DE112015006283B4

DE112015006283B4 - Magnetostriktive Wegmessvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer magnetostriktiven Wegmessvorrichtung

Info

Publication number: DE112015006283B4
Application number: DE112015006283.1T
Authority: DE
Inventors: Torsten Beutler
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2022-12-15
Anticipated expiration: 2035-03-10
Also published as: CN107430014B; WO2016141967A1; CN107430014A; DE112015006283A5; US20180128655A1; US10352735B2

Abstract

Magnetostriktive Wegmessvorrichtung, umfassend eine Mehrzahl von Messstrecken (20a, 20b, 20c), welche jeweils eine Erstreckung in einer Längsrichtung (26) aufweisen und mindestens in einem Messbereich (136) parallel zueinander angeordnet sind, mindestens einen magnetischen Positionsgeber (14), welcher an die Messstrecken (20a, 20b, 20c) berührungslos koppelt, eine Startsignalbeaufschlagungseinrichtung (304; 322), durch welche den Messstrecken (20a, 20b, 20c) Startsignale (300) zur Erzeugung von Erregerstromimpulsen (156) bereitstellbar sind, und eine Auswerteeinrichtung (310), durch welche die Position des Positionsgebers (14) an den Messstrecken (20a, 20b, 20c) durch eine Laufzeitmessung von mechanischen Wellen (342) ermittelbar ist, wobei die Startsignalbeaufschlagungseinrichtung (304; 322) eine Zeitsteuerungseinrichtung (308; 328) umfasst, welche steuert, dass in einem Messzyklus (340) unterschiedlichen Messstrecken (20a; 20b; 20c) zu definierten unterschiedlichen Zeitpunkten (t1; t1'; t1") Startsignale (300) bereitgestellt werden, und wobei die Zeitsteuerungseinrichtung (308; 328) steuert, dass in einem Messzyklus (340) einer ersten Messstrecke (20a) zu einem ersten Zeitpunkt (t1) ein Startsignal (300) bereitgestellt wird und zu einem zweiten Zeitpunkt (t2), welcher in einem ersten Zeitabstand (ΔT) zu dem ersten Zeitpunkt (t1) liegt, ein Startsignal (300) bereitgestellt wird, und einer weiteren Messstrecke (20b) ein jeweiliges Startsignal (300) zwischen dem ersten Zeitpunkt (t1) und dem zweiten Zeitpunkt (t2) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus (340) Startsignale den Messstrecken (20a; 20b; 20c) bereitgestellt sind, über Ermittlung von Reflexion der mechanischen Welle bestimmt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetostriktive Wegmessvorrichtung, umfassend eine Mehrzahl von Messstrecken, welche jeweils eine Erstreckung in einer Längsrichtung aufweisen und mindestens in einem Messbereich parallel zueinander angeordnet sind, mindestens einen magnetischen Positionsgeber, welcher an die Messstrecken berührungslos koppelt, eine Startsignalbeaufschlagungseinrichtung, durch welche den Messstrecken Startsignale zur Erzeugung von Erregerstromimpulsen bereitstellbar sind, und eine Auswerteeinrichtung, durch welche die Position des Positionsgebers an den Messstrecken durch eine Laufzeitmessung von mechanischen Wellen ermittelbar ist, wobei die Startsignalbeaufschlagungseinrichtung eine Zeitsteuerungseinrichtung umfasst, welche steuert, dass in einem Messzyklus unterschiedlichen Messstrecken zu definierten unterschiedlichen Zeitpunkten Startsignale bereitgestellt werden, und wobei die Zeitsteuerungseinrichtung steuert, dass in einem Messzyklus einer ersten Messstrecke zu einem ersten Zeitpunkt ein Startsignal bereitgestellt wird und zu einem zweiten Zeitpunkt, welcher in einem ersten Zeitabstand zu dem ersten Zeitpunkt liegt, ein Startsignal bereitgestellt wird, und einer weiteren Messstrecke ein jeweiliges Startsignal zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt bereitgestellt wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer magnetostriktiven Wegmessvorrichtung, wobei die Wegmessvorrichtung eine Mehrzahl von Messstrecken umfasst, welche jeweils eine Erstreckung in einer Längsrichtung aufweisen und mindestens in einem Messbereich parallel zueinander angeordnet sind, und einen magnetischen Positionsgeber aufweist, welcher an die Messstrecken berührungslos koppelt, bei dem den Messstrecken Startsignale bereitgestellt werden, welche Erregerstromimpulse auf den Messstrecken auslösen, und bei dem eine Laufzeit von mechanischen Wellen auf den Messstrecken ermittelt wird.
Die US 4 832 144 A zeigt einen Positionsdetektor mit einer Mehrzahl von magnetostriktiv propagierenden Medien.
Die DE 10 2010 039 055 A1 offenbart eine Wegmessvorrichtung, umfassend mindestens eine erste Messstrecke und eine zweite Messstrecke und einen Messstreckenhalter, welcher Ausnehmungen aufweist, in welchen jeweils eine Messstrecke angeordnet ist.
Aus der WO 2012/019927 A1 oder der US 2013/0181700 A1 ist eine Wegmessvorrichtung bekannt, umfassend mindestens eine erste Messstrecke und eine zweite Messstrecke, welche jeweils eine Erstreckung in einer Längsrichtung aufweisen und mindestens in einem Messbereich parallel zueinander ausgerichtet sind, mindestens einen Positionsgeber, welcher an die Messstrecken berührungslos koppelt und einen Messstreckenhalter, welcher sich in dem Messbereich erstreckt und Ausnehmungen aufweist, in welchen jeweils eine Messstrecke angeordnet ist.
Aus der EP 1 306 650 A1 ist eine Wegaufnehmervorrichtung zur Erfassung des Wegs eines Positionsgebers bekannt, welche einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Messfühler aufweist, an welchen der Positionsgeber berührungslos koppelt.
Wenn eine Mehrzahl (mindestens zwei) von Messstrecken, das heißt mindestens zwei Messfühler vorgesehen sind, dann lässt sich eine redundante Wegmessung bzw. Positionsbestimmung erreichen. Eine entsprechende Wegmessvorrichtung lässt sich auf vorteilhafte Weise beispielsweise bei sicherheitsrelevanten Anwendungen einsetzen.
Aus der DE 10 2004 062 968 A1 ist eine Wegmessvorrichtung mit einem Gehäuse in Form eines eigenstabilen, hohlen, umfänglich geschlossenen, stirnseitig dichtbaren Profiles mit in Längsrichtung gleich bleibender Querschnittskontur, einer Wellenleiter-Einheit im Inneren des Profiles, wobei der Wellenleiter der Wellenleiter-Einheit in Längsrichtung des Profiles verläuft, einer Auswerte-Elektronik, und einem in Längsrichtung außen entlang des Profiles beweglichen Magneten als Positionsgeber bekannt. Das Profil weist über die gesamte Länge eine absatzlose Innenkontur auf und in der Innenkontur ist wenigstens ein Einsatz mit einer Innenkontur drehfest in Drehrichtung um die Längsachse angeordnet, die auch beliebige Innenecken, Außenecken und/oder Absätze aufweist.
Aus der US 2001/0017539 A1 ist eine modulare Wellenleiteranordnung bekannt.
Aus der CN 101788259 ist ein magnetostriktiver Verrückungssensor bekannt, welcher zwei Sätze von Signalerzeugungseinrichtungen umfasst. Jeder Satz umfasst einen Wellenleiterdraht.
Aus der DE 197 53 805 A1 ist eine Lagerung für Wellenleiter, die der Fortleitung mechanischer Wellen dient, bekannt, wobei die Lagerung einen hohen Anteil Gas und einen niedrigen Anteil Feststoff aufweist.
Aus der US 4 121 155 A ist ein positionsbestimmtes System bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wegmessvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine verbesserte Signalqualität und/oder eine schnellere Abtastung und/oder eine Verkürzung von Totzeiten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten magnetostriktiven Wegmessvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus Startsignale den Messstrecken bereitgestellt sind, über Ermittlung von Reflexion der mechanischen Welle bestimmt sind.
Durch die Zeitsteuerungseinrichtung lässt sich einstellen, dass den unterschiedlichen Messstrecken der Mehrzahl von Messstrecken (das heißt den mindestens zwei Messstrecken) nicht gleichzeitig Startsignale bereitgestellt werden, sondern mit einem zeitlichen Versatz.
Durch diesen zeitlichen Versatz lässt es sich erreichen, dass beispielsweise bei einer gleichbleibenden Messlänge eine Signalqualität verbessert wird, oder dass bei gleichbleibender Signalqualität eine schnellere Abtastung erreicht wird, oder dass bei gleicher Abtastung und gleicher Signalqualität Totstrecken verkürzt werden. Der erwähnte Vergleich ist dabei darauf bezogen, dass nur eine Messstrecke verwendet wird bzw. bei einer Mehrzahl von Messstrecken die Startsignale gleichzeitig verschiedenen Messstrecken bereitgestellt werden.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, ohne dass eine Abtastung für eine individuelle Messstrecke erhöht wird, für das Gesamtsystem mit der Mehrzahl von Messstrecken eine schnellere Taktung zu erreichen. Der zeitliche Versatz der Startsignale für unterschiedliche Messstrecken bewirkt eine effektive Erhöhung der Taktung.
Es ist vorgesehen, dass die Zeitsteuerungseinrichtung steuert, dass in einem Messzyklus einer ersten Messstrecke zu einem ersten Zeitpunkt ein Startsignal bereitgestellt wird und zu einem zweiten Zeitpunkt, welcher in einem ersten Zeitabstand zu dem ersten Zeitpunkt liegt, ein Startsignal bereitgestellt wird, und einer weiteren Messstrecke ein jeweiliges Startsignal zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt bereitgestellt wird. Dadurch erfolgt eine nicht gleichzeitige Startsignalbeaufschlagung der Messstrecken. Der entsprechende zeitliche Versatz in unterschiedlichen Messstrecken kann genutzt werden, um insgesamt für das Gesamtsystem eine schnellere Taktung zu erreichen oder eine bessere Signalqualität zu erreichen (ohne Einbußen in der Taktung) oder kann dazu genutzt werden, Totzonen zu verkürzen.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass bei n Messstrecken, wobei n eine natürliche Zahl ist, die Zeitsteuerungseinrichtung steuert, dass in einem Messzyklus einer Messstrecke i mit i = 2, ..., n in einem zweiten Zeitabstand (i - 1)/n · ΔT zu dem ersten Zeitpunkt ein Startsignal bereitgestellt wird. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine schnellere Taktung für das Gesamtsystem als für eine einzelne Messstrecke erreichen bzw. es lässt sich eine bessere Signalqualität erreichen bzw. es lassen sich Totzonen verkürzen.
Insbesondere werden Startsignale einer jeweiligen Messstrecke jeweils in dem ersten Zeitabstand bereitgestellt. Dadurch können an einer individuellen Messstrecke Messzyklen durchlaufen werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass der erste Zeitabstand gleich ist wie oder größer ist als eine maximale Laufzeit einer mechanischen Welle auf einer Messstrecke. Es lässt sich dadurch sicherstellen, dass Reflexionen zu weitgehend abgeklungen sind, dass eine gute Signalqualität erreicht wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der erste Zeitabstand gleich ist wie oder größer ist als eine doppelte maximale Laufzeit einer mechanischen Welle auf einer Messstrecke. Dadurch lässt sich sicherstellen, dass auf einer entsprechenden Messstrecke keine Reflexionen mehr unterwegs sind, und eine Signalqualität wird erhöht. Dies kann auch dazu verwendet werden, eine Totzone am Ende einer Messstrecke zu verkürzen, da eine entsprechende Dämpfung verkürzt werden kann, um eine genügende Signalqualität zu erreichen. Es muss gewissermaßen weniger Aufwand für die Dämpfung betrieben werden, da länger abgewartet wird.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus Startsignale den Messstrecken bereitgestellt sind, fest eingestellt sind und insbesondere in Abhängigkeit einer Messlänge und einer Ausbreitungsgeschwindigkeit der mechanischen Welle ermittelt sind. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine entsprechende Zeitsteuerung erreichen.
Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus Startsignale den Messstrecken bereitgestellt sind, sind über Ermittlung von Reflexionen der mechanischen Welle bestimmt. Insbesondere wird dann geprüft, ob Reflexionen eine bestimmte Schwelle (beispielsweise Amplitudenschwelle) unterschreiten und es wird dann entsprechend in einem zeitlichen Abstand ein Startsignal ausgelöst, wenn dieser Schwellenwert unterschritten ist.
Ein Messzyklus beginnt mit dem ersten Zeitpunkt und endet mit dem Zeitpunkt, welcher den ersten Zeitabstand zu demjenigen Zeitpunkt hat, bei dem einer entsprechenden Messstrecke zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt von allen Messstrecken das zeitlich letzte Startsignal bereitgestellt wird. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass Messzyklen ineinander verschachtelt sind. Das heißt, dass beispielsweise ein neuer Messzyklus beginnt, bevor ein vorhergehender Messzyklus vollständig abgeschlossen ist.
Es ist günstig, wenn die Messstrecken gleich ausgebildet sind. Dadurch lässt sich erreichen, dass der Positionsgeber gleich an alle Messstrecken koppelt, um entsprechend durch die zeitliche Steuerung eine erhöhte Taktung bzw. verbesserte Signalqualität bzw. eine Verkürzbarkeit von Totzonen zu erreichen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist jeder Messstrecke ein eigener Startsignalgenerator der Startsignalbeaufschlagungseinrichtung zugeordnet.
Es kann auch vorgesehen sein, dass einer Mehrzahl von Messstrecken ein gemeinsamer Startsignalgenerator zugeordnet ist, welchem ein Multiplexer nachgeschaltet ist, wobei der Multiplexer den jeweiligen Messstrecken Startsignale bereitstellt. Durch individuelle Startsignalgeneratoren oder durch einen Multiplexer lässt sich eine individuelle zeitliche Steuerung der Startsignalbeaufschlagung der Messstrecken erreichen.
Es ist günstig, wenn die Zeitsteuerungseinrichtung an die Auswerteeinrichtung gekoppelt ist. Dadurch kann die Auswerteeinrichtung ihr bereitgestellte Signale den einzelnen Messstrecken zuordnen, um eine optimierte Auswertung durchzuführen.
Beispielsweise ist der Auswerteeinrichtung ein Multiplexer zugeordnet, über welchen Signale, welche von den Messstrecken bereitgestellt sind, der Auswerteeinrichtung bereitstellbar sind.
Die eingangs genannte Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem Messzyklus Startsignale unterschiedlichen Messstrecken zu unterschiedlichen Zeiten bereitgestellt werden, wobei in einem Messzyklus einer ersten Messstrecke zu einem ersten Zeitpunkt ein Startsignal bereitgestellt wird und zu einem zweiten Zeitpunkt, welcher in einem ersten Zeitabstand zu dem ersten Zeitpunkt liegt, ein Startsignal bereitgestellt wird, und einer weiteren Messstrecke ein jeweiliges Startsignal zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt bereitgestellt wird, und wobei Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus Startsignale den Messstrecken bereitgestellt werden, über Ermittlung von Reflexion der mechanischen Welle bestimmt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich insbesondere mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführen bzw. auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
In einem Messzyklus wird einer ersten Messstrecke zu einem ersten Zeitpunkt ein Startsignal bereitgestellt und zu einem zweiten Zeitpunkt, welcher in einem ersten Zeitabstand zu dem ersten Zeitpunkt liegt, wird ein Startsignal bereitgestellt, und einer weiteren Messstrecke wird ein jeweiliges Startsignal zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt bereitgestellt. Es wird dadurch ein zeitlicher Versatz erreicht, durch welchen sich eine höhere Taktung und/oder eine verbesserte Signalqualität und/oder eine Verkürzbarkeit von Totzonen erreichen lässt.
Bei n Messstrecken, wobei n eine natürliche Zahl ist, wird insbesondere einer Messstrecke i mit i = 2, ..., n in einem zweiten Zeitabstand (i - 1)/n · ΔT zu dem ersten Zeitpunkt ein Startsignal bereitgestellt. Dadurch lässt sich beispielsweise bezogen auf das Gesamtsystem eine schnellere Taktung als für einzelne Messstrecken realisieren mit den entsprechenden Vorteilen.
Günstig ist es, wenn der erste Zeitabstand gleich ist wie oder größer ist als eine maximale Laufzeit einer mechanischen Welle auf einer Messstrecke. Dadurch kann beispielsweise bei gleicher Genauigkeit zu mehr Zeitpunkten ein Positionswert erhalten werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass der erste Zeitabstand gleich ist wie oder größer ist als eine doppelte maximale Laufzeit einer mechanischen Welle auf einer Messstrecke. Es lässt sich dadurch sicherstellen, dass keinerlei Reflexionen mehr auf der Messstrecke unterwegs sind. Es wird dadurch eine bessere Signalqualität erreicht bzw. es lässt sich eine Totzone verkürzen.
Beispielsweise sind Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus Startsignale den Messstrecken bereitgestellt werden, fest eingestellt und insbesondere in Abhängigkeit einer Messlänge und einer Ausbreitungsgeschwindigkeit der mechanischen Welle ermittelt. Dadurch sind Zeitabstände fest vorgegeben.
Es wird auch eine aktive Zeitabstandsbestimmung realisiert, indem Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus Startsignale den Messstrecken bereitgestellt werden, über Ermittlung von Reflexionen der mechanischen Welle bestimmt werden. Insbesondere wird geprüft, ob Reflexionen, welche auf der Messstrecke unterwegs waren, einen Schwellenwert (beispielsweise bezüglich der Amplitude) unterschritten haben.
Ein Messzyklus beginnt mit dem ersten Zeitpunkt und endet mit dem Zeitpunkt, welcher den ersten Zeitabstand zu demjenigen Zeitpunkt hat, bei dem einer entsprechenden Messstrecke zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt von allen Messstrecken das zeitlich letzte Startsignal bereitgestellt wird. Es sind dann allen Messstrecken Startsignale bereitgestellt worden und ein neues Startsignal wird initiiert, das heißt eine Positionsmessung, welche durch die primären Startsignale ausgelöst wurde, ist abgeschlossen. Es ist dabei möglich, dass Messzyklen so miteinander verschachtelt sind, dass beim Beginn eines neuen Messzyklus (an einer Messstrecke) ein vorheriger Messzyklus an einer anderen Messstrecke noch nicht abgeschlossen ist.
Insbesondere ist eine effektive Taktung des Wegmesssystems mit der Mehrzahl von Messstrecken entsprechend einem Messzyklus schneller als eine Taktung auf den Messstrecken und insbesondere bei n Messstrecken, wobei n eine natürliche Zahl ist, ist die Taktung des Wegmesssystems n-fach schneller als auf einer einzelnen Messstrecke. Wenn die effektive Taktung des Wegmesssystems an konventionelle Systeme angepasst wird, dann lässt sich dadurch eine höhere Signalqualität erreichen bzw. Totzonen lassen sich verkürzen. Wenn eine Taktung auf einer individuellen Messstrecke an konventionelle Systeme angepasst wird, dann lässt sich für das Gesamtsystem eine schnellere Taktung erreichen und Totzeiten sind verringert.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Wegmessvorrichtung;
2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 gemäß 1;
3 eine perspektivische Teilschnittansicht auf einen Messkopfbereich der Wegmessvorrichtung gemäß 1;
4 eine weitere perspektivische Schnittansicht eines Messkopfs;
5 eine Teilansicht eines Messstreckenhalters;
6 eine perspektivische Schnittansicht längs der Linie 6-6 gemäß 5;
7 eine Schnittansicht eines Messstreckenhalters;
8 eine ähnliche Ansicht wie 7 mit darin angeordneten Messstrecken (entsprechend einer Schnittansicht längs der Linie 8-8 gemäß 6);
9 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Messstreckenhalter-Trägers;
10 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Spulenhalters;
11 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Halteplatte;
12(a) eine schematische Darstellung eines Wellenleiters zur Erläuterung dessen Funktionsweise;
12(b) eine schematische Darstellung eines Stromimpulses;
13 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Wegmessvorrichtung mit Messschnittstelle;
14 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wegmessvorrichtung mit Messschnittstelle;
15 schematisch den Verlauf von mechanischen Wellen (eigentliche Messwelle für Laufzeitermittlung und Rückreflexionswelle) für unterschiedliche Messstrecken und der zeitliche Verlauf von Startsignalen; und
16 schematisch den zeitlichen Verlauf von Startsignalen bei einem Ausführungsbeispiel mit n = 3 Messstrecken.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen magnetostriktiven Wegmessvorrichtung, welches in 1 gezeigt ist und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst einen Wegaufnehmer 12 und einen magnetischen Positionsgeber 14. Der Wegaufnehmer 12 ist als magnetostriktiver Wegaufnehmer ausgebildet. Der Positionsgeber 14 ist ein Magnet und insbesondere ein Permanentmagnet beispielsweise in Form eines Ringmagnets.
Der Wegaufnehmer 12 umfasst einen Messkopf 16. An dem Messkopf 16 ist eine Wegstreckeneinrichtung 18 gehalten. Die Wegstreckeneinrichtung 18 weist dabei eine Mehrzahl von parallelen Messstrecken 20a, 20b, 20c auf (1, 5, 6, 8). Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind eine erste Messstrecke 20a, eine zweite Messstrecke 20b und eine dritte Messstrecke 20c vorgesehen. In einem Messbereich sind die Messstrecken 20a, 20b, 20c parallel zueinander ausgerichtet und mit linearer Erstreckung orientiert. Der Positionsgeber 14 koppelt gleichzeitig an alle Messstrecken 20a, 20b, 20c an. Insbesondere sind die Messstrecken 20a, 20b, 20c gleich ausgebildet und die Ankopplung des Positionsgebers 14 ist an allen Messstrecken 20a, 20b, 20c gleich.
Die Messstrecken 20a, 20b, 20c sind an der Wegstreckeneinrichtung 18 angeordnet. Den Messstrecken 20a, 20b, 20c ist eine jeweilige Messstrecken-Fortsetzung 22a, 22b, 22c zugeordnet, welche in dem Messkopf 16 positioniert ist (3, 4).
Der Wegaufnehmer 12 weist einen Messstreckenhalter 24 auf. Dieser erstreckt sich in einer Längsrichtung 26 entlang einer entsprechenden Achse. Der Messstreckenhalter 24 weist eine zylindrische Außenkontur (5 bis 8) auf. Er ist in einem Schutzrohr angeordnet (in den Zeichnungen nicht gezeigt).
Der Messstreckenhalter 24 erstreckt sich über die gesamte Länge der Messstrecken 20a, 20b, 20c, wobei er eine größere Länge als diese Messstrecken aufweist, wie untenstehend noch näher erläutert wird.
Der Messstreckenhalter 24 weist eine nutförmige erste Ausnehmung 28a für die erste Messstrecke 20a, eine nutförmige zweite Ausnehmung 28b für die zweite Messstrecke 20b und eine nutförmige dritte Ausnehmung 28c für die dritte Messstrecke 28c auf. In diesen Ausnehmungen 28a, 28b, 28c sind die jeweiligen Messstrecken 20a, 20b, 20c angeordnet. Die Ausnehmungen 28a, 28b, 28c erstrecken sich in der Längsrichtung 26 und sind parallel zueinander ausgerichtet und dabei parallel zu der Achse 26 orientiert.
Der Messstreckenhalter 24 ist aus einem faserverstärkten Material und insbesondere faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt. Bei den Fasern handelt es sich vorzugsweise um Glasfasern. Eine Faserorientierung ist dabei mindestens näherungsweise parallel zu der Längsrichtung 26. Der Messstreckenhalter 24 weist dadurch eine geringe Wärmeausdehnung auf.
Der Messstreckenhalter 24 ist beispielsweise durch einen Pulltrusionsverfahren hergestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt eine maximale Dicke D (Durchmesser) höchstens 10 mm (siehe 7 und 8). Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel liegt diese Dicke bei ca. 6 mm.
Der Messstreckenhalter 24 weist bezogen auf seinen Querschnitt miteinander verbundene T-förmige Elemente 30 auf (7, 8). Diese T-förmigen Elemente 30 sind sternförmig angeordnet. Die T-förmigen Elemente 30 und damit auch die Ausnehmungen 28a, 28b, 28c sind in einem Winkel 32 von 120° rotationssymmetrisch zu der Längsrichtung 26 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die T-förmigen Elemente 30 sind gleich ausgebildet.
Die jeweiligen Ausnehmungen 28a usw. sind durch Wände 34 getrennt, welche eine gleichmäßige Wandstärke aufweisen. Die Ausnehmungen 28a usw. sind nicht kreisförmig ausgestaltet. Sie weisen einen ersten Bereich 36 auf, an welchem die begrenzenden Wände 34 mindestens näherungsweise eine ebene Seite 38 haben. Entsprechende ebene Seiten 38 stoßen aufeinander, wobei an dem Übergangsbereich 40 eine Abrundung vorliegt.
Die Ausnehmungen 28a usw. weisen ferner einen zweiten Bereich 42 auf. In diesem sind die Wände 34 bogenförmig ausgestaltet und insbesondere abgerundet.
In einem zentralen Bereich 44 in der Nähe der Achse 26 haben die Wände 34, wie oben erwähnt, eine gleichmäßige Wanddicke.
Die Ausnehmungen 28a usw. weisen eine Öffnung 45 zur Außenseite parallel zur Längsrichtung 26 auf. Die Ausnehmungen 28a usw. sind dadurch als Nuten an dem Messstreckenhalter 24 ausgebildet. Die Wände 34 umgeben dabei die Ausnehmung in einem Winkelbereich von mindestens 220° und beispielsweise in einem Winkelbereich von 270°. Eine an der jeweiligen Ausnehmung 28a usw. angeordnete Messstrecke 20a usw. ist dadurch bis auf die Öffnung 44 von Wandmaterial des Messstreckenhalters 24 umgeben.
Der Messkopf 16 weist einen Messstreckenhalter-Träger 46 auf, an welchem der Messstreckenhalter 24 gehalten ist (1, 2, 9). Dieser Messstreckenhalter-Träger 46 umfasst eine Zylinderhülse 48, welche an einem Topf 50 sitzt. Der Topf 50 hat eine Öffnung 52, welche zu einem Innenraum 54 der Zylinderhülse 48 korrespondiert. Durch diese Öffnung 52 sind die Messstrecken-Fortsetzungen 22a, 22b, 22c durchgeführt. Ferner weist der Topf 50 an seiner der Zylinderhülse 48 abgewandten Seite einen umlaufenden Bund 56 auf. Zwischen einem Boden 58 und dem Bund 56 ist ein zylindrischer Raum 60 definiert.
Um die Öffnung 52 sind an dem Boden 58 in einem Winkel von 120° verteilte Markierungen 62 einer Markierungseinrichtung für den Messstreckenhalter 24 angeordnet. Diese Markierungen 62 entsprechen den Positionen der Messstrecken 20a, 20b, 20c und dienen zur Montageerleichterung.
Der Messstreckenhalter-Träger 46 ist an einem Spulenhalter 64 (1, 2, 10) des Messkopfs 16 fixiert, wie unten noch näherstehend erläutert wird. Dem Spulenhalter 64 und dem Messstreckenhalter-Träger 46 ist eine Nase-Nut-Einrichtung zur gegenseitigen Drehfixierung zugeordnet. Dazu ist beispielsweise in dem Bund 56 des Messstreckenhalter-Trägers 46 eine Nut 66 angeordnet.
Der Spulenhalter 64 hat eine zylindrische Gestalt. In ihm sind entsprechend der Anzahl der Messstrecken-Fortsetzungen 22a, 22b, 22c Ausnehmungen 68a, 68b, 68c angeordnet. Die erste Ausnehmung 68a ist dabei der ersten Messstrecken-Fortsetzung 22a zugeordnet, die zweite Ausnehmung 68b ist der zweiten Messstrecken-Fortsetzung 22b zugeordnet und die dritte Ausnehmung 68c ist der dritten Messstrecken-Fortsetzung 22c zugeordnet. Eine jeweilige Ausnehmung 68a usw. weist dabei einen ersten Bereich 70 auf, welcher sich von einer Stirnseite 72 des Spulenhalters 64, welche dem Messstreckenhalter-Träger 46 zugewandt ist, bis zu einem mittleren Bereich des Spulenhalters 64 erstreckt. Weiterhin weist eine Ausnehmung 68a usw. einen zweiten Bereich 74 auf, welcher sich von einem Ende des ersten Bereichs 70 bis zu einer Stirnseite 76 des Spulenhalters 64 erstreckt, welche dem Messstreckenhalter 24 abgewandt ist.
Der zweite Bereich 74 der jeweiligen Ausnehmung 68a usw. ist insbesondere als zylindrische Bohrung in dem Spulenhalter 64 ausgebildet. Der erste Bereich 70 ist als Vertiefung ausgebildet, welche seitlich offen ist (10). Zum seitlichen Verschließen des ersten Bereichs 70 der Ausnehmungen 68a usw. ist eine Riegeleinrichtung 78 mit jeweiligen Riegeln 80a, 80b, 80c vorgesehen, wobei der Riegel 80a dem ersten Bereich 70 der ersten Ausnehmung 68a, der Riegel 80b dem der zweiten Ausnehmung 68b und der Riegel 80c dem der dritten Ausnehmung 68c zugeordnet ist. Die Riegel 80a, 80b, 80c der Riegeleinrichtung 78 sind an dem ersten Bereich 70 der entsprechenden Ausnehmung 68a, 68b, 68c beispielsweise durch Verklebung fixiert. Sie lassen dabei einen Bereich frei, in welchem die entsprechende Messstrecken-Fortsetzung 22a, 22b, 22c in dem Spulenhalter 64 geführt ist.
Der Messkopf 16 hat eine Achse 82. Diese Achse 82 ist koaxial zur Achse 26 des Messstreckenhalters 24. Der Messstreckenhalter 24 sitzt zentral an dem Messkopf 16. Der Messkopf 16 hat dabei einen größeren Durchmesser als der Messstreckenhalter 24.
Der zweite Bereich 74 der Ausnehmung 68a usw. ist parallel nach außen (von der Achse 82 weg) versetzt und dadurch beabstandet zu der Achse 26. Die Öffnung 52 liegt koaxial zu der Achse 26 und damit auch zu der Achse 82. Der erste Bereich 70 stellt einen Übergangsbereich zwischen der Öffnung 52 und dem parallel versetzten zweiten Bereich 74 bereit. Der erste Bereich 70 ist dabei so ausgestaltet, dass ein kontinuierlicher Übergang erfolgt.
Die Ausnehmungen 68a, 68b, 68c für die Messstrecken-Fortsetzungen 22a, 22b, 22c im Spulenhalter 64 weisen die gleiche Symmetrie der Anordnung wie die Messstrecken 20a, 20b, 20c Messstreckenhalter 24 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 68a, 68b, 68c rotationssymmetrisch zu der Achse 82 angeordnet und insbesondere sternförmig angeordnet mit einem Winkelabstand von 120°. Die Ausnehmungen 68a, 68b, 68c sind in ihrem zweiten Bereich 74 parallel zueinander ausgerichtet.
Der Spulenhalter 64 hat an seiner Stirnseite 72 einen zurückgesetzten Randbereich 84, welcher an dem Bund 56 des Messstreckenhalter-Trägers 46 angepasst ist. Der zurückgesetzte Randbereich 84 umgibt eine Erhebung 86, welche in dem Raum 60 positioniert ist. Der Bund 56 umgibt diese Erhebung 86.
An dem Randbereich 84 ist eine Nase 88 der oben erwähnten Nase-Nut-Einrichtung angeordnet. Diese Nase 88 ist in die Nut 66 des Messstreckenhalter-Trägers 46 eingetaucht. Dadurch ist eine relative Drehbarkeit zwischen dem Spulenhalter 64 und dem Messstreckenhalter-Träger 46 gesperrt. Die Nase 88 und die Nut 66 sind dabei so angeordnet, dass die Markierungen 62 auf Eintrittsöffnungen 90 der Ausnehmungen 68a, 68b, 68c ausgerichtet sind.
Der Messkopf 16 weist ferner eine Halteplatte 92 auf (1, 2, 11). Diese Halteplatte 92 ist an dem Spulenhalter 64 fixiert. Sie weist einen beispielsweise dreieckförmigen ersten Bereich 94 auf (11), an welchem ein zylindrischer Flansch 96 sitzt. Dieser Flansch 96 ist auf den Spulenhalter 64 aufgesetzt. Ein Teil des Spulenhalters 64 mit der Stirnseite 72 ist durch den Flansch 96 durchgetaucht. Der Flansch 96 umgibt ferner den Messstreckenhalter-Träger 46.
Der Flansch 96 und eine Öffnung 98 in dem ersten Bereich 94 definieren einen Innenraum 100 der Halteplatte 92. In dem Innenraum 100 ist der erwähnte Teil des Spulenhalters 64 sowie ein Teilbereich des Messstreckenhalter-Trägers 46 (nämlich der Topf 50) positioniert. Der Innenraum 100 hat dabei einen ersten Teilbereich 102 und einen zweiten Teilbereich 104. Der erste Teilbereich 102 ist in dem ersten Bereich 94 gebildet und der zweite Teilbereich 104 ist in dem Flansch 96 gebildet. Der zweite Teilbereich 104 weist einen kleineren Durchmesser auf als der erste Teilbereich 102. Dadurch ist eine insbesondere ringförmige Anlagefläche 106 gebildet.
Der Randbereich 84 des Spulenhalters 64 steht nach außen über eine zylindrische Außenkontur 108 des Spulenhalters 64 hervor (10). Dadurch ist ein Randbund 110 gebildet. Dieser Randbund liegt an der Anlagefläche 106 an. Bei der Herstellung des Wegaufnehmers 12 wird dabei der Spulenhalter 64 mit seiner Stirnseite 76 voraus zuerst durch den ersten Teilbereich 102 des Innenraums 100 durchgeschoben, bis der Randbund 110 an der Anlagefläche 106 anliegt.
Der Randbund 110 des Spulenhalters 64 weist Durchbrechungen 112 auf, welche mit den Ausnehmungen 68a usw. korrespondieren. Diese Durchbrechungen bilden Nuten einer Nase-Nut-Einrichtung zur Drehfixierung des Spulenhalters 64 relativ zu der Halteplatte 92. An der Anlagefläche 106 sind entsprechende Nasen 114 angeordnet. Wenn eine Nase 114 in einer Durchbrechung 112 (Nut) liegt, dann ist die Drehbarkeit zwischen Halteplatte 92 und Spulenhalter 64 gesperrt.
Eine axiale Fixierung zwischen der Halteplatte 92 und dem Spulenhalter 64 des Messkopfs 16 erfolgt beispielsweise durch Verklebung. Die Fixierung des Messkopfs 16 wird durch den insbesondere als Ringmutter ausgebildeten Flansch 96 verbessert. Entsprechend kann eine axiale Fixierung zwischen dem Messstreckenhalter-Träger 46 und dem Spulenhalter 64 ebenfalls durch Verklebung erfolgen.
Bei einer Ausführungsform überdeckt der Flansch 96 mindestens teilweise die Riegeleinrichtung 78.
An dem ersten Bereich 94 der Halteplatte 92 sind bei einer Ausführungsform durchgehende Öffnungen 116 angeordnet. Dadurch lässt sich der Wegaufnehmer 12 beispielsweise an einer Anwendung über Verschraubung oder dergleichen fixieren.
Die jeweiligen Messstrecken 20a, 20b, 20c mit ihren zugeordneten Messstrecken-Fortsetzungen 22a, 22b, 22c umfassen jeweils einen Drahtwellenleiter 118. Dieser Drahtwellenleiter 118 ist die „eigentliche“ Messstrecke. Er ist durchgehend in der jeweiligen Messstrecken-Fortsetzung 22a usw. und Messstrecke 20a usw. geführt. Er ist an einer Dämpfungshülse 134 fixiert. Diese Dämpfungshülse 134 ist in der Nähe eines Endes 122 des Messstreckenhalters 24 positioniert. Die Dämpfungshülse 134 ist ein Metallelement.
Der Drahtwellenleiter 118 ist von einem Schlauch 124 umgeben. Dieser Schlauch 124 ist aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt und ist beispielsweise ein Silikonschlauch. Er dient einerseits zur elektrischen Isolierung des Drahtwellenleiters 118 und andererseits zur Lagerung und Positionierung innerhalb der entsprechenden Ausnehmungen 28a usw. und 68a usw.
Mit der Dämpfungshülse 134 ist ein Rückleiter 126 verbunden. Dieser ist beispielsweise an dem Metallelement 134 mit einem Lötpunkt 120 angelötet. Der Rückleiter 126 ist durch die Ausnehmungen 28a usw. und 68a usw. geführt, wobei er außerhalb des entsprechenden Schlauchs 124 liegt.
Der Schlauch 124 ist an beabstandeten Stellen 128 (4 bis 6, 8) eingeschnürt und dadurch ist der Bewegungsspielraum des Drahtwellenleiters 118 verringert. Die Einschnürung ist nicht so eng, dass die Wellenpropagation verhindert wird. Dadurch ist eine relative Positionsfixierung des Drahtwellenleiters 118 zu dem Schlauch 124 erreicht. Die relative Positionsfixierung ist eine Lagerung mit (definiertem, geringem) Spiel. Dies wiederum ermöglicht eine Positionsfixierung des Drahtwellenleiters 118 an dem Wegaufnehmer 12, wenn der Schlauch 124 in die Ausnehmungen 28a usw. und 68 usw. eingelegt ist.
In den Ausnehmungen 28a usw. des Messstreckenhalters 24 sind benachbart zu dem Metallelement 120 ein oder mehrere Dämpfungsmassen 130, 132 angeordnet. Eine entsprechende Dämpfungsmasse 130, 132 umgibt in diesem Bereich den Drahtwellenleiter 118 und sorgt für eine Dämpfung der entsprechenden mechanischen Welle.
Zwischen der Dämpfungsmasse 130 und dem Lötpunkt 120 ist die Dämpfungshülse 134 angeordnet.
Ein Messbereich 136 des Wegaufnehmers 12 liegt im Wesentlichen zwischen einem Ende der Dämpfungsmasse 132, an welchem der Schlauch 124 anliegt, und einem Ende der Zylinderhülse 48. Der Abstand dazwischen definiert die Länge des Messbereichs 136.
Der Drahtwellenleiter 118 und entsprechend der Rückleiter 126 sind durch die entsprechenden Ausnehmungen 68a usw. auch durch den Spulenhalter 64 geführt (2 bis 4). In dem Messstreckenhalter 24 sind die Drahtwellenleiter 118 der jeweiligen Messstrecken 20a, 20b, 20c parallel zueinander und parallel zur Achse geführt. Durch den Durchgang durch den ersten Bereich 70 der Ausnehmungen 68a usw. erfolgt eine querversetzte Anordnung, wobei die Drahtwellenleiter 118 in dem zweiten Bereich 74 wieder parallel zur Achse 26 geführt sind. Der erste Bereich 70 ist so ausgestaltet, dass eine mechanische Welle durch ihn ohne Behinderung laufen kann. Insbesondere ist dazu der Drahtwellenleiter 118 in diesem Bereich gebogen mit der Vermeidung von Ecken geführt. Insbesondere ist der Drahtwellenleiter in der Art einer S-Form geführt.
Die Riegel 80a usw. der Riegeleinrichtung 78 sowie ein Boden 138 des ersten Bereichs 70 der Ausnehmungen 68a usw. sind entsprechend ausgebildet, um eine „kantenfreie“ („stetig differenzierbare“) S-förmige Führung des Drahtwellenleiters 118 zu ermöglichen.
In dem zweiten Bereich 74 der jeweiligen Ausnehmungen 68a usw. ist eine Hülse 140 angeordnet. Diese Hülse 140 (4) dient zur Festlegung der Positionierung des Drahtwellenleiters 118 in diesem zweiten Bereich 74 der Ausnehmung und dadurch zur S-Führung. Die Hülse 140 (Distanzhülse) ist beispielsweise in den entsprechenden zweiten Bereich 74 der Ausnehmungen 68a usw. eingeklebt. Sie ist von einem Abschirmrohr 142 umgeben. Dieses Abschirmohr 142 ist aus einem magnetisch abschirmenden Material hergestellt.
An dem Spulenhalter 64 ist eine Spuleneinrichtung 144 gehalten. Die Spuleneinrichtung 144 umfasst dabei (mindestens) eine Pick-Up-Spule 146, welche an einer Messstrecken-Fortsetzung 22a usw. in den zweiten Bereich 74 der entsprechenden Ausnehmung 68a usw. angeordnet ist. Die entsprechende Pick-Up-Spule 146 ist insbesondere in die Hülse 140 eingeklebt.
In der Hülse 140 sitzt die Pick-Up-Spule 146 mit Stiften 150a, 150b, 150c, 150d aus metallischem Material. Um den Stift 150a ist der Rückleiter 126 gewickelt und mit diesem verlötet.
Um den Stift 150d ist der Drahtwellenleiter 118 gewickelt.
An den Stiften 150a, 150b, 150c, 150d sitzt jeweils ein Band 152 mit integrierten Leitern. An dem Band 152 wiederum ist (mindestens) jeweils ein Widerstandselement 154 angeordnet. Das Widerstandselement des jeweiligen Bands 152 sitzt dabei außerhalb des Spulenhalters 64. Jeder Messstrecke 20a mit ihrer Messstrecken-Fortsetzung 22a ist dabei jeweils ein Band mit eigenem Widerstandselement 154 zugeordnet. Ein jeweiliges Band 152 ist insbesondere als Flex-Band ausgebildet. Es führt die Leiter und ist auch ein Träger des Widerstandselements 154. Durch die Widerstandselemente 154 lassen sich die jeweiligen Messstrecken 20a, 20b, 20c in Relation zueinander und auch zu einer nachfolgenden Schaltung normieren. Es lassen sich insbesondere Ungleichheiten im elektrischen Verhalten der einzelnen Messstrecken 20a, 20b, 20c kompensieren. Durch die einfache Zugänglichkeit der Widerstandselemente 154 lässt sich diese Kompensation auf einfache Weise durchführen.
Anhand 12(a) wird schematische die Funktionsweise der Wegmessvorrichtung 10 erläutert:

Ein von einer Messschnittstelle stammender Erregerstrompuls 156 löst als Messsignal eine Messung aus. Der Erregerstromimpuls 156 wird dabei mittels eines Startsignals 300 (15, 16) ausgelöst. Der Erregerstromimpuls 156 erzeugt ein zirkulares Magnetfeld 158, welches aufgrund weichmagnetischer Eigenschaften des Wellenleiters (Drahtwellenleiters) 118 in diesem gebündelt wird. An einer Messstelle 160 des Wellenleiters 118 ist der Positionsgeber 14 (insbesondere Permanentmagnet) positioniert. Dessen Magnetfeldlinien 162 verlaufen rechtwinklig zum zirkularen Magnetfeld 158 und sind ebenfalls im Wellenleiter 118 gebündelt.

In einem Bereich, in welchem sich das zirkulare Magnetfeld 158 und das vom Positionsgeber 14 erzeugte Magnetfeld überlagern, entsteht im Mikrobereich des Gefüges des Wellenleiters 118 eine elastische Verformung aufgrund von Magnetostriktion. Diese elastische Verformung wiederum bewirkt eine sich längs des Wellenleiters 118 in entgegengesetzte Richtungen 164, 166 ausbreitende mechanische Welle (elastische Welle). Die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Welle im Wellenleiter 118 liegt insbesondere in der Größenordnung von ca. 2800 m/s und ist weitgehend unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen.
An dem Ende 122 der entsprechenden Messstrecke sind die Dämpfungsmassen 130, 132 angeordnet. Durch diese wird die zu dem Ende 122 laufende transsonare Welle gedämpft, sodass eine Amplitude des rückreflektierten Anteils der Welle bei der Signaldetektion gegenüber der Amplitude der direkt propagierenden Welle kleiner ist.
Am anderen Ende 168 ist die entsprechende Pick-Up-Spule 146 angeordnet, welche durch Umkehrung des magnetostriktiven Effekts und magnetische Induktion ein elektrisches Signal erzeugt und dieses an die Messschnittstelle liefert.
Die Wellenlaufzeit vom Entstehungsort bis zur Pick-Up-Spule 146 ist direkt proportional zum Abstand zwischen dem Positionsgeber 14 und der Pick-Up-Spule 146. Mittels einer Zeitmessung kann daher der Abstand zwischen der Pick-Up-Spule 146 und dem Positionsgeber 14 mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Das primäre Messsignal für die Zeitmessung ist das elektrische Signal der Pick-Up-Spule 146, welches zeitversetzt zu dem Startsignal in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Pick-Up-Spule 146 und dem Positionsgeber 14 von der Pick-Up-Spule 146 an die Messschnittstelle geliefert wird.
Es ist grundsätzlich so, dass ein Erregerstromimpuls, welcher auf eine Messstrecke (beispielsweise die Messstrecke 20a) gesandt wird, Spannungen in den anderen Messstrecken 20b, 20c induzieren kann, vor allem beim Ausschalten. Es kann also grundsätzlich ein Übersprechen erfolgen.
Es ist eine Induktionsspannungs-Begrenzungseinrichtung 170 vorgesehen, welche eine Flankensteilheit 172 (12(b)) eines Erregerstromimpulses 156 insbesondere beim Ausschalten derart einstellt, dass insbesondere ein Abfall von einer maximalen Amplitude 174 auf Null in einem Zeitraum von mindestens 1,5 µs und insbesondere in einem Zeitraum von mindestens 2 µs und insbesondere in einem Zeitraum von mindestens 3 µs erfolgt.
Durch die Einstellung einer entsprechenden Flankensteilheit wird die Größe von induzierten Spannungen reduziert.
Es ist dabei auch möglich, dass eine entsprechende endliche Flankensteilheit 176 beim Einschalten eingestellt wird. Die Induktionsspannungs-Begrenzungseinrichtung 170 ist beispielsweise durch ein RCD-Glied realisiert.
Bei einer Ausführungsform ist in den Spulenhalter 64 eine Magneteinrichtung 178 integriert (2). Die Magneteinrichtung 178 ist beispielsweise durch Magnete realisiert, welche in die entsprechenden Riegel 80a, 80b, 80c integriert sind. Die Magneteinrichtung 178 ist eine Bias-Magneteinrichtung, welche zum Verringern des Übersprechens zwischen Messstrecken 20a, 20b, 20c bzw. Messstrecken-Fortsetzungen 22a, 22b, 22c dient. Es lässt sich dadurch der Einfluss des Stromimpulses auf einer Messstrecke auf die einer anderen Messstrecke zugeordnete Pick-Up-Spule verringern.
Die Riegel 80a usw. können beispielsweise kunststoffgebundene Magnete sein. Die Ausrichtung und Stärke des Magnetfelds kann gezielt eingestellt werden.
Es ist vorgesehen, dass stromführende Leiter exakt parallel geführt werden. Dadurch werden Störfelder, die durch eine verkreuzte Bauweise entstehen können, vermieden.
Im Messkopf 16 ist das Übersprechen aufgrund eines vergrößerten Abstands der Pick-Up-Spulen 146 durch die versetzte Anordnung zu der Achse 26 reduziert.
Bei einer Variante einer Ausführungsform sind in dem Messstreckenhalter 24 und dem Spulenhalter 64 zusätzlich ein oder mehrere Leiter 180 (5) angeordnet. Ein Leiter 180 ist beispielsweise parallel geführt. Auch eine mäanderartige Führung oder dergleichen ist möglich. Durch einen oder mehrere stromführende Leiter 180 lässt sich bei entsprechender Verlegung des Leiters 180 und Einstellung der Stromstärke ein mögliches Übersprechen zwischen unterschiedlichen Messstrecken 20a, 20b, 20c kompensieren.
Der zeitliche Abstand zwischen dem Aussenden des Startsignals und dem Eintreffen des elektrischen Signals der Pick-Up-Spule 146 wird ermittelt. Aus der bekannten Wellengeschwindigkeit auf einer entsprechenden Messstrecke 20a, 20b, 20c wird dann der durch die mechanische Welle zurückgelegte Weg bestimmt. Dadurch wiederum ist der Ort des Positionsgebers 14 an der entsprechenden Messstrecke 20a, 20b, 20c bekannt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Messschnittstelle 302 (13) umfasst eine Startsignalbeaufschlagungseinrichtung 304. Durch die Startsignalbeaufschlagungseinrichtung sind den einzelnen Messstrecken 20a, 20b, 20c Startsignale bereitstellbar.
Bei der Messschnittstelle 302 umfasst die Startsignalbeaufschlagungseinrichtung Startsignalgeneratoren 306a, 306b, 306c, wobei jeder Messstrecke 20a, 20b, 20c ein eigener Startsignalgenerator 306a, 306b, 306c zugeordnet ist. Der jeweilige der Messstrecke 20a usw. zugeordnete Startsignalgenerator 306a usw. stellt seiner Messstrecke 20a usw. Startsignale 300 bereit.
Die Startsignalbeaufschlagungseinrichtung 304 umfasst ferner eine Zeitsteuerungseinrichtung 308. Die Zeitsteuerungseinrichtung 308 sorgt dafür, dass die Startsignalbeaufschlagung der jeweiligen Messstrecken 20a usw. zeitlich definiert erfolgt, wie untenstehend noch näher erläutert. Zum einen erfolgt auf den einzelnen Messstrecken eine Taktung von Startsignalen 300 in Messzyklen. Zum anderen erfolgt eine zeitlich gesteuerte Beaufschlagung von Startsignalen für unterschiedliche Messstrecken 20a, 20b, 20c innerhalb eines Messzyklus, wie untenstehend noch näher erläutert wird.
Die Zeitsteuerungseinrichtung 308 ist beispielsweise durch einen Mikroprozessor realisiert.
Die Messschnittstelle 302 weist ferner eine Auswerteeinrichtung 310 auf, welche beispielsweise durch einen ASIC realisiert ist. Die Auswerteeinrichtung 310 empfängt die von den einzelnen Messstrecken 20a, 20b und 20c (und dabei durch die jeweiligen Pick-Up-Spulen 146a, 146b, 146c) bereitgestellten Signale.
Der Auswerteeinrichtung 310 kann dabei ein Wandler 312 vorgeschaltet sein, welcher aus den bereitgestellten Signalen Analogsignale erzeugt.
Die Zeitsteuerungseinrichtung 308 ist signalmäßig an die Auswerteeinrichtung 310 und den Wandler 312 gekoppelt. Dadurch kann von der Auswerteeinrichtung 310 erfasst werden, von welchem jeweiligen Messstrecken 20a, 20b, 20c ein bereitgestelltes Signal erzeugt wurde.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Messschnittstelle, welche in 14 schematisch gezeigt und dort mit 320 bezeichnet ist, ist eine Startsignalbeaufschlagungseinrichtung 322 vorgesehen. Die Startsignalbeaufschlagungseinrichtung 322 umfasst einen Startsignalgenerator 324, welcher einer Mehrzahl von Messstrecken 20a usw. zugeordnet ist und insbesondere allen Messstrecken 20a, 20b, 20c zugeordnet ist. Der Startsignalgenerator 324 ist dann für die Messstrecken 20a usw. ein gemeinsamer Startsignalgenerator, welcher alle primären Startsignale für alle Messstrecken 20a usw. erzeugt.
Dem Startsignalgenerator 324 ist ein Multiplexer 326 nachgeschaltet. Der Multiplexer 326 ist durch eine Zeitsteuerungseinrichtung 328 angesteuert. Durch den Multiplexer 326 lassen sich den unterschiedlichen Messstrecken 20a usw. zeitlich gesteuert Startsignale 300 bereitstellen, wobei wie oben erwähnt die zeitliche Steuerung auch einen zeitlichen Versatz der Startsignale 300 für unterschiedliche Messstrecken 20a usw. innerhalb eines Messzyklus ermöglicht.
Es ist ferner eine Auswerteeinrichtung entsprechend der Auswerteeinrichtung 310 vorgesehen. Wie bei der Messschnittstelle 320 ist die Zeitsteuerungseinrichtung 328 an die Auswerteeinrichtung 310 gekoppelt.
Weiterhin ist ein Wandler 330 vorgesehen, welcher von den entsprechenden Pick-Up-Spulen 146a usw. in analoge Signale wandelt. Der Wandler 330 umfasst dabei einen Multiplexer. Entsprechende Signale werden dann der Auswerteeinrichtung 310 bereitgestellt, wobei über den Multiplexer durch die Auswerteeinrichtung 310 die bereitgestellten Signale den einzelnen Messstrecken 20a usw. zugeordnet werden können.
Die Wegmessvorrichtung mit der Messschnittstelle 302 oder der Messschnittstelle 320 funktioniert wie folgt:

Der Positionsgeber 14 koppelt an alle Messstrecken 20a, 20b, 20c auf die gleiche Art und Weise. Erfindungsgemäß werden Startsignale 300 auf die unterschiedlichen Messstrecken 20a usw. nicht gleichzeitig gegeben, sondern in einem zeitlichen Abstand (15 und 16).

Beispielsweise wird innerhalb eines Messzyklus 340 zu einem ersten Zeitpunkt t₁ auf die erste Messstrecke 20a ein Startsignal 300 gegeben. Dadurch wird ein entsprechender Erregerstromimpuls 156 erzeugt, was wiederum zum Entstehen einer mechanischen Welle 342 führt. Die mechanische Welle 342 ist dabei diejenige Welle, welche zur Auswertung herangezogen wird und deren Laufzeit auf der entsprechenden ersten Messstrecke 20a (Messstrecke i mit i = 1) ermittelt wird.
Durch die Rückreflexion an dem Ende 122 entsteht eine Rückreflexionswelle 344, welche ebenfalls zu der zugeordneten Pick-Up-Spule gelangt. Die Rückreflexionswelle 344 hat eine kleinere Amplitude als die mechanische Welle 342. Sie kann jedoch grundsätzlich Signale auslösen.
Zu einem zweiten Zeitpunkt t₂, welcher in einem zeitlichen Abstand ΔT (erster Zeitabstand) zu dem ersten Zeitpunkt t₁ liegt, wird dann der ersten Messstrecke 20a ein weiteres Startsignal 300 bereitgestellt.
Einer zweiten Messstrecke 20b (Messstrecke i mit i = 2) wird zu einem Zeitpunkt t₁' ein Startsignal 300' bereitgestellt, welches auf dieser zweiten Messstrecke 20b einen entsprechenden Erregerstromimpuls 156 auslöst. Auf der zweiten Messstrecke 20b entsteht wiederum eine mechanische Welle entsprechend der Welle 342, und eine (oder mehrere) Rückreflexionswelle entsprechend der Rückreflexionswelle 344.
Wenn die erste Messstrecke 20a und die zweite Messstrecke 20b gleich ausgebildet sind, der Positionsgeber 14 an diese Messstrecken 20a, 20b auf die gleiche Weise koppelt und in der relevanten Zeitspanne der Positionsgeber 14 nicht wesentlich bewegt wurde, sollten die mechanischen Wellen 342 auf den Messstrecken 20a, 20b und die Rückreflexionswellen 344 mindestens näherungsweise gleich ausgebildet sein.
Zu einem Zeitpunkt t₂' wird dann der zweiten Messstrecke 20b ein weiterer Startpuls bereitgestellt. Die Bereitstellung dieses Startpulses zu dem Zeitpunkt t₂' stellt das Ende des Messzyklus 340 dar, wenn das entsprechende Wegmesssystem nur zwei Messstrecken aufweist, wie in 15 dargestellt.
In 16 ist ein Ausführungsbeispiel mit drei Messstrecken gezeigt.
Der Zeitpunkt t₁' für das Startsignal 300' auf die zweite Messstrecke 20b fällt nicht mit dem ersten Zeitpunkt t₁ für das Startsignal für die erste Messstrecke 20a zusammen. Zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ und dem zweiten Zeitpunkt t₂ bzw. t₁' und t₂' liegt ein erster Zeitabstand ΔT. Zwischen dem Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₁' liegt ein zweiter Zeitabstand Δt, welcher endlich ist, aber kleiner ist als der erste Zeitabstand ΔT.
Beispielsweise liegt der Zeitabstand Δt für die Messstrecke mit der Nummer i bei n Messstrecken, wobei n eine natürliche Zahl ist und i zwischen 1 und n liegt, bei $Δ t = \frac{i - 1}{n} \cdot Δ T$
In dem Beispielsfalle gemäß 15, bei dem n = 2 ist, liegt der zweite Zeitabstand bei Δt = ΔT/2.
Der erste Zeitabstand ΔT ist so gewählt, dass er mindestens einer maximalen Laufzeit der mechanischen Welle 342 auf der entsprechenden Messstrecke 20a, 20b entspricht. Die maximale Laufzeit ist dabei durch diejenige Messlänge gegeben, bei der der Positionsgeber 14 innerhalb des Messbereichs maximal zu der entsprechenden Pick-Up-Spule 146a usw. beabstandet ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel entspricht der erste Zeitabstand ΔT gerade der maximalen Laufzeit, das heißt gerade dem einfachen der maximalen Laufzeit.
Auf den einzelnen Messstrecken 20a, 20b wird also nach der Startsignalbeaufschlagung eine einzelne maximale Laufzeit abgewartet. Dadurch wird sichergestellt, dass Reflexionen (die Rückreflexionswelle 344 und weitere Reflexionen) weitgehend abgeklungen sind, wenn auf der gleichen Messstrecke 20a bzw. 20b durch ein weiteres Startsignal (zum Zeitpunkt t₂ oder t₂') eine weitere Messung durch ein weiteres Startsignal initiiert wird.
Bezogen auf das Gesamtsystem ergibt sich in einem Messzyklus 340 jedoch, bei zwei Messstrecken, eine doppelt so schnelle effektive Taktung (Abtastung) eben durch die Verwendung von zwei Messstrecken mit der zeitlichen Steuerung der Startsignalbeaufschlagung über den zweiten zeitlichen Abstand Δt.
Es ist dadurch beispielsweise bei gleicher Signalqualität ein schnelleres Takten möglich. Dadurch wird eine Totzeit verringert.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass für den ersten Zeitabstand ΔT nicht ein einfache maximale Laufzeit verwendet wird, sondern beispielsweise eine doppelte maximale Laufzeit. Dadurch ist sichergestellt, dass auf einer einzelnen Messstrecke 20a usw. keine Reflexionen mehr unterwegs sind, wenn ein neues Startsignal bereitgestellt wird. Dadurch erhält man eine verbesserte Signalqualität. Es lässt sich dadurch bei gleich schneller Taktung eine bessere Signalqualität realisieren, da gewissermaßen die Messstrecken „stiller“ werden.
Dadurch wiederum ist es auch möglich, insbesondere wenn die doppelte maximale Laufzeit für den zweiten Zeitabstand verwendet wird, bei gleich schneller Taktung und gleicher Signalqualität Totzonen zu verkürzen. Beispielsweise kann eine Totzone am jeweiligen Ende 122 der Messstrecken 20a, 20b usw. verkürzt werden, da die Dämpfung verkürzt werden kann und trotzdem eine gute Signalqualität erreicht wird. Dies wiederum ermöglicht es, die Messstrecken für einen gleichen Messbereich kürzer zu bauen.
Der Messzyklus 340 weist eine Länge auf, welche dem Abstand zwischen dem Zeitpunkt t₂' und dem ersten Zeitpunkt t₁ entspricht.
Es ist dabei möglich, dass Messzyklen 340 miteinander verwoben sind (vergleiche 15). Zu dem Zeitpunkt t₂ beginnt für die erste Messstrecke 20a bereits ein neuer Messzyklus 340, wobei den Zeitpunkten t₂ und t₂' der vorhergehende Messzyklus noch nicht abgeschlossen ist. Er ist erst zum Zeitpunkt t₂' abgeschlossen.
Grundsätzlich kann der erste Zeitabstand ΔT fest eingestellt werden. Beispielsweise wird er unter Zugrundelegung der maximalen Messlänge und der Wellengeschwindigkeit fest vorgegeben. Je nach Anwendungsfall wird dann beispielsweise die einfache maximale Laufzeit oder die zweifache maximale Laufzeit vorgegeben.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass der erste Zeitabstand ΔT variabel eingestellt wird. Beispielsweise wird über die Auswerteeinrichtung 310 ermittelt, ob Reflexionen einen bestimmten Grad (eine bestimmte untere Amplitudenschwelle) erreicht haben und es wird dann auf der entsprechenden Messstrecke i ein entsprechendes Startsignal 300 bereitgestellt. In diesem Falle wird die Zeitsteuerung variabel angepasst. Dadurch ist es beispielsweise möglich, Totzeiten über Minimierung von „Sicherheitsabständen“ zu minimieren.
In 16 ist ein Ablaufdiagramm für drei Messstrecken i =1, 2, 3 mit n = 3 schematisch gezeigt. Die Messstrecken sind insbesondere die Messstrecken 20a, 20b und 20c.
Bei der Messstrecke i = 1 wird zu dem ersten Zeitpunkt t₁ ein Startsignal bereitgestellt. Nach dem ersten Zeitabstand ΔT wird zum zweiten Zeitpunkt t₂ ein weiteres Startsignal bereitgestellt.
Der Messstrecke i = 2 wird nach dem ersten Zeitpunkt zu dem Zeitpunkt t₁' ein Startsignal bereitgestellt. Ein weiteres Startsignal wird zu dem Zeitpunkt t₂' = t₁' + ΔT bereitgestellt.
Ein zeitlicher Abstand zwischen dem Zeitpunkt t₁' und t₁ bestimmt sich gemäß Formel (1) für i = 2.
Entsprechend wird der dritten Messstrecke zu einem Zeitpunkt t₁" ein Startsignal bereitgestellt und dann wiederum zum Zeitpunkt t₂' = t₁" + ΔT. Ein zeitlicher Abstand zwischen dem Zeitpunkt t₁" und dem Zeitpunkt t₁ bestimmt sich gemäß Formel (1) für i = 3.
Der Messzyklus 340 weist eine Zeitspanne zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₂" auf.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird über die Zeitsteuerungseinrichtung 308 bzw. 328 die Startsignal-Beaufschlagung der Messstrecken 20a, 20b, 20c bei einer Mehrzahl von Messstrecken zeitgesteuert. Bei entsprechender Zeitsteuerung lässt sich beispielsweise ein n-fach schnellere effektive Taktung bei n Messstrecken für das Gesamtsystem im Vergleich zu einer Einzeltaktung auf einer individuellen Messstrecke erreichen. Es lassen sich je nach Anwendung bei gleicher Signalqualität schnellere Taktzeiten erreichen. Bei gleich schneller Taktung (beispielsweise im Vergleich zu dem Falle, bei welchem Startsignale gleichzeitig auf die Messstrecken gegeben werden) erhält man ein besseres Signal bzw. bei gleicher Signalqualität können Totzonen verringert werden.
Das Signal-Rausch-Verhältnis wird durch eine beispielsweise schnellere Taktung bezogen auf das Gesamtsystem nicht verschlechtert.
Bezugszeichenliste

10: Wegmessvorrichtung
12: Wegaufnehmer
14: Positionsgeber
16: Messkopf
18: Wegstreckeneinrichtung
20a: Erste Messstrecke
20b: Zweite Messstrecke
20c: Dritte Messstrecke
22a: Erste Messstrecken-Fortsetzung
22b: Zweite Messstrecken-Fortsetzung
22c: Dritte Messstrecken-Fortsetzung
24: Messstreckenhalter
26: Längsrichtung
28a: Erste Ausnehmung
28b: Zweite Ausnehmung
28c: Dritte Ausnehmung
30: T-förmige Elemente
32: Winkel
34: Wand
36: Erster Bereich
38: Ebene Seite
40: Übergangsbereich
42: Zweiter Bereich
44: Zentraler Bereich
45: Öffnung
46: Messstreckenhalter-Träger
48: Zylinderhülse
50: Topf
52: Öffnung
54: Innenraum
56: Bund
58: Boden
60: Raum
62: Markierung
64: Spulenhalter
66: Nut
68a: Erste Ausnehmung
68b: Zweite Ausnehmung
68c: Dritte Ausnehmung
70: Erster Bereich
72: Stirnseite
74: Zweiter Bereich
76: Stirnseite
78: Riegeleinrichtung
80a: Riegel
80b: Riegel
80c: Riegel
82: Achse
84: Randbereich
86: Erhebung
88: Nase
90: Eintrittsöffnung
92: Halteplatte
94: Erster Bereich
96: Flansch
98: Öffnung
100: Innenraum
102: Erster Teilbereich
104: Zweiter Teilbereich
106: Anlagefläche
108: zylindrische Außenkontur
110: Randbund
112: Durchbrechung
114: Nase
116: Öffnung
118: Drahtwellenleiter
120: Lötpunkt
122: Ende
124: Schlauch
126: Rückleiter
128: Stelle
130: Dämpfungsmasse
132: Dämpfungsmasse
134: Dämpfungshülse
136: Messbereich
138: Boden
140: Hülse
142: Abschirmrohr
144: Spuleneinrichtung
146: Pick-Up-Spule
146a: Pick-Up-Spule
146b: Pick-Up-Spule
146c: Pick-Up-Spule
150a: Stift
150b: Stift
150c: Stift
150d: Stift
152: Band
154: Widerstandselement
156: Erregerstromimpuls
158: Magnetfeld
160: Messstelle
162: Magnetfeldlinien
164: Richtung
166: Richtung
168: Ende
170: Induktionsspannungs-Begrenzungseinrichtung
172: Flankensteilheit
174: maximale Amplitude
176: Flankensteilheit
178: Magneteinrichtung
180: Leiter
300: Startsignal
300': Startsignal
302: Messschnittstelle
304: Startsignalbeaufschlagungseinrichtung
306a: Startsignalgenerator
306b: Startsignalgenerator
306c: Startsignalgenerator
308: Zeitsteuerungseinrichtung
310: Auswerteeinrichtung
312: Wandler
320: Messschnittstelle
322: Startsignal beaufschlagungseinrichtung
324: Startsignalgenerator
326: Multiplexer
328: Zeitsteuerungseinrichtung
330: Wandler
340: Messzyklus
342: Mechanische Welle
344: Rückreflexionswelle
t1: Erster Zeitpunkt
t1': Erster Zeitpunkt
t1": Erster Zeitpunkt
t2: Zweiter Zeitpunkt
t2': Zweiter Zeitpunkt
t2": Zweiter Zeitpunkt
ΔT: Erster Zeitabstand
Δt: Zweiter Zeitabstand

Claims

Magnetostriktive Wegmessvorrichtung, umfassend eine Mehrzahl von Messstrecken (20a, 20b, 20c), welche jeweils eine Erstreckung in einer Längsrichtung (26) aufweisen und mindestens in einem Messbereich (136) parallel zueinander angeordnet sind, mindestens einen magnetischen Positionsgeber (14), welcher an die Messstrecken (20a, 20b, 20c) berührungslos koppelt, eine Startsignalbeaufschlagungseinrichtung (304; 322), durch welche den Messstrecken (20a, 20b, 20c) Startsignale (300) zur Erzeugung von Erregerstromimpulsen (156) bereitstellbar sind, und eine Auswerteeinrichtung (310), durch welche die Position des Positionsgebers (14) an den Messstrecken (20a, 20b, 20c) durch eine Laufzeitmessung von mechanischen Wellen (342) ermittelbar ist, wobei die Startsignalbeaufschlagungseinrichtung (304; 322) eine Zeitsteuerungseinrichtung (308; 328) umfasst, welche steuert, dass in einem Messzyklus (340) unterschiedlichen Messstrecken (20a; 20b; 20c) zu definierten unterschiedlichen Zeitpunkten (t₁; t₁'; t₁") Startsignale (300) bereitgestellt werden, und wobei die Zeitsteuerungseinrichtung (308; 328) steuert, dass in einem Messzyklus (340) einer ersten Messstrecke (20a) zu einem ersten Zeitpunkt (t₁) ein Startsignal (300) bereitgestellt wird und zu einem zweiten Zeitpunkt (t₂), welcher in einem ersten Zeitabstand (ΔT) zu dem ersten Zeitpunkt (t₁) liegt, ein Startsignal (300) bereitgestellt wird, und einer weiteren Messstrecke (20b) ein jeweiliges Startsignal (300) zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus (340) Startsignale den Messstrecken (20a; 20b; 20c) bereitgestellt sind, über Ermittlung von Reflexion der mechanischen Welle bestimmt sind.
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei n Messstrecken (20a, 20b, 20c), wobei n eine natürliche Zahl ist, die Zeitsteuerungseinrichtung (308; 328) steuert, dass in einem Messzyklus (340) einer Messstrecke i mit i = 2, ..., n in einem zweiten Zeitabstand (i - 1)/n · ΔT zu dem ersten Zeitpunkt (t₁) ein Startsignal bereitgestellt wird.
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Startsignale (300) einer jeweiligen Messstrecke (20a, 20b, 20c) jeweils in dem ersten Zeitabstand (ΔT) bereitgestellt sind.
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitabstand (ΔT) gleich ist wie oder größer ist als eine maximale Laufzeit einer mechanischen Welle (342) auf einer Messstrecke (20a; 20b; 20c).
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitabstand (ΔT) gleich ist wie oder größer ist als eine doppelte maximale Laufzeit einer mechanischen Welle (342) auf der Messstrecke (20a; 20b; 20c).
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus (340) Startsignale (300) den Messstrecken (20a; 20b; 20c) bereitgestellt sind, fest eingestellt sind und insbesondere in Abhängigkeit einer Messlänge und einer Ausbreitungsgeschwindigkeit der mechanischen Welle (342) ermittelt sind.
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messzyklus (340) mit dem ersten Zeitpunkt (t₁) beginnt und mit dem Zeitpunkt (tz") endet, welcher den ersten Zeitabstand (ΔT) zu demjenigen Zeitpunkt (t₁") hat, bei dem einer entsprechenden Messstrecke (20a; 20b; 20c) zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) von allen Messstrecken (20a; 20b; 20c) das zeitlich letzte Startsignal bereitgestellt wird.
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecken (20a; 20b; 20c) gleich ausgebildet sind.
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Messstrecke (20a; 20b; 20c) ein eigener Startsignalgenerator (306a; 306b; 306c) der Startsignalbeaufschlagungseinrichtung (304) zugeordnet ist.
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer Mehrzahl von Messstrecken (20a, 20b, 20c) ein gemeinsamer Startsignalgenerator (324) zugeordnet ist, welchem ein Multiplexer (326) nachgeschaltet ist, wobei der Multiplexer (326) den jeweiligen Messstrecken (20a, 20b, 20c) Startsignale (300) bereitstellt.
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuerungseinrichtung (308; 324) an die Auswerteeinrichtung (310) gekoppelt ist.
Magnetostriktive Wegmessvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerteeinrichtung (310) ein Multiplexer zugeordnet ist, über welchen Signale, welche von den Messstrecken (20a, 20b, 20c) bereitgestellt sind, der Auswerteeinrichtung bereitstellbar sind.
Verfahren zum Betreiben einer magnetostriktiven Wegmessvorrichtung, wobei die Wegmessvorrichtung eine Mehrzahl von Messstrecken (20a, 20b, 20c) umfasst, welche jeweils eine Erstreckung in einer Längsrichtung (26) aufweisen und mindestens in einem Messbereich (136) parallel zueinander angeordnet sind, und einen magnetischen Positionsgeber (14) aufweist, welcher an die Messstrecken (20a, 20b, 20c) berührungslos koppelt, bei dem den Messstrecken (20a, 20b, 20c) Startsignale (300) bereitgestellt werden, welche Erregerstromimpulse (156) auf den Messstrecken (20a, 20b, 20c) auslösen, und bei dem eine Laufzeit von mechanischen Wellen (342) auf den Messstrecken (20a, 20b, 20c) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Messzyklus (340) Startsignale unterschiedlichen Messstrecken (20a, 20b, 20c) zu unterschiedlichen Zeiten bereitgestellt werden, wobei in einem Messzyklus (340) einer ersten Messstrecke (20a) zu einem ersten Zeitpunkt (t₁) ein Startsignal (300) bereitgestellt wird und zu einem zweiten Zeitpunkt (t₂), welcher in einem ersten Zeitabstand (ΔT) zu dem ersten Zeitpunkt (t₁) liegt, ein Startsignal (300) bereitgestellt wird, und einer weiteren Messstrecke (20b, 20c) ein jeweiliges Startsignal (300) zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) bereitgestellt wird, und wobei Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus (340) Startsignale (300) den Messstrecken (20a, 20b, 20c) bereitgestellt werden, über Ermittlung von Reflexion der mechanischen Welle bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei n Messstrecken (20a, 20b, 20c), wobei n eine natürliche Zahl ist, in einem Messzyklus (340) einer Messstrecke i mit i = 2, ..., n in einem zweiten Zeitabstand (i - 1)/n · ΔT zu dem ersten Zeitpunkt (t₁) ein Startsignal (300) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass Startsignale (300) einer jeweiligen Messstrecke (20a, 20b, 20c) jeweils in dem ersten Zeitabstand (ΔT) bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitabstand (ΔT) gleich ist wie oder größer ist als eine maximale Laufzeit einer mechanischen Welle (342) auf einer Messstrecke (20a, 20b, 20c).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitabstand (ΔT) gleich ist wie oder größer ist als eine doppelte maximale Laufzeit einer mechanischen Welle (342) auf der Messstrecke (20a, 20b, 20c).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Zeitabstände, an welchen in einem Messzyklus Startsignale (300) den Messstrecken (20a, 20b, 20c) bereitgestellt werden, fest eingestellt werden und insbesondere in Abhängigkeit einer Messlänge und einer Ausbreitungsgeschwindigkeit der mechanischen Welle (342) ermittelt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messzyklus (340) mit dem ersten Zeitpunkt (t₁) beginnt und mit dem Zeitpunkt (tz'') endet, welcher den ersten Zeitabstand (ΔT) zu demjenigen Zeitpunkt (t₁") hat, bei dem einer entsprechenden Messstrecke (20a; 20b; 20c) zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) von allen Messstrecken (20a, 20b, 20c) das zeitlich letzte Startsignal (300) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine effektive Taktung des Wegmesssystems mit der Mehrzahl von Messstrecken (20a, 20b, 20c) entsprechend einem Messzyklus (340) schneller ist als eine Taktung auf den Messstrecken (20a, 20b, 20c) und insbesondre bei n Messstrecken (20a, 20b, 20c), wobei n eine natürliche Zahl ist, n-fach schneller ist.