Vorteil sein, dass - wie bereits erwähnt - mehrere Paare von Sensorelementen entlang der Messrichtung „x“ in Abstand von η·λ zu ein andern wiederholt angeordnet werden, und die Sensorsignale der Sensorelemente 6 für jeden der zwei Messkanäle (Sinus und Cosinus) summiert werden.For the sake of simplicity, is in 3 only a minimum number of sensor elements shown. It can be used for signal acquisition and averaging of technological (eg geometric) errors in the Sensor and scale to be advantageous in that - as already mentioned - several pairs of sensor elements along the measuring direction "x" at a distance of η · λ are arranged repeatedly to another, and the sensor signals of the sensor elements 6 for each of the two measurement channels (sine and cosine) are summed.

Gemäß dem Beispiel in 4 weist die im Abtastkopf 3 angeordnete Auswerteelektronik 4 einen Signalgenerator 41 auf, der dazu ausgebildet ist, hochfrequente (in Bereich von 1 MHz bis etwa 100 MHz) Trägerströme konstanter Amplitude zu generieren. Jede der vier dargestellten Sensorelemente 6 (beschriftet mit S+, S-, C+, C-) ist elektrisch so mit dem Signalgenerator verbunden, dass sie von dem Trägerstrom i durchflossen werden. In den hier dargestellten Beispielen sind die Sensorelemente 6 in Reihe geschaltet, so dass derselbe Trägerstrom i durch die Sensorelemente 6 fließt.According to the example in 4 has the in the scanning head 3 arranged evaluation 4 a signal generator 41 configured to generate high frequency (in the range of 1 MHz to about 100 MHz) carrier currents of constant amplitude. Each of the four illustrated sensor elements 6 (labeled S +, S-, C +, C-) is electrically connected to the signal generator so as to be traversed by the carrier current i. In the examples presented here are the sensor elements 6 connected in series, so that the same carrier current i through the sensor elements 6 flows.

Die in der Sensoreinheit 2 angeordneten Sensorelemente 6 (Folien) werden von dem von dem Maßstab 1 erzeugten Magnetfeld (magnetische Flussdichte B) durchsetzt. Wie erwähnt variiert das Magnetfeld entsprechend der Teilung des Maßstabs entlang der Messrichtung (x-Richtung), und folglich hängt die lokale magnetische Feldstärke/Flussdichte in den Sensorelementen 6 von der Relativposition zwischen Sensoreinheit 2 und Maßstab 1 ab. Bei einer Verschiebung des Maßstabs relativ zur Sensoreinheit, verschiebt sich das Magnetfeld entsprechend.The in the sensor unit 2 arranged sensor elements 6 (Slides) are from the scale 1 generated magnetic field (magnetic flux density B) interspersed. As mentioned, the magnetic field varies according to the pitch of the scale along the measuring direction (x-direction), and thus the local magnetic field strength / flux density in the sensor elements depends 6 from the relative position between the sensor unit 2 and scale 1 from. With a shift of the scale relative to the sensor unit, the magnetic field shifts accordingly.

Wie bereits erläutert bewirkt der Magnetoimpedanzeffekt (GMI-Effekt), dass - je nach Größe der magnetischen Flussdichte B - die relative Permeabilität sich in jeder der Sensorelemente/Folien 6 ändert und folglich auch die Stromeindringtiefe (Skin-Effekt) der hochfrequenten Erregerströme und damit auch die Impedanz der Sensorelemente/Folien 6. Die Messung der Impedanzen der vier Sensorelemente /Folien 6 unter Verwendung der Auswertelektronik 4 spiegelt die Abhängigkeit dieser Impedanzen von der relativen Lage des Abtastkopfes 2 zum Maßstab 1 wider. Wie erwähnt können die Sensorelemente/Folien 6 mit einem konstanten Strom i gespeist und die resultierenden Spannungen US+, US - und UC+, UC -(Spannungsabfälle über den Sensorelementen 6) ausgewertet werden.As already explained, the magnetoimpedance effect (GMI effect) causes the relative permeability in each of the sensor elements / foils, depending on the size of the magnetic flux density B 6 changes and consequently also the current penetration depth (skin effect) of the high-frequency exciter currents and thus also the impedance of the sensor elements / foils 6 , The measurement of the impedances of the four sensor elements / films 6 using the evaluation electronics 4 reflects the dependence of these impedances on the relative position of the scanning head 2 to the scale 1 contrary. As mentioned, the sensor elements / foils 6 fed with a constant current i and the resulting voltages U S + . U S - and U C + . U C - (voltage drops across the sensor elements 6 ) be evaluated.

Um eine hohe Störfestigkeit zu erreichen und um einen unerwünschten Signaloffset und Rauschen zu unterdrücken, kann die Erfassung der Signale (z.B. Spannungen US+, US - und UC+, UC -) der Sensorelemente 6 in einer differentiellen Weise erfolgen, sodass ein Sinussignal (US ) durch die Bildung der Spannungsdifferenz US+ - US - und ein Cosinussignal (UC ) durch die Bildung der Spannungsdifferenz UC+ - UC - ermittelt wird (z.B. mittels Differenzverstärker 42 und 43). Die Differenzsignale US und UC (Sinus- und Cosinussignal) weisen dieselbe Frequenz auf wie der hochfrequente Trägerstrom i. Die Signale US und UC werden in dem Beispiel aus 4 demoduliert (Demodulator 44). Das Ergebnis der Demodulation ist eine Gleichspannung deren Pegel bei gleichförmiger Bewegung des Maßstabes 1 relativ zum Abtastkopf 2 annähernd sinus- bzw. cosinusförmig variiert. Im Hinblick auf eine einfache Darstellung werden in den in 3 und 4 dargestellten Beispielen und in den folgenden Beispielen die zwei um etwa 90° in Phase verschobenen Signale sin α und cosa nach der Demodulation 44 der hochfrequenten Trägerwelle repräsentiert.In order to achieve high immunity to interference and to suppress unwanted signal offset and noise, the detection of the signals (eg voltages U S + . U S - and U C + . U C -) of the sensor elements 6 in a differential manner such that a sinusoidal signal ( U S ) by the formation of the voltage difference U S + - U S - and a cosine signal ( U C ) by the formation of the voltage difference U C + - U C - Is determined (eg by means of differential amplifier 42 and 43 ). The difference signals U S and U C (Sine and cosine signal) have the same frequency as the high-frequency carrier current i. The signals U S and U C will be in the example 4 demodulated (demodulator 44 ). The result of the demodulation is a DC voltage whose level is at a uniform movement of the scale 1 relative to the scanning head 2 varies approximately sinusoidally or cosinusoidally. With a view to a simple presentation, the in 3 and 4 In the following examples, the two signals sin α and cosa shifted in phase by about 90 ° after demodulation are shown 44 represents the high-frequency carrier wave.

Die Auslegung eines elektronischen Schaltkreises, der die Sensorsignale verstärkt, wandelt und in den bekannten normierten Schnittstellen am Ausgang des Abtastkopfs 2 der nachgeschalteten Elektronik für Positionsanzeigen oder Antriebsregelung zu Verfügung stellt, ist an sich bekannt und wird daher nicht weiter erläutert; von Bedeutung ist aber die Tatsache, dass durch die Erzeugung zwei phasenverschobenen sinusförmigen Signale die eindeutige Bewegungsrichtung und den elektrischen Winkel innerhalb einer Periode eindeutig bestimmt werden kann.The design of an electronic circuit that amplifies the sensor signals converts and in the known standardized interfaces at the output of the scanning head 2 the downstream electronics for position indicators or drive control is available, is known per se and is therefore not further explained; but of importance is the fact that the generation of two phase-shifted sinusoidal signals, the unique direction of movement and the electrical angle can be clearly determined within a period.

Wie bereits erwähnt können sich die vier ferromagnetischen Folien (Sensorelemente 6) in den Sensoreinheit 3 relativ zu dem magnetischen Maßstab 1 bewegen. Diese Sensorelemente 6 werden von einem in Frequenz und Amplitude konstanten Strom (Trägerstrom i) durchflossen, der von der in der Auswertelektronik 4 befindlichen Stromquelle 41 erzeugt wird. Der Spannungsabfall (siehe 4, Spannungen US+, US - und UC+, UC -) über jedem den vier Sensorelemente 6 kann als Maß für die Impedanz der jeweiligen Folie betrachtet werden. Diese Spannungen US+, US - und UC+, UC - werden von den Differenzverstärkern 42 bereitgestellt mit den Parametern:

  • - I0 - konstante Stromamplitude,
  • - i - Trägerstrom,
  • - ω = 2πf, f- konstante Frequenz,
  • - x - relative Lage Maßstab 1 zur Sensoreinheit 3,
  • - λ - Hälfte der magnetischenTeilungsperiode,
  • - k - natürliche Zahl,
  • - US+ , US- , UC+ , UC- - Teilspannungen,
  • - Uk - konstante Übertragungsspannung,
  • - UOS , UOC - konstante Offsetspannungen,
  • - α = 2 π λ x
    Figure DE102017123772B4_0005
    - elektrischer Winkel,

und i = I0sinωt
ergibt sich: U S + = U k ( U O S + s i n ( 2 π λ x + 2 k π ) ) s i n ω t ,
Figure DE102017123772B4_0006
und U S = U k ( U O S + s i n ( 2 π λ x + π + 2 k π ) ) s i n ω t ,
Figure DE102017123772B4_0007
und in ähnlicher Weise: U C + = U k ( U O C + s i n ( 2 π λ x + π 4 + 2 k π ) ) s i n ω t ,
Figure DE102017123772B4_0008
und U C = U k ( U O S + s i n ( 2 π λ x + π 4 + 2 k π ) ) s i n ω t ,
Figure DE102017123772B4_0009
und nach der Differenzbildung (Operationsverstärker 43) für jeden der zwei Messkanäle (Sinus- und Cosinuskanal): U S = U S + U S = U k   s i n α   s i n ω t
Figure DE102017123772B4_0010
U C = U C + U C = U k   c o s α   s i n ω t
Figure DE102017123772B4_0011
As already mentioned, the four ferromagnetic films (sensor elements 6 ) in the sensor unit 3 relative to the magnetic scale 1 move. These sensor elements 6 are traversed by a constant in frequency and amplitude current (carrier current i), of the in the evaluation electronics 4 located power source 41 is produced. The voltage drop (see 4 , Tensions U S + . U S - and U C + . U C -) above each of the four sensor elements 6 can be considered as a measure of the impedance of the respective film. These voltages U S +, U S - and U C + . U C - be from the differential amplifiers 42 provided with the parameters:
  • - I 0 - constant current amplitude,
  • - i - carrier current,
  • - ω = 2πf, f- constant frequency,
  • - x - relative position scale 1 to the sensor unit 3 .
  • - λ - half of the magnetic division period,
  • - k - natural number,
  • - U S + . U S- . U C + . U C- - partial stresses,
  • - U k - constant transmission voltage,
  • - U OS . U OC - constant offset voltages,
  • - α = 2 π λ x
    Figure DE102017123772B4_0005
    - electrical angle,

and i = I 0 sinωt
surrendered: U S + = U k ( U O S + s i n ( 2 π λ x + 2 k π ) ) s i n ω t .
Figure DE102017123772B4_0006
and U S - = U k ( U O S + s i n ( 2 π λ x + π + 2 k π ) ) s i n ω t .
Figure DE102017123772B4_0007
and similarly: U C + = U k ( U O C + s i n ( 2 π λ x + π 4 + 2 k π ) ) s i n ω t .
Figure DE102017123772B4_0008
and U C - = U k ( U O S + s i n ( 2 π λ x + π 4 + 2 k π ) ) s i n ω t .
Figure DE102017123772B4_0009
and after difference formation (operational amplifier 43 ) for each of the two measurement channels (sine and cosine channels): U S = U S + - U S - = U k s i n α s i n ω t
Figure DE102017123772B4_0010
U C = U C + - U C - = U k c O s α s i n ω t
Figure DE102017123772B4_0011

Mit Hilfe dieser zweier „Quadratur“-Spannungen kann in bekannter Weise der elektrische Winkel und die Bewegungsrichtung mit Hilfe der Demodulatoren 44, des Analog-Digital Wandlers 45 und weitere digitale Verarbeitung ermittelt und als Positionsinformation „x“ ausgeben werde.With the help of these two "quadrature" voltages can be in a known manner, the electrical angle and the direction of movement using the demodulators 44 , the analog-to-digital converter 45 and further digital processing determined and output as position information "x".

Es sei hier festgehalten, dass im Unterschied zu induktiven Messsystemen und aufgrund der Tatsache, dass die Impedanzänderungen nur von dem Betrag der Flussdichte B, jedoch nicht von deren Richtungsvektor abhängig sind, die Sensorsignalperiode λ die Hälfte der Teilungsperiode (2λ) des Maßstabs beträgt. Das kann von großem Vorteil in der Auslegung eines Messsystems sein und erlaub höhere Genauigkeit und Auflösung.It should be noted here that, unlike inductive measuring systems and due to the fact that the impedance changes only depend on the amount of flux density B, but not on their direction vector, the sensor signal period λ is half the graduation period (2λ) of the scale. This can be of great advantage in the design of a measuring system and allows higher accuracy and resolution.

Des Weiteren sei angemerkt, dass der hohe Wirkungsgrad des Magnetoimpedanzeffekts in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen zu höheren Sinus- und Cosinus-Signalamplituden führt und dadurch sich vergleichsweise größere Luftspalte d realisieren lassen, weshalb die hier dargestellten Ausführungsbeispiele vielfältiger anwendbar sind als bekannte Messsysteme.Furthermore, it should be noted that the high efficiency of the magneto-impedance effect in the embodiments described here leads to higher sine and cosine signal amplitudes and thereby relatively larger air gaps d can be realized, which is why the embodiments shown here are more versatile than known measuring systems.

5 illustriert ein zweites Ausführungsbeispiel der Messeinrichtung, wobei in dem dargestellten Beispiel die Sensoreinheit 3 folgendermaßen realisiert ist: Eine ferromagnetische Folie 6 wird so an die Signalquelle 41 (vgl. 4) angeschlossen, dass sie in Querrichtung (quer zur Messrichtung x) von dem hochfrequenten Trägerstrom (Erregerstrom) i durchflossen wird (i = I0·sin(ot)). Die Folie 6 weist dabei mindestens zwei Aussparungen 8 mit einer Breite von etwa λ/2 bei einem Abstand von etwa n·λ + λ/4 auf. Die lokale Stromdichte in der Folie 6 hängt von dem beschriebenen Magnetoimpedanzffekt ab. In Abhängigkeit der vom Maßstab 1 erzeugten magnetischen Flussdichte B entstehen in der Folie 6 lokale Bereiche unterschiedlicher Impedanz und demensprechend wird die lokale Stromdichte in der Folie 6 im Wesentlichen die lokale Flussdichte B und damit die Teilung des Maßstabes 1 widerspiegeln. Dieses „Strombild“ kann von planaren, parallel zur Folie 6 angeordneten Empfängerspulen 10 differentiell erfasst werden, sodass in ähnlicher Weise wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 die zwei phasenverschobenen Signale US und UC gewonnen werden können. 5 illustrates a second embodiment of the measuring device, wherein in the illustrated example, the sensor unit 3 realized as follows: A ferromagnetic film 6 is so to the signal source 41 (see. 4 ) is connected in that it is traversed in the transverse direction (transverse to the measuring direction x) of the high-frequency carrier current (excitation current) i (i = I 0 · sin (ot)). The foil 6 has at least two recesses 8th with a width of about λ / 2 at a distance of about n · λ + λ / 4. The local current density in the foil 6 depends on the described magneto-impedance effect. Depending on the scale 1 generated magnetic flux density B arise in the film 6 local areas of different impedance and thus the local current density in the film becomes 6 essentially the local flux density B and thus the division of the scale 1 reflect. This "current image" can be of planar, parallel to the foil 6 arranged receiver coils 10 be detected differentially, so that in a similar manner as in the embodiment according to 3 and 4 the two phase-shifted signals U S and U C can be won.

In diesem Ausführungsbeispiel kann auf die Folienaussparungen 8 möglicherweise auch verzichtet werden, wenn die Systemdimensionierung dies zulässt. Die Empfängerspulen 10 können beispielweise als mehrlagige gedruckte Schaltung (multilayer printed circuit board) realisiert werden. In allgemein bekannter Weise lassen sich Magnetfelder die von den Empfängerspulen 10 erfasst werden auch von anderen Art von Sensoren wie Halbleiter-Sensoren wie zum Beispiel Hallsensoren oder magnetischen Dünnfilm-Sensoren wie zum Beispiel Magnetwiderstände (MR), Riesenmagnetwiderstände (GMR) oder anisotrope Magnetwiderstände (AMR) erfassen.In this embodiment may be on the film recesses 8th may also be waived if system sizing allows this. The receiver coils 10 For example, they can be realized as multilayer printed circuit boards. In a well-known manner, magnetic fields from the receiver coils 10 Also detect other types of sensors such as semiconductor sensors such as Hall sensors or magnetic thin-film sensors such as magnetoresistance (MR), giant magnetoresistance (GMR) or anisotropic magnetoresistance (AMR).

6 illustriert ein drittes Ausführungsbeispiel der Messeinrichtung. In diesem Fall wird der hochfrequente Trägerstrom i nicht mehr wie in den vorhergehenden Beispielen direkt in die ferromagnetische Folie 6 eingespeist, sondern in Emitterspulen 11, die zusammen mit den Empfängerspulen 10 eine planare Spulenstruktur 9 bilden. 6 illustrates a third embodiment of the measuring device. In this case, the high-frequency carrier current i is no longer directly into the ferromagnetic film as in the preceding examples 6 fed, but in emitter coils 11 that together with the receiver coils 10 a planar coil structure 9 form.

Die Emitterspulen11 induzieren in bekannter Weise Wirbelströme in der ferromagnetischen Folie 6. Die Stärke und die räumliche Lage (entlang der Messrichtung „x“) dieser Wirbelströme hängt von der variablen Magnetoimpedanz in bestimmten Bereichen der Folie 6 ab und ist umgekehrt proportional zu der lokalen magnetischen Flussdichte B des von dem Maßstab 1 erzeugten Magnetfeldes. Die Empfängerspulen 10 haben im Wesentlichen die gleiche Funktion wie in dem vorherigen Beispiel aus 5 und erfassen in differentieller Weise die lokal variablen Wirbelströmen in den unmittelbar gegenüberliegenden Bereichen der Folie 6. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass die ferromagnetische Folie als passives Element realisiert werden kann und das Spulensystem als flexible mehrlagige gedruckte Schaltung implementiert und somit leicht an die Auswertungselektronik angeschlossen werden kann.The emitter coils 11 Induce eddy currents in the ferromagnetic film in a known manner 6 , The strength and spatial location (along the measuring direction "x") of these eddy currents depends on the variable magneto-impedance in certain areas of the foil 6 and is inversely proportional to the local magnetic flux density B of the scale 1 generated magnetic field. The receiver coils 10 have essentially the same function as in the previous example 5 and detect in a differential manner the locally variable eddy currents in the immediately opposite regions of the film 6 , This embodiment offers the advantage that the ferromagnetic film can be realized as a passive element and the coil system as a flexible multilayer printed Implemented circuit and thus can be easily connected to the evaluation electronics.

Wie bereits angegeben, ist es vorteilhaft für die Positionsmesseinrichtung, dass die Sensorfläche mehrere Perioden des Maßstabs erfasst. Durch die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele einer solchen Messeinrichtung mit flexiblen folienartigen Sensoreinheiten 3 lässt sich bei gleichbleibendem Luftspalt d auch eine Messeinrichtung zur Winkelmessung realisieren. Eine exemplarische Implementierung ist in 7 dargestellt. Die Funktionsweise ist im Wesentlicheren gleich wie bei den bereits beschriebenen linearen Messanordnungen, wobei der Maßstab 1 als Messtrommel (Encoder-Rad, Multipolrad) ausgebildet ist und relativ zu der Abtastkopf 2 rotieren kann.As already stated, it is advantageous for the position-measuring device that the sensor surface detects several periods of the scale. By the embodiments described here of such a measuring device with flexible film-like sensor units 3 can be realized with a constant air gap d and a measuring device for angle measurement. An exemplary implementation is in 7 shown. The operation is essentially the same as in the already described linear measuring arrangements, the scale 1 is designed as a measuring drum (encoder wheel, multipole wheel) and relative to the scanning head 2 can rotate.

Die Oberfläche des Abtastkopfes 2 bzw. der Sensoreinheit 3 lässt sich beliebig an jedem Außendurchmesser Encoder-Rades anpassen. Bei anderen Messeinrichtungen, welche ebene, starrte Sensorelemente aufweisen, ist dies nicht ohne weiteres möglich.The surface of the scanning head 2 or the sensor unit 3 can be adjusted to any external diameter encoder wheel. In other measuring devices, which have flat, staring sensor elements, this is not readily possible.

Im Allgemeinen können die Länge- und Winkelmesssysteme nach ihrer Arbeitsweise als inkrementelle und absolute Messsysteme klassifiziert werden. Dabei weisen inkrementelle Messeinrichtungen einen lediglich periodisch strukturierten Maßstab 1 auf, und die Positionsinformation kann als Auf- oder Abwärtszählung von Messimpulsen nach einem elektrischen „Reset“ ausgegeben. Im Gegensatz dazu steht bei einer absolut messenden Messeinrichtung zu jedem Zeitpunkt der Messung und unabhängig vor dem vorhergehenden Signalverlauf die Absolutposition des Maßstabs 1 relativ zur Abtastkopf 2 zur Verfügung.In general, the length and angle measuring systems can be classified according to their mode of operation as incremental and absolute measuring systems. Incremental measuring devices have a merely periodically structured scale 1 on, and the position information can be output as counting up or down of measurement pulses after an electrical "reset". In contrast, in the case of an absolutely measuring measuring device, the absolute position of the scale is at any time during the measurement and independently of the preceding signal curve 1 relative to the scanning head 2 to disposal.

Bei inkrementell arbeitenden Messsystemen kann für die Gewinnung eines oder mehrerer „Referenzpulse“ eine zusätzliche, zu der periodischen Hauptmessspur parallel verlaufende, zweite Spur auf dem Maßstab 1 vorgesehen sein. In allen beschriebenen Ausführungsbeispielen lässt sich diese „Referenzspur“ als beliebige Folge von einzelnen Nord-Süd-Polpaaren umsetzten. Ein in der Sensoreinheit befindlicher Sensor kann in der gleichen Technik realisiert sein wie die Sensorelemente aus den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen und kann bei Detektion der Nord-Süd-Polpaare ein entsprechendes Referenzsignal erfassen und ausgeben.In the case of incrementally operating measuring systems, for obtaining one or more "reference pulses", an additional second track running parallel to the periodic main measuring track can be used on the scale 1 be provided. In all described embodiments, this "reference track" can be implemented as any sequence of individual north-south pole pairs. A sensor located in the sensor unit can be realized in the same technique as the sensor elements from the embodiments described above and can detect and output a corresponding reference signal upon detection of the north-south pole pairs.

Des Weiteren lässt sich für jedes der hier beschriebenen exemplarischen Messsystemausführungen auch eine die absolute (laterale oder Winkel-) Position erfassende Einrichtung realisieren (siehe 8).Furthermore, for each of the exemplary measurement system embodiments described herein, an absolute (lateral or angular) position sensing device may also be implemented (see 8th ).

Für eine Absolutpositionsmessung weist der Maßstab eine Kodierung auf, die eine Absolutposition eindeutig definiert und nach verschiedenen Prinzipien realisiert werden kann. Als Beispiel wurde in 8 eine sogenannte „Random Code“-Absolutspurausführung dargestellt, wobei der Maßstab 1 eine Reihenfolge von Magnetpolen Nord-Süd mit gleichen oder unterschiedlichen Längen aufweist, sodass im ganzen Messbereich eine bestimmte Kombination (Code) der Länge „L“ nur ein einziges Mal vorkommt. Eine solche Absolutspur kann von jeder der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele erfasst werden. Eine gleichmäßige angeordnete Sensorfläche besteht aus differentiell arbeitenden einzelnen Sensorelementen und liefert nach der Signalaufbereitung einen bestimmten Code, z.B. „1101001“, der die Absolutposition an einer einzigen Stelle definiert.For an absolute position measurement, the scale has a coding which clearly defines an absolute position and can be realized according to various principles. As an example was in 8th a so-called "random code" Absolutspurausführung shown, where the scale 1 has a sequence of north-south magnetic poles of equal or different lengths, so that a specific combination (code) of length "L" occurs only once in the entire measuring range. Such an absolute track can be detected by any of the embodiments described herein. A uniformly arranged sensor surface consists of differentially operating individual sensor elements and supplies after the signal processing a specific code, eg "1101001", which defines the absolute position at a single point.

Für das Erreichen einer höheren Positionsauflösung kann selbstverständlich eine Absolutspur in parallel zu einer hochauflösenden Inkrementalspur auf dem Maßstab aufgebracht werden und in bekannter Weise in Kombination ausgewertet werden.To achieve a higher position resolution, it is of course possible to apply an absolute track in parallel to a high-resolution incremental track on the scale and to evaluate it in combination in a known manner.

Im Folgenden werden einige Aspekte der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zusammengefasst. Die folgende Aufzählung ist nicht abschließend zu verstehen, sondern lediglich exemplarisch.In the following, some aspects of the embodiments described here will be summarized. The following list is not meant to be exhaustive, but merely exemplary.

Beispiel 1: Eine Messanordnung zur Weg- oder Winkelmessung mit einem Maßstab 1 mit entlang einer Messrichtung x variierenden Magnetisierung, die ein entsprechend variierendes Magnetfeld B bewirkt, und mit mindestens einer Sensoreinheit 2, die von dem Magnetfeld B durchsetzt wird und die folgendes aufweist: mindestens eine ferromagnetische Folie 6, die aufgrund des Magnetoimpedanz-Effektes eine von dem Magnetfeld B anhängige und entlang der Messrichtung x variierende lokale elektrische Impedanz aufweist; und mindestens ein Sensorelement (vgl. z.B. 3, 5, 6, Ziffern 6, 7, 10), das dazu ausgebildet ist, ein Sensorsignal (z.B. US+, US -, UC+, UC -) zu erzeugen, das von der lokalen elektrische Impedanz in einem Bereich der Folie 6 abhängt.Example 1: A measurement arrangement for path or angle measurement with a scale 1 with magnetization varying along a measuring direction x, which causes a correspondingly varying magnetic field B, and with at least one sensor unit 2 penetrated by the magnetic field B and comprising: at least one ferromagnetic film 6 having due to the magneto-impedance effect, a dependent of the magnetic field B and along the measuring direction x varying local electrical impedance; and at least one sensor element (cf., for example 3 . 5 . 6 , Digits 6 . 7 . 10 ), which is designed to generate a sensor signal (eg U S +, U S - U C + . U C -) to generate the local electrical impedance in a region of the film 6 depends.

Beispiel 2: Die Messeinrichtung gemäß Beispiel 1, die weiter eine Signalquelle 41 (vgl. 4) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, einen Wechselstrom i bereitzustellen, wobei die mindestens eine ferromagnetische Folie 6 mit der Signalquelle verbunden ist, und der Wechselstrom i quer zur Messrichtung x durch die mindestens eine ferromagnetische Folie 6 fließt und im Betrieb eine im konstante Frequenz und eine konstante Amplitude aufweist, und wobei eine resultierende Stromdichte (Verteilung des Wechselstroms i) in der mindestens einen ferromagnetischen Folie 6 aufgrund der variierenden lokalen elektrischen Impedanz entlang der Messrichtung x unterschiedlich hoch ist.Example 2: The measuring device according to Example 1, which further comprises a signal source 41 (see. 4 ), which is adapted to provide an alternating current i, wherein the at least one ferromagnetic film 6 is connected to the signal source, and the alternating current i transverse to the measuring direction x through the at least one ferromagnetic film 6 flows and in operation has a constant frequency and a constant amplitude, and wherein a resulting current density (distribution of the alternating current i) in the at least one ferromagnetic film 6 due to the varying local electrical impedance along the measuring direction x is different.

Beispiel 3: Die Messeinrichtung gemäß Beispiel 1, die weiter eine Signalquelle 41 (vgl. 4) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, einen Wechselstrom i bereitzustellen, der in die mindestens eine Folie 6 eingespeist wird, wobei die mindestens eine Folie 6 mindestens zwei Folien umfasst, die entlang der Messrichtung x nebeneinander angeordnet sind, und wobei das mindestens eine Sensorelement (vgl. 3, Ziffer 6) mindestens zwei Sensorelemente S+, S-, C+, C- umfasst, die durch die Folien selbst gebildet werden, an denen als Sensorsignale US+, US -, UC+, UC - jeweils eine Spannung quer zur Messrichtung x abgegriffen wird. Example 3: The measuring device according to Example 1, which further comprises a signal source 41 (see. 4 ), which is adapted to provide an alternating current i, in the at least one film 6 is fed, wherein the at least one film 6 comprises at least two foils which are arranged next to one another along the measuring direction x, and wherein the at least one sensor element (cf. 3 , Numeral 6 ) comprises at least two sensor elements S +, S-, C +, C-, which are formed by the films themselves, where as sensor signals U S + . U S - U C + . U C - In each case a voltage across the measuring direction x is tapped.

Beispiel 4: Die Messeinrichtung gemäß Beispiel 1, die weiter eine Signalquelle 41 (vgl. 4) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, einen Wechselstrom i bereitzustellen, der in die mindestens eine Folie 6 eingespeist wird, wobei das mindestens eine Sensorelement ein magnetfeldempfindliches Halbleitersensorelement oder ein magnetfeldempfindliches Dünnschichtsensorelement ist, welches als Sensorsignal ein Signal erzeugt, das eine magnetische Feldstärke repräsentiert, welche von dem durch die mindestens eine Folie 6 fließenden Wechselstrom bewirkt wird.Example 4: The measuring device according to Example 1, which further comprises a signal source 41 (see. 4 ), which is adapted to provide an alternating current i, in the at least one film 6 is fed, wherein the at least one sensor element is a magnetic field-sensitive semiconductor sensor element or a magnetic field-sensitive thin-film sensor element which generates a sensor signal as a signal representing a magnetic field strength, of which by the at least one film 6 flowing alternating current is effected.

Beispiel 5: Die Messeinrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei das mindestens eine Sensorelement eine planare Spule (vgl. 5, Spulen 10) aufweist.Example 5: The measuring device according to one of examples 1 to 4, wherein the at least one sensor element is a planar coil (cf. 5 , Do the washing up 10 ) having.

Beispiel 6: Die Messeinrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei das mindestens eine Sensorelement ein erstes Sensorelement S+ und ein zweites Sensorelement S- umfasst, die entlang der Messrichtung nebeneinander angeordnet sind, und wobei die Sensorsignale US+, US - des ersten Sensorelements S+ und des zweiten Sensorelements S- zu einem Differenzsignal verknüpft sind (vgl. 3 bis 6).Example 6: The measuring device according to one of Examples 1 to 5, wherein the at least one sensor element comprises a first sensor element S + and a second sensor element S- which are arranged next to one another along the measuring direction, and wherein the sensor signals U S +, U S - The first sensor element S + and the second sensor element S- are linked to a difference signal (see. 3 to 6 ).

Beispiel 7: Die Messeinrichtung gemäß Beispiel 1, wobei das mindestens eine Sensorelement mindestens eine planare Spule 10 aufweist, wobei die Sensoreinheit 3 weiter mindestens eine Emitterspule 11 aufweist, die mit der Signalquelle 41 verbunden und mit der mindestens einen planaren Spule 10 transformatorisch gekoppelt ist (vgl. 6) und wobei die mindestens einen Folie 6 als Eisenkern fungiert, in dem Wirbelströme induziert werden, die von der lokalen Impedanz der mindestens einen Folie 6 abhängen.Example 7: The measuring device according to Example 1, wherein the at least one sensor element at least one planar coil 10 having, wherein the sensor unit 3 at least one emitter coil 11 that is connected to the signal source 41 connected and with the at least one planar coil 10 is coupled transformer (cf. 6 ) and wherein the at least one film 6 acts as an iron core, in which eddy currents are induced, which depends on the local impedance of the at least one foil 6 depend.

Beispiel 8: Die Messeinrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, wobei der Maßstab 1 eine regelmäßige Teilung 2·λ aufweist, und wobei das mindestens eine Sensorelement mindestens zwei Sensorelemente aus einer ersten Gruppe und mindestens zwei Sensorelemente aus einer zweiten Gruppe umfasst, wobei die Sensorelemente der ersten Gruppe zueinander einen Abstand aufweisen, der einem Vielfachen der halben Teilung λ entspricht, und wobei die Sensorelemente der zweiten Gruppe relativ zu den Sensorelementen der ersten Gruppe einen Abstand aufweisen der einem Vielfachen der halben Teilung plus einem Viertel der Teilung (d.h. n·λ+λ/4) entspricht.Example 8: The measuring device according to one of Examples 1 to 7, wherein the scale 1 a regular division 2 · λ, and wherein the at least one sensor element comprises at least two sensor elements of a first group and at least two sensor elements of a second group, wherein the sensor elements of the first group to each other have a distance corresponding to a multiple of half pitch λ , and wherein the sensor elements of the second group have a spacing relative to the sensor elements of the first group which corresponds to a multiple of half the pitch plus a quarter of the pitch (ie, n * λ + λ / 4).

Beispiel 9: Die Messeinrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei der Maßstab 1 mehrere nebeneinander liegende Spuren aufweist.Example 9: The measuring device according to one of Examples 1 to 8, wherein the scale 1 has several adjacent tracks.

Beispiel 10: Die Messeinrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei der Maßstab eine Absolutkodierung aufweist, die eindeutig die Lage des Maßstabes relativ zur Sensoreinheit 2 definiert.Example 10: The measuring device according to one of examples 1 to 9, wherein the scale has an absolute coding which clearly indicates the position of the scale relative to the sensor unit 2 Are defined.

Beispiel 11. Die Messeinrichtung gemäß einem der Beipsiel 1 bis 10, wobei der Maßstab eine Zylinderform aufweist und die Teilung des Maßstabs eine Winkelteilung ist.Example 11. The measuring device according to any one of Examples 1 to 10, wherein the scale has a cylindrical shape and the pitch of the scale is an angular pitch.

Beispiel 12: Ein Verfahren zur Messung der relativen Lage zwischen einem Maßstab 1 und einer vom Maßstab 1 beabstandeten Sensoreinheit 2. Gemäß diesem Beispiel umfasst das Verfahren das Erzeugen eines entlang einer Messrichtung x variierenden Magnetfeldes B mittels des Maßstabes 1, der eine entlang der Messrichtung variierende Magnetisierung aufweist, und weiter das Beeinflussen der lokalen elektrischen Impedanz mindestens einer Folie 6, die in der Sensoreinheit 2 angeordnet ist, wobei die lokale elektrische Impedanz aufgrund des Magnetoimpedanz-Effektes von dem lokalen Magnetfeld und damit von der Lage des Maßstabes 1 relativ zur Sensoreinheit 2 abhängt. Das Verfahren umfasst weiter das Erfassen eines Signals mittels mindestens eines Sensorelementes, welches die lokale elektrische Impedanz in einem Bereich der mindestens einen Folie 6 repräsentiert.Example 12: A method for measuring the relative position between a scale 1 and one of scale 1 spaced sensor unit 2 , According to this example, the method comprises generating a magnetic field varying along a measuring direction x B by means of the scale 1 which has a magnetization varying along the measuring direction, and further influencing the local electrical impedance of at least one foil 6 that in the sensor unit 2 is arranged, wherein the local electrical impedance due to the magneto-impedance effect of the local magnetic field and thus the position of the scale 1 relative to the sensor unit 2 depends. The method further comprises detecting a signal by means of at least one sensor element which determines the local electrical impedance in a region of the at least one foil 6 represents.

Beispiel 13: Das Verfahren gemäß Beispiel 11, das weiter aufweist: das Einspeisen eines hochfrequenten Wechselstromes in die mindestens eine Folie 6, wobei die Stromdichte entlang der Messrichtung x von der lokalen elektrischen Impedanz der mindestens einen Folie 6 abhängt, und das Demodulieren des mittels des Sensorelementes erfassten Signals.Example 13: The method of Example 11, further comprising: feeding a high frequency alternating current into the at least one foil 6 , wherein the current density along the measuring direction x of the local electrical impedance of the at least one film 6 depends, and demodulating the signal detected by the sensor element.

Beispiel 14: Das Verfahren gemäß Beispiel 13, wobei das Erfassen eines Signals mittels eines Sensorelementes folgendes umfasst: das Abgreifen einer Spannung an der mindestens einer Folie 6, wobei die Spannung von der lokalen Impedanz abhängt oder das Erfassen - mittels einer planaren Spule oder eines magnetfeldempfindlichen Halbleiterelementes oder Dünnschichtsensorelements - eines Sensorsignals, das eine magnetische Feldstärke repräsentiert, welche von dem durch die mindestens eine Folie 6 fließenden Wechselstrom bewirkt wird.Example 14: The method of Example 13, wherein detecting a signal by means of a sensor element comprises: sensing a voltage across the at least one foil 6 wherein the voltage depends on the local impedance or detecting - by means of a planar coil or a magnetic field-sensitive semiconductor element or thin-film sensor element - a sensor signal representing a magnetic field strength, which differs from that through the at least one foil 6 flowing alternating current is effected.

Beispiel 15. Das Verfahren gemäß Beispiel 13, wobei die lokale elektrischen Impedanz der mindestens einen Folie 6 durch den durch mindestens eine Emitterspule 11 fließenden Wechselstrom beeinflusst wird, wobei als Sensorelement eine planare Spule verwendet wird, welche mit der Emitterspule 11 transformatorisch gekoppelt ist und die mindestens einen Folie 6 als Eisenkern fungiert.Example 15. The method of Example 13, wherein the local electrical impedance of the at least one foil 6 through the at least one emitter coil 11 flowing alternating current is influenced, wherein as a sensor element, a planar coil is used, which with the emitter coil 11 is coupled transformer and the at least one slide 6 acts as iron core.

Sämtliche Beispiele können sowohl in Systemen zur Wegmessung Messung von Verschiebungen oder Position) als auch zur Winkelmessung (bei rotierendem Encoder) eingesetzt werden. Auch ist mit allen Beispielen, je nach Codierung des Maßstabes eine inkrementelle (relative) Messung von (Winkel-) Positionen als auch die Messung einer absoluten (Winkel-) Position möglich.All examples can be used in systems for displacement measurement of displacement or position) as well as for angle measurement (with rotating encoder). Also, with all the examples, depending on the coding of the scale, an incremental (relative) measurement of (angular) positions as well as the measurement of an absolute (angular) position is possible.

Claims (13)

Eine Messanordnung zur Weg- oder Winkelmessung mit einem Maßstab (1) mit entlang einer Messrichtung (x) variierenden Magnetisierung, die ein entsprechend variierendes Magnetfeld (B) bewirkt, und mindestens einem Abtastkopf (2), der abhängig von der relativen Lage zum Maßstab (1) in Messrichtung (x) von dem variierenden Magnetfeld (B) durchsetzt wird und der folgendes aufweist: mindestens eine ferromagnetische Folie (6), die aufgrund des Magnetoimpedanz-Effektes eine von dem Magnetfeld (B) abhängige und entlang der Messrichtung (x) variierende lokale elektrische Impedanz aufweist; eine Signalquelle, welche dazu ausgebildet ist, einen Wechselstrom in die mindestens eine Folie (6) einzuspeisen, sodass dieser quer zur Messrichtung (x) fließt; mindestens eine Sensoreinheit (3), die dazu ausgebildet ist, mindestens zwei phasenverschobene Sensorsignale (US, UC) zu erzeugen, die von der lokalen elektrischen Impedanz der mindestens einen Folie (6) abhängenA measurement arrangement for measuring distance or angle with a scale (1) along a measuring direction (x) varying magnetization, which causes a correspondingly varying magnetic field (B), and at least one scanning head (2), which depends on the relative position to scale ( 1) is penetrated in the measuring direction (x) by the varying magnetic field (B) and has the following: at least one ferromagnetic film (6) which, due to the magneto-impedance effect, depends on the magnetic field (B) and along the measuring direction (x) having varying local electrical impedance; a signal source, which is designed to feed an alternating current into the at least one film (6) so that it flows transversely to the measuring direction (x); at least one sensor unit (3) which is designed to generate at least two phase-shifted sensor signals (U S , U C ), which depend on the local electrical impedance of the at least one film (6) Die Messanordnung gemäß Anspruch 1, die mindestens zwei in Messrichtung (x) nebeneinander beabstandet angeordnete Folien (6) aufweist, wobei der Wechselstrom eine konstante Amplitude und eine konstante Frequenz aufweist, wobei die Folien (6) selbst als Sensorelemente der Sensoreinheit (3) ausgebildet sind und wobei das entlang der Messrichtung (x) variierende Magnetfeld (B), welches von der Position des Maßstabs (1) relativ zum Abtastkopf (2) abhängt, die Impedanz der Folien (6) beeinflusst, die als Messinformation (US+, US-, UC+, UC-) ausgewertet wird.The measuring arrangement according to Claim 1 having at least two in the measuring direction (x) juxtaposed spaced apart films (6), wherein the alternating current has a constant amplitude and a constant frequency, wherein the films (6) themselves as sensor elements of the sensor unit (3) are formed and wherein the along the measuring direction (x) varying magnetic field (B), which depends on the position of the scale (1) relative to the scanning head (2), the impedance of the films (6) influenced as measurement information (U S +, U S -, U C +, U C -) is evaluated. Die Messanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die lokalen Stromstärken in der ferromagnetischen Folie (6), die aufgrund des Magnetfeldes (B) lokal variieren, von Sensorelementen in Form von planaren Spulen (10) erfasst werden.The measuring arrangement according to one of Claims 1 and 2 , wherein the local current strengths in the ferromagnetic film (6), which locally vary due to the magnetic field (B), are detected by sensor elements in the form of planar coils (10). Eine Messanordnung zur Weg- oder Winkelmessung mit einem Maßstab (1) mit entlang einer Messrichtung (x) variierenden Magnetisierung, die ein entsprechend variierendes Magnetfeld (B) bewirkt, und mindestens einem Abtastkopf (2), der abhängig von der relativen Lage zum Maßstab (1) in Messrichtung (x) von dem variierenden Magnetfeld (B) durchsetzt wird und der folgendes aufweist: mindestens eine ferromagnetische Folie (6), die aufgrund des Magnetoimpedanz-Effektes eine von dem Magnetfeld (B) abhängige und entlang der Messrichtung (x) variierende lokale elektrische Impedanz aufweist; mindestens eine Sensoreinheit (3), die dazu ausgebildet ist, mindestens zwei phasenverschobene Sensorsignale (US, UC) zu erzeugen, die von der lokalen elektrischen Impedanz der mindestens einen Folie (6) abhängen; eine Signalquelle, welche dazu ausgebildet ist, einen Wechselstrom (i) bereitzustellen, wobei die Sensoreinheit (3) mindestens eine Emitterspule (11) aufweist, die mit der Signalquelle verbunden und mit der mindestens einer planaren Empfängerspule (10) transformatorisch gekoppelt ist, und wobei die mindestens eine Folie (6) als Eisenkern fungiert, in der die Emitterspule (11) Wirbelströme induziert, die von der lokalen Impedanz der mindestens einen Folie (6) abhängen.A measurement arrangement for measuring distance or angle with a scale (1) along a measuring direction (x) varying magnetization, which causes a correspondingly varying magnetic field (B), and at least one scanning head (2), which depends on the relative position to scale ( 1) is penetrated in the measuring direction (x) by the varying magnetic field (B) and has the following: at least one ferromagnetic film (6) which, due to the magneto-impedance effect, depends on the magnetic field (B) and along the measuring direction (x) having varying local electrical impedance; at least one sensor unit (3), which is designed to generate at least two phase-shifted sensor signals (U S , U C ), which depend on the local electrical impedance of the at least one film (6); a signal source configured to provide an alternating current (i), the sensor unit (3) having at least one emitter coil (11) connected to the signal source and transformer coupled to the at least one planar receiver coil (10); the at least one foil (6) acts as an iron core, in which the emitter coil (11) induces eddy currents which depend on the local impedance of the at least one foil (6). Die Messanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 wobei die Bildung jeder der Sensorsignale (US) und UC) durch die Differenzbildung von jeweils zwei Messinformationen (US+, US-; UC+, UC-) erfolgt; wobei die zwei Messinformationen (US+, US-; UC+, UC-) jeweils von mindestens einem Paar einzelner Sensorelemente (S+, S-; C+, C-) generiert werden, die entlang der Messrichtung (x) beabstandet in der Sensoreinheit (3) angeordnet sind.The measuring arrangement according to one of Claims 1 to 4 wherein the formation of each of the sensor signals (U S ) and U C ) by the difference of two measurement information (U S +, U S -; U C +, U C -) takes place; wherein the two measurement information (U S + , U S- , U C + , U C- ) each of at least one pair of individual sensor elements (S +, S-; C +, C-) are generated, along the measuring direction (x) spaced in the Sensor unit (3) are arranged. Die Messanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Maßstab (1) eine regelmäßige Teilung mit einer doppelten Periode (2·λ) aufweist, und wobei die Sensoreinheit (3) mindestens zwei Sensorelemente aus einer ersten Gruppe und mindestens zwei Sensorelemente aus einer zweiten Gruppe umfasst, wobei die Sensorelemente der ersten Gruppe zueinander einen Abstand aufweisen, der etwa einem ungerade Vielfachen der halben Periode ((2n+1)·λ/2) entspricht und wobei die Sensorelemente der zweiten Gruppe relativ zu den Sensorelementen der ersten Gruppe einen Abstand aufweisen der etwa einem Vielfachen der halben Periode plus einem Viertel der Periode (n·λ+λ/4) entspricht.The measuring arrangement according to one of Claims 1 to 5 wherein the scale (1) has a regular division with a double period (2 · λ), and wherein the sensor unit (3) comprises at least two sensor elements from a first group and at least two sensor elements from a second group, wherein the sensor elements of the first Group have a distance to each other, which corresponds approximately to an odd multiple of half the period ((2n + 1) · λ / 2) and wherein the sensor elements of the second group have a distance relative to the sensor elements of the first group which corresponds approximately to a multiple of half the period plus a quarter of the period (n · λ + λ / 4). Die Messanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Maßstab (1) mehrere nebeneinanderliegende magnetische Spuren aufweist.The measuring arrangement according to one of Claims 1 to 6 wherein the scale (1) comprises a plurality of juxtaposed magnetic tracks. Die Messanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Maßstab eine Absolutkodierung aufweist, die eindeutig die Lage des Maßstabes relativ zum Abtastkopf (2) definiert.The measuring arrangement according to one of Claims 1 to 7 wherein the scale has an absolute coding that uniquely defines the location of the scale relative to the scanning head (2). Die Messanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Maßstab eine Zylinderform aufweist und die Teilung des Maßstabs eine Winkelteilung ist.The measuring arrangement according to one of Claims 1 to 8th wherein the scale has a cylindrical shape and the pitch of the scale is an angular pitch. Ein Verfahren zur Messung der relativen Lage zwischen einem Maßstab (1) und einem vom Maßstab (1) beabstandeten Abtastkopf (2); das Verfahren umfasst: Erzeugen eines entlang einer Messrichtung (x) variierenden Magnetfeldes (B) mittels des Maßstabes (1), der eine entlang der Messrichtung (x) variierende Magnetisierung aufweist; Beeinflussen der lokalen elektrischen Impedanz mindestens einer Folie (6), die in der Sensoreinheit (3) angeordnet ist, wobei die lokale elektrische Impedanz aufgrund des Magnetoimpedanz-Effektes von dem lokalen Magnetfeld und damit von der Lage des Maßstabes (1) relativ zur Sensoreinheit (3) abhängt, und wobei die Sensoreinheit (3) mindestens zwei in Phase verschobene Messsignale erzeugt; Erfassen eines Signals mittels mindestens eines Sensorelementes, welches die lokale elektrische Impedanz in einem Bereich der mindestens einer Folie (6) repräsentiert; und Einspeisen eines Wechselstromes in die mindestens eine Folie (6) quer zur Messrichtung (x) oder Induzieren von Wirbelströmen, durch mindestens eine Emitterspule (11), wobei die Stromdistribution von der lokalen elektrischen Impedanz der mindestens eine Folie (6) abhängt.A method of measuring the relative position between a scale (1) and a scanning head (2) spaced from the scale (1); the method comprises: Generating a magnetic field (B) varying along a measuring direction (x) by means of the scale (1), which has a magnetization varying along the measuring direction (x); Influencing the local electrical impedance of at least one film (6) which is arranged in the sensor unit (3), wherein the local electrical impedance due to the magneto-impedance effect of the local magnetic field and thus of the position of the scale (1) relative to the sensor unit ( 3), and wherein the sensor unit (3) generates at least two phase shifted measurement signals; Detecting a signal by means of at least one sensor element, which represents the local electrical impedance in a region of the at least one film (6); and Feeding an alternating current into the at least one film (6) transversely to the measuring direction (x) or inducing eddy currents, by at least one emitter coil (11), wherein the current distribution depends on the local electrical impedance of the at least one foil (6). Das Verfahren gemäß Anspruch 10, das weiter aufweist: Auswerten, insbesondere Demodulieren, des mittels des Sensorelementes erfassten Signals.The method according to Claim 10 , which further comprises: evaluating, in particular demodulating, the signal detected by means of the sensor element. Das Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Erfassen eines Signals mittels eines Sensorelementes umfasst: Abgreifen einer Spannung an der mindestens einer Folie (6), wobei die Spannung von der lokalen Impedanz abhängt oder Erfassen - mittels einer planaren Spule oder eines magnetfeldempfindlichen Halbleiterelementes oder Dünnschichtsensorelements - eines Sensorsignals, das eine magnetische Feldstärke repräsentiert, welche von dem durch die mindestens eine Folie (6) lokal fließenden Wechselstrom bewirkt wird.The method according to Claim 10 or 11 wherein detecting a signal by means of a sensor element comprises: sensing a voltage across the at least one foil (6), the voltage depending on the local impedance, or detecting, by means of a planar coil or a magnetic field sensitive semiconductor element or thin film sensor element, a sensor signal representing a represents magnetic field strength, which is caused by the at least one film (6) locally flowing alternating current. Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei als Sensorelement eine planare Empfängerspule (10) verwendet wird, welche mit der Emitterspule (11) transformatorisch gekoppelt ist und die mindestens eine ferromagnetische Folie (6) als Eisenkern fungiert.The method according to Claim 12 in that a planar receiver coil (10) is used as the sensor element, which is transformer-coupled to the emitter coil (11) and the at least one ferromagnetic foil (6) acts as an iron core.
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