DE2453898C3 - Vorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen einer als Fühler dienenden Spule und einem Metallkörper - Google Patents

Vorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen einer als Fühler dienenden Spule und einem Metallkörper

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen einer als Fühler dienenden Spule und einem Metallkörper, wobei die Spule
65 mit einem Kondensator einen Schwingkreis bildet, der von einem Bezugsoszillator mit einer Spannung vorbestimmter Frequenz beaufschlagt wird, und bei der die Signale des Bezugsoszillators und die am Schwingkreis anliegenden Signale einem Verstärker zugeführt werden.
Bei einer derartigen Vorrichtung ergibt sich eine nichtlineare Kennlinie für die Messung: Die Ausgangsspannung des Verstärkers fällt bei zunehmendem Abstand des Metallkörper von der Spule zunächst starr und im weiteren Verlauf in einer exponentiell abklingenden Abhängigkeit von der Abstandszunahme ab. Eine bekannte Vorrichtung der eingangs genannten Art ist so aufgebaut, daß dem Verstärker die Signale des Bezugsoszillators und die am Schwingkreis anliegenden Signale über eine Brükkenschaltung zugeführt werden. Es ist kaum möglich und erfordert einen hohen Aufwand und viel Geschick, durch entsprechenden Aufbau der Brückenschaltung eine Linearisierung der Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Verstärkers vom Abstand zu erreichen.
Bekannt ist auch schon eine Vorrichtung zur Abstandsmessung (US-PS 3619805), in der die Spule und Kondensatoren einen Parallelresonanzkreis bilden. Dieser Parallelresonanzkreis ist seinerseits mit einem Transistor zu einem Colpitts-Oszillator zusammengesi-haltet. Zur Linearisierung der Kennlinie soll dabei der Innenwiderstand des Oszillators frequenzabhängig gemacht werden. Das ist jedoch nur für die angegebene besondere Schaltung möglich und insbesondere wird die Linearisierung nur für einen sehr geringen Abstandsmeßbereich von etwa 5 mm erreicht.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Vorrichtung zur berührungslosen Abstandsmessung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei gleichzeitiger Beseitigung der sonstigen Meßfehler eine gut lineare Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Verstärkers vom Abstand Spule-Metallkörper mit einfachen Mitteln für einen großen Meßbereich erzielt wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Man erkennt, daß das Problem durch Rückkopplung des Ausgangssignals des Verstärkers auf seinen Eingang einer Lösung zugeführt wird. Der Verstärker erhält so durch positive Rückkopplung einen negativen Eingangswiderstand, durch den der am Eingang des Verstärkers liegende Schwingkreis entdämpft wird. Die Güte Q des Schwingkreises wird so angehoben. Es ist deshalb nunmehr möglich· das Ausgangssignal zu einer linearen Funktion des zu messenden Abstandes zu machen, indem man auf einfachste Weise den Verstärkungsfaktor des Verstärkers selbst und/oder die Rückkopplung diesem gewünschten Ergebnis entsprechend einstellt. Es ist dadurch nämlich möglich, die nicht lineare Abstands-Ausgangsspannungs-Kennlinie der Meßeinrichtung selbst durch eine entgegengesetzt verlaufende Kennlinie der das Signal der Meßeinrichtung verarbeitenden Schaltung in einem Ausmaß zu kompensieren, daß eine befriedigende Linearität erzielbar ist. Man erhält somit auf einfache Weise eine Vorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen einem Metallkörper und einem Meßfühler, bei der im gesamten Meßbereich von geringsten Entfernungen bis zu sehr großen Entfernungen die Ausgangsspannung dem Abstand proportional ist. Man erhält so einen Abstandsmesser, der in
einem era eiterten Meßbereich mit hoher Empfindlichkeit und hoher Genauigkeit arbeiten kann. Der Abstandsmesser ist deshalb für viele Anwendungszwecke geeignet, wie das Erkennen oder Orten von Metallkörpern auf einem Fließband, das Erkennen und Vermessen von Krümmungen, oder das Nachzeichnen von Konturen \ on Metal !streifen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im iolgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. leine Blockschaltung eines bekannten berührungslosen Abstandsmessers,
Fig. 2 die Kennlinie der Vorrichtung von Fig. 1,
Fig. 3 eine Blockschaltung einer ersten Ausführungsform,
Fig. 4a eine Impedanz-Frequenz-Kennlinienschar des Schwingkreises der Vorrichtung von Fig. 3,
Fig. 4b eine Phasen-Frequenz-Kcnnlinienschar des Schwingkreises der Vorrichtung von Fig. 3,
Fig. 5 die Ausgangsspannungs-Abstands-Kennlinie des Abstandsmessers, und
Fig. 6, 7 und 8 Blockschaltungen anderer Ausführungsformen.
Fig. 1 zeigt eine bekannte Vorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen einem Metallkörper und einem Fühler unter Verwendung der elektromagnetischen Induktion. Dazu wird eine Spule 4 einer Impedanz Z1 so angeschlossen, daß sie mit bekannten Impedanzen Z1, Z3 und Z4 eine Wechselstrom-Brükkenschaltung3 bildet. Die EingangsanschlüsSi; der Wechselstrom-Brückenschaltung 3 sind mit den Ausgängen eines Bezugsoszillators 2 verbunden, welcher mit einer vorbestimmten Frequenz schwingt. Der Ausgang der Wechselstrom-Brückenschaltung 3 wird über einen Differentialverstärker 5 verstärkt.
Wenn der Abstand D zwischen der Spule 4 und dem Metallkörper 1 unendlich groß ist, ist die Wechselstrom-Brürkenschaltung dann abgeglichen, wenn der Zustand Z1- Z^= Z1- Z3 erreicht ist. In diesem abgeglichenen Zustand ist der Ausgang der Wechselstrom-Brückenschaltung 3 gleich Null und auch der Differentialverstärker 5 erzeugt kein Ausgangssignal. Wenn der Abstand D verringert wird, ändert sich die Impedanz Z2 der Spule 4 mit dem Abstand D aufgrund der Änderung der Selbstinduktion durch den Metallkörper 1.
Die Impedanz Z2 ändert sich jedoch in nicht linearer Weise mit dem Abstand D. Infolgedessen ist auch das Ausgangssignal der Brückenschaltung 3 nicht Iinear mit dem Abstand D verknüpft. Dieses Ausgangssignal wird von dem Differentialverstärker 5 verstärkt und dann einem anzeigenden oder registrierenden Meßgerät zugeführt, so daß der Abstand D ohne Berührung des Metallkörpers 1 gemessen wird.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Kennlinie der Abhängigkeit zwischen dem Abstand D und der Ausgangsspannung V des Differentialverstärkers 5. Wie man aus Fig. 2 sieht, ist die Kennlinie nicht linear. Wenn der Abstand D wächst, nimmt die Änderung des Ausgangssignals ab, so daß keine hohe Meßgenauigkeit erreicht werdc.i kann. Deshalb ist es wünschenswert, die Kennlinie durch Verwendung geeigneter äußerer Schaltungen linear zu machen. Da die Änderung der Impedanz Z2 der Spule 4 bezüglich der Änderung des Abstandes D zu dem Metallkörper 1 gering ist, ist es darüber hinaus notwendig, eine sehr empfindliche Brückenschaltung aufzubauen. Die Genauigkeit der Messung wird in starkem Maße durch die Genauigkeit und die Kennlinie der Impedanzen Z1, Z3 und Z4 bestimmt, so daß viel Geschicklichkeit zur Einstellung der Brückenschaltung erforderlich ist.
Fig. 3 zeigt eine Schaltung, bei der diese Probleme beseitigt sind. Mit denen der Fig. 1 vergleichbare Schaltungskomponenten sind mit denselben Bezugszeichenversehen. Ein Kondensator C liegt parallel zu der Spule 4 und bildet mit dieser einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz durch die Bezugsinduktivität der Spule 4 (das ist die Selbstinduktivität der Spule, wenn sie nicht mit dem Metallkörper 1 gekoppelt ist) und durch eine vorbestimmte Kapazität des Kondensators C gebildet wird. Der Bezugsoszillator 2 führt dem Schwingkreis ein Wechselstromsignal der Bezugsfrequenz zu. Ferner ist ein Verstärker 6 vorgesehen, dessen Ausgangsignal im Sinne einer Mitkopplung über einen Rückkopplungswiderstand Rp auf den Eingang rückgekoppelt ist und so einen Q-Vervielfacher bildet. Der Bezugsoszillator 2 ist außer mit dem Schwingkreis auch über einen Reihenwiderstand Rs mit diesem Q-Vervielfacher verbunden. Der Q-Vervielfacher muß eine Veränderung oder Justierung des Verstärkerfaktors und/oder des Betrags der Rück- kopplung erlauben, wie es im folgenden näher beschrieben wird.
Wenn bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung der Abstand O zwischen der Spule 4 und dem Metallkörper 1 unendlich groß ist und ein Wechselstromsignal definierter Frequenz und Amplitude vom Bezugsoszillator 2 aus über den Reihenwiderstand Rs den Schwingkreis beaufschlagt, wird dessen Ausgangssignal durch den Verstärker 6 verstärkt. Ein Teil des Ausgangssignals des Verstärkers wird auf dessen Eingang über den Rückkopplungswiderstand Rr rückgekoppelt. Die Schwingfrequenz des Bezugsoszillators 2 sei jetzt mit fs, die Resonanzfrequenz des Schwingkreises mit fR bezeichnet. Liegt das Verhältnis K=J11Zjr R im Bereich zwischen 0,1 und 10,0, so kann man für den Schwingkreis die Impedanz-Frequenz-Kennlinie (Fig. 4 a) durch Messen der Ausgangsspannung Vpp des Verstärkers 6 bezüglich des Verhältnisses K erhalten.
Die Impedanz Z2 der Spule 4 wird durch die Gleichung Z2- R0 + jX ausgedrückt werden (wobei R0 den Widerstand der Spule und X deren Reaktanz bezeichnen), und die Güte Q des Schwingkreises ist durch die Gleichung Q = XIR0 gegeben. Dementsprechend sollte es möglich sein, irgendeinen Wert für die Güte Q durch Änderung des Wertes des Widerstandes R0 auszuwählen. Tatsächlich besitzt jedoch die Spule 4 einen Widerstandswert, der nicht auf Null reduziert werden kann. Zum Zwecke der Kompensation des effektiven Widerstandes des Schwingkreises ist jedoch ein Q-Vervielfacher vorgesehen, dessen Impedanz durch Veränderung des Verstärkungsfaktors des Q-Vervielfachers und/oder des Wertes der positiven Rückkopplung von unendlich ois zu einem negativen Wert verändert werden kann. Die Güte Q des Schwingkreises kann somit auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Fig. 4a zeigt die Impedanz-Frequenz-Kennlinie des Schwingkreises für unterschiedliche Güte Q.
Wird nun der Metallkörper 1 an die Spule 4 herangeführt, so ändert sich die Selbstinduktivität der Spule nicht linear. Theoretisch ändert sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises nicht linear mit der Veränderung der Induktivität. Da jedoch die Veränderung
der Impedanz sehr klein ist, kann man näherungsweise annehmen, daß sich die Resonanzfrequenz proportional zur Induktivität ändert. Dementsprechend wird das Verhältnis Kim Bereich von 0,1 bis 10,0 gehalten und verändert sich nahe bei K = 1,0 wie in Fig. 4a gezeigt.
Aus dem oben beschriebenen Grund bewirkt eine Veränderung der Impedanz nahe der Resonanzfrequenz eine große Veränderung des Resonanzstromes oder der Resonanzspannung, nämlich aufgrund der nicht linearen Kennlinie des Schwingkreises, und da diese Nichtlinearität der nicht linearen Kennlinie der Induktivitätsveränderung bezüglich der Veränderung des Abstands von der Spule 4 entgegengerichtet ist, ist es möglich, eine im wesentlichen lineare Gesamtkennlinie zu erhalten, falls diese beiden Kennlinien durch geeignete Einstellung der Güte Q des Schwingkreises durch Einstellen des Verstärkungsfaktors und/oder des Wertes der positiven Rückkopplung des (2-Vervielfachers komplementär zueinander ausgebildet werden.
Fig. 5 zeigt eine so erhaltene lineare Abstands-Ausgangssignal-Kennlinie.
In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wurde die gewünschte Ausgangskennlinie durch Veränderung der Impedanz des Schwingkreises erhalten. Es ist jedoch auch möglich, die gewünschte Ausgangskennlinie durch Phasenvariation des Schwingkreises zu erhalten. Es ist bekannt, daß die Phasen-Frequenz-Kennlinie eines Schwingkreises für verschiedene Werte der Güte Q durch in Fig. 4b gezeigte Kurven dargestellt werden, wobei die Phase des Resonanzstromes oder der Resonanzspannung sich ändert, wenn die Frequenz von der Resonanzfrequenz abweicht. Durch Ableitung einer solchen Veränderung als Veränderung der Spannung oder des Stromes ist es möglich, ähnliche Messungen durchzuführen.
Wie die Fig. 4b zeigt, ändern sich die Phasen-Frequenz-Kennlinien des Schwingkreises besonders stark im Bereich der Resonanzfrequenz. Durch Analysieren dieser Phasenveränderung unter Verwendung der Phase des von dem Bezugsoszillator erzeugten Wechselstromsignals als Referenz ist es möglich, den gemessenen Ausgang zu erhalten. Der gemessene Ausgang kann z. B. über einen phasengesteuerten Gleichrichter 7 erhalten werden, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
Wenn man das Wechselspannungssignal des Bezugsoszillators 2 mit EjSincot und die Ausgangsspannung des Verstärkers 6 mit ERsin(cot + 0) bezeichnet, kann die Ausgangsspannung En des Gleichrichters 7 durch die Gleichung E0 = ERcos0 geschrieben werden, wobei 0 die Phasendifferenz bezeichnet. Nach Koinzidieren der Schwingfrequenz fs des Bezugsoszillators 2 mit der Resonanzfrequenz fR des Schwingkreises in einen Zustand, in welchem der Abstand zwischen der Spule 4 und dem Metallkörper 1 unendlich groß ist, ändert sich mit Abnahme des Abstands die Phase des Ausgangssignals des Verstärkers 6 entsprechend der in Fig. 4b gezeigten Kennlinienschar. Infolgedessen ändert sich die Ausgangsspannung des phasengesteuerten Gleichrichters 7 in Übereinstimmung mit einer Gesamtkennlinie aus der Variationskennlinie der Impedanz der Spule 4 und der Phasen-Frequenz-Kennlinie des Schwingkreises. Es ist wieder möglich, die Güte Q des Schwingkreises durch geeignete Auswahl des Verstärkungsfaktors und/oder der Rückkopplung des Q-Vervielfachers einzustellen und somit die Gesamtkennlinie linear zu machen. Wenn der Ausgang auf diese Weise durch eine Phasenanalyse erhalten wird, ist es dann, wenn die Kennlinie unabhängig von der Amplitude des Ausgangssignals ist, möglich den Einfluß äußerer Störungen auf die Amplitude durch Verwendung einer geeigneten WcI-lenformerstufe vollständig zu eliminieren.
Wenn ein Wechselstromsignal von dem Bezugsoszillator 2 über den Reihenwiderstand Rs dem
Schwingkreis zugeführt wird, wie es in Fig. 3 und 6 gezeigt ist, wirkt der Reihenwiderstand Rs als Parallelwiderstand des Schwingkreises und verringert so die Güte Q des Schwingkreises. Wenn ein Gleichstrompotential an den Ausgangsanschlüssen des Bezugsoszillators 2 erscheint, ist es notwendig, das Wechselspannungssignal über einen als Gleichstromsperrc dienenden Kr.ndensator dem Schwingkreis zuzuführen. Falls jedoch die Temperaturkennlinie eines solchen Kondensators nicht gut ist, ändert sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises mit der Temperatur.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem, um diesen Nachteil zu vermeiden, das Wechselstromsignal des Bezugsoszillators 2 über den Schwingkeis bzw. eine Eingangsschaltung dem Verstärker 6' zugeführt wird. Das Wechselstromsignal, welches dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 6' von dem Bezugsoszillator 2 über den Reihenwiderstand Rs zugeführt wird, wird in dem Verstärker 6' auf einen vorbestimmten Wert verstärkt, und ein Teil des Ausgangs wird über einen Gegenkopplungswiderstand Rn auf den invertierenden Eingangsanschluß rückgekoppelt und über den Rückkopplungswiderstand RP auf den nicht invertierenden Eingangsanschluß. Der nicht invertierende Eingangsanschluß ist mit dem Schwingkreis verbunden, welcher aus der Spule 4 und dem Kondensator Cbesteht. Die Bezugsresonanzfrequenz ist auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 3.
Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der Q-Vervielfacher aus einem Verstärker 6' und dem Rückkopplungswiderstand Rp und dem Gegenkopplungswiderstand Rn, so daß die Güte des Schwingkreises in äquivalenter Weise durch Justierung des Verstär-
kungsfaktors durch Veränderung des Widerstandswertes des Gegenkopplungswiderstandes Rn und/ oder durch Justierung des Wertes der Mitkopplung durch Veränderung des Rückwiderstandes RP auf einen beliebigen Wert eingestellt werden kann. Auch in dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es durch Einstellung der Güte Q zur Kompensation der Nichtlinearität der Kennlinie der induktivitäisveränderung der Spule 4, möglich, die Ausgangskennlinie des Verstärkers 6' linear zu machen, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, selbst wenn der Abstand zwischen der Spule 4 und dem Metallkörper 1 sich verändert. Da die Eingangsschaltung des Wechselstromsignals und des Schwingkreises über vollständig isolierte Schaltungen mit dem Q-Vervielfacher verbunden ist, ist
es möglich, verschiedene oben beschriebene Probleme zu eliminieren. Es ist auch möglich, die Eingangsschaltung des Wechselstromsignals von dem Schwingkreis durch Kopplung des Wechselstromsignals mit den Ausgangsanschlüssen des Verstärkers 6' zu isolieren.
Es ist auch wichtig, eine Verringerung der Meßgenauigkeit zu verhindern, welche durch Veränderungen der Güte Q und der Resonanzfrequenz des aus
der Spule 4 und dem Widerstand C bestehenden Schwingkreises aufgrund von Temperaturänderungen verursacht werden. Es ist bekannt, daß die Impedanz Z2 der Spule 4 sich mit der Temperatur ändert. Wenn die Spule 4 hinreichend weit von dem Metallkörper 1 entfernt ist, wird die Impedanz Z2 durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Z2= R0 +Δ RT+J(O[L0+ AL1)
wobei R0 und L0 den Widerstand bzw. die Induktivität der Spule bei einer Bezugstemperatur und AR1 und AL1 die inkrementalen Veränderungen des Widerstandes bzw. der Induktivität der Spule bezeichnen, wenn die Temperatur sich um t" C ändert. Selbst wenn der Abstand zwischen der Spule 4 und dem Metallkörper 1 gleich dem anTangs eingestellten Wert oder im wesentlichen unendlich groß ist, führen Temperaturveränderungen zu Veränderungen der Güte und der Resonanzfrequenz des Schwingkreises, wodurch die Genauigkeit der Messung verringert wird. Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das oben beschriebene Problem beseitigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel enthält einen Resonanzkondensator C'mit einer negativen Temperaturkennlinie, ein temperaturempfindliches Widerstandselement 8 mit einer negativen Temperaturkennlinie seines Widerstandswertes, z. B. einen Thermistor, und eine Spule 4. Diese Teile sind zu einem einheitlichen sondenartigen Fühler 9 zusammengesetzt, der über ein Koaxialkabel od. dgl. mit der Rückkopplungsschaltung des Verstärkers 6' verbunden ist, wie das die Figur zeigt. Da die Spule 4 eine positive Temperaturkennlinie aufweist, bewirkt das temperaturempfindliche Widerstandselement 8 mit seiner negativen Kennlinie eine Kompensation des realen Teils der Impedanz der Spule 4, während der Kondensator C mit seiner negativen Kennlinie eine Kompensation des imaginären Teils bewirkt, wodurch temperaturabhängige Veränderungen der Kennlinie der Spule 4 kompensiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, unabhängig von irgendwelchen Temperaturschwankungen Abstände mit höchster Genauigkeit zu messen.
Es ist klar, daß derselbe Zweck erreicht werden kann, wenn der Fühler 9 mit der Gegenkopplungsschaltung des Verstärkers 6' verbunden wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen einer als Fühler dienenden Spule und einem Metallkörper, wobei die Spule mit einem Kondensator einen Schwingkreis bildet, der von einem Bezugsoszillator mit einer Spannung vorbestimmter Frequenz beaufschlagt wird, und bei der die Signale des Bezugsoszillators und die am Schwingkreis anliegenden Signale einem Verstärker zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (6,6') derart rückgekoppelt ist, daß die Güte Q des Schwingkreises angehoben wird, und daß der Verstärkungsfaktor und/oder die is Rückkopplung des Verstärkers (6, 6') so einstellbar sind/ist, daß das Ausgangssignal eine lineare Funktion des zu messenden Abstandes ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (6,6') zwei voneinander isolierte Eingänge hat, von denen der eine mit dem Bezugsoszillator (2) und der andere mit dem Schwingkreis verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (6') einen mit dem Bezugsoszillator (2) verbundenen invertierenden Eingangsanschluß und einen mit dem Schwingkreis verbundenen nicht invertierenden Eingangsanschluß aufweist, und daß der invertierende Eingangsanschluß mit dem Ausgang des Verstärkers (6') durch einen Gegenkopplungswiderstand (R1^) bzw. der nicht invertierende Eingangsanschluß mit dem Ausgang des Verstärkers (6') durch den Rückkopplungswiderstand (Rn) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Bezugsoszillator (2) und Eingangsanschluß des Verstärkes (6, 6') ein Reihenwiderstand (R5) geschaltet ist. -to
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis zusätzlich ein temperaturempfindliches Widerstandselement (8) mit negativer Temperaturabhängigkeit seines Widerstandswertes enthält, die komplementär zur Impedanz-Temperatur-Kennlinie der Spule (4) ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Bezugsoszillator (2) erzeugte Wechselstromsignal eine Frequenz gleich der Resonanzfrequenz des Schwingkreises bei mit dem Metallkörper (1) nicht elektromagnetisch gekoppelter Spule (4) hat.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Verstärkers (6') über eine Wellenformerstufe, welche die Amplitude des Ausgangs konstant macht, mit einem phasengesteuerten Gleichrichter (7) verbunden ist, Jessen Steuereingang mit dem Bezugsoszillator (2) verbunden ist.
DE2453898A 1973-11-14 1974-11-13 Vorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen einer als Fühler dienenden Spule und einem Metallkörper Expired DE2453898C3 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013096987A1 (de) 2011-12-30 2013-07-04 Johannes Kepler Universität Linz Vorrichtung und verfahren zur messung einer relativbewegung eines targets

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5151963A (en) * 1974-10-31 1976-05-07 Nippon Kokan Kk Kinzokuobijotaino jihakeijosokuteihoho oyobi sochi
JPS583044Y2 (ja) * 1975-08-19 1983-01-19 三菱電機株式会社 イチケンシユツソウチ
JPS5279949U (de) * 1975-12-11 1977-06-15
JPS5376926A (en) * 1976-12-21 1978-07-07 Nippon Kokan Kk Molten metal level monitor controller of continuous casting machine that use eddy flow system range finder for measurement of molten metal level
US4112365A (en) * 1977-02-15 1978-09-05 Eaton Corporation Position detecting system
US4175612A (en) * 1977-11-15 1979-11-27 Arbed Acieries Reunies De Burbach-Eich-Dudelange S.A. Apparatus for measuring and controlling the level of molten steel in a continuous-casting mold
JPS54158644U (de) * 1978-04-27 1979-11-06
DE2951097C2 (de) * 1979-12-19 1982-07-22 Wieland-Werke Ag, 7900 Ulm Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Gießspiegelhöhe in Stranggießkokillen
DE3346650A1 (de) * 1983-12-20 1985-06-27 Schweizerische Aluminium Ag, Chippis Verfahren und vorrichtung zum bestimmen und regeln eines niveaus einer metallschmelze
US4956606A (en) * 1984-10-17 1990-09-11 Mine Safety Appliances Company Non-contact inductive distance measuring system with temperature compensation
US4912407A (en) * 1987-07-30 1990-03-27 Allied-Signal Inc. Non-contacting inductively coupled displacement sensor system for detecting levels of conductive, non-magnetic liquids, and method of detecting levels of such liquids
WO1989001135A1 (en) * 1987-07-30 1989-02-09 Allied-Signal Inc. Sensor and method for detecting levels of conductive liquids
DE3741734C2 (de) * 1987-12-09 1996-09-26 Herion Werke Kg Vorrichtung zur Messung der Induktivität einer Spule, insbesondere zur Messung der Ankerstellung eines Spulen/Anker-Magnetsystems
DE3943657C2 (de) * 1989-10-17 1994-11-17 Hiss Eckart Eintauchsensor
DE59103236D1 (de) * 1991-01-30 1994-11-17 Vdo Luftfahrtgeraete Werk Gmbh Verfahren zum Betreiben eines induktiven Abstandssensors.
US5283519A (en) * 1991-01-30 1994-02-01 Vdo Luftfahrtgerate Werk Gmbh Operation of inductive distance sensor by scaling output signal by vectorially obtained factor
JP2673636B2 (ja) * 1992-06-01 1997-11-05 株式会社ユニシアジェックス 磁歪式トルクセンサ用処理回路
DE4239635C2 (de) * 1992-11-23 1998-02-12 Hartmann & Braun Ag Einrichtung zur Wegerfassung von Ventilstangenbewegungen elektropneumatischer Stellungsregler
DE19547313A1 (de) * 1995-12-18 1997-06-19 Forsch Kraftfahrwesen Und Fahr Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Abstandes bzw. der Bewegung zwischen zwei durch eine Dichtung getrennten Maschinenteilen
US5644221A (en) * 1996-03-19 1997-07-01 International Business Machines Corporation Endpoint detection for chemical mechanical polishing using frequency or amplitude mode
US5986549A (en) * 1997-07-23 1999-11-16 Teodorescu; Horia-Nicolai Position and movement reasonant sensor
US6366074B1 (en) * 2000-03-24 2002-04-02 Agere Systems Guardian Corp Unidirectionality in electronic circuits through feedback
IL135730A (en) * 2000-04-18 2004-05-12 Visonic Ltd Displacement sensor
FR2812481B1 (fr) * 2000-07-31 2002-12-13 Commissariat Energie Atomique Systeme de localisation a courte distance
FR2863700B1 (fr) * 2003-12-11 2006-02-24 Crouzet Automatismes Dispositif electronique de mesure de distance entre une cible et un capteur inductif distant
DE102004032031A1 (de) * 2004-07-02 2006-01-19 Hella Kgaa Hueck & Co. Vorrichtung zum Erfassen der Resonanzfrequenz und Güte eines Schwingkreises in einem Sensor
JP4972306B2 (ja) * 2004-12-21 2012-07-11 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 半導体装置及び回路装置
DE102005058597A1 (de) * 2005-12-07 2007-06-28 Sick Stegmann Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Justierung einer Positions- und/oder Geschwindigkeitsmesseinrichtung
JP2007292593A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Denso Corp 衝突検出装置
JP4793996B2 (ja) * 2007-02-23 2011-10-12 株式会社日本自動車部品総合研究所 衝突検出装置
CN104204743B (zh) 2011-11-16 2017-04-12 泰科消防及安全有限公司 运动检测系统和方法
EP2735840B1 (de) 2012-11-21 2015-04-22 Veyance Technologies, Inc. Messbereichschaltung für intelligente Luftfedern
US9733061B2 (en) * 2015-07-29 2017-08-15 Texas Instruments Incorporated Distance determination based on reflected admittance
JP2017054354A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社東芝 厚さ検出装置
KR102505254B1 (ko) * 2016-10-13 2023-03-03 삼성전자주식회사 데이터를 송신하는 전자 장치 및 그 제어 방법
WO2020247167A1 (en) * 2019-06-04 2020-12-10 Lrt Sensors Llc Position sensing apparatus with remote electronics for harsh environments
EP3940388B1 (de) 2020-07-15 2024-04-10 Roche Diagnostics GmbH Laborprobenverteilungssystem und verfahren zum betrieb davon
WO2022109606A1 (en) * 2020-11-19 2022-05-27 Yank Technologies, Inc. Distributed wireless charging and tracking network for medical appliances

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2928043A (en) * 1952-11-15 1960-03-08 Foerster Friedrich Measuring and testing instruments
GB836116A (en) * 1955-10-06 1960-06-01 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to electro-magnetic systems for measuring or indicatingclearances between relatively movable parts
JPS5829468B2 (ja) * 1972-08-31 1983-06-22 日本鋼管株式会社 カンノウインピ−ダンスソシ オ シヨウスル ソクテイソウチ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013096987A1 (de) 2011-12-30 2013-07-04 Johannes Kepler Universität Linz Vorrichtung und verfahren zur messung einer relativbewegung eines targets

Also Published As

Publication number Publication date
US3997835A (en) 1976-12-14
FR2250976A1 (de) 1975-06-06
DE2453898B2 (de) 1979-08-30
FR2250976B1 (de) 1980-08-01
DE2453898A1 (de) 1975-05-15
GB1485514A (en) 1977-09-14
JPS5080156A (de) 1975-06-30

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