DE2550427A1

DE2550427A1 - Abstandsmess-system und verfahren zum messen von abstaenden

Info

Publication number: DE2550427A1
Application number: DE19752550427
Authority: DE
Inventors: Richard William Denny; John Swayne Hasling; William Anderson Holmgren
Original assignee: Kaman Sciences Corp
Current assignee: Kaman Sciences Corp
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1975-11-10
Publication date: 1976-05-13
Also published as: US4160204A; CA1057379A; JPS5172353A

Description

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KAMAlT SCIENCES CORPORATION 1500 Garden of the Gods Read Colorado Springs, Colorado S090? U.S.A.

Abstandsmess-System und Verfahren zum Messen von

Abständen

Die Erfindung betrifft ein Abstandsmess-System mit einer Signalquelle, einem mit der Signalquelle in Verbindung stehenden Messwandler, der eine Impedanz besitzt, welche sich in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Messwandler und einem Gegenstand, der in der Nähe des Messwandlers die Impedanz desselben beeinflusst, ändert und einer mit dem Messwandler in Verbindung stehenden Steuerschaltung, die die Impedansanderungen des Messwandlers feststellt. Die Erfindung betrifft insbesondere ein berührungsloses Abstandsmess-System mit veränderlicher Induktivität. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Messen von Abständen zwischen einem Gegenstand und einem Messwandler eines elektronischen Systems _? bei dem sich der Gegenstand und der Messwandler nicht zu berühren

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brauchen, und sich die Impedanz des Messwandlers in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Messwandler und dem Objekt ändert .

Elektromagnetische Induktionsvorgänge wurden bei bekannten Meßsjstmen dazu eingesetzt, Abstandsänderungen oder Abstände zwischen einem Messwandler und einem metallischen Gegenstand abzufühlen. Derartige Meßsysteme sind für viele Anwendungsformen gut geeignet, insbesondere dann, wenn es nicht möglich oder nicht wünschenswert ist, dass der Messwandler mit dem Gegenstand, der einen zu messenden Abstand festlegt, in Berührung tritt. Weitere Anwendungsmöglichkeiten bestehen im Zusammenhang mit Druckmesswandlern, Beschleunigungsmessern, elektronischen Mikrometern, Abmessungsvergleichseinrichtungen, Messgeräten für Bohrungen, Grenzmessgeräten und Detektoren für die Feststellung von Flüssigkeitspegeln bei Metallschmelzen.

Bekannte Meßsysteme, die auf der Grundlage elektromagnetischer Induktionsvorgänge arbeiten, weisen nicht die Genauigkeit und Stabilität auf, die für genaue und wenig Zeit beanspruchende Abstandsmessungen erforderlich sind. Bei bekannten Abstandsmess-Systemen treten Schwierigkeiten dadurch auf, dass die Empfindlichkeit und die Auflösung über den Hess,bereich des Systems hinweg begrenzt ist. Diese Einschränkungen ergeben sich bei dem bekannten Meßsystem dadurch, dass die magnetischen Eigenschaften des Gegenstandes den Messvorgang beeinflussen und diese Einflüsse nicht kompensiert werden können. Weite-rhin treten Fehler bei den bekannten Messverfahren auf Grund von TemperaturSchwankungen auf. TemperaturSchwankungen bzw.-änderungen führen zu Irnpedanzänderungen im Gegenstand und in den induktiven Abstandsmess-Bauteilen des Systems und diese Impedanzänderungen drücken sich in Abstandsänderungen aus, auch wenn sich in Wirklichkeit der Abstand nicht ändert. Darüberhinaus treten bei den bekannten Meß systemen Nicht-Linearitäten auf. Bis jetzt war es unmöglich, ein System zu schaffen, das in Abhängigkeit von einer linearen Änderung des gemessenen Abstandes

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ein lineares Ausgangssignal erzeugt.

Der Erfindung liegt daher unter anderem die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebenen Unzulänglichkeiten bekannter Meßsysteme zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einem Abstandsmess-System der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Steuerschaltung eine Anordnung, die ein in linearer Beziehung zum Abstand zwischen dem Messwandler und dem Gegenstand stehendes Ausgangssignal liefert, und ein Schaltungsbauteil aufweist, das die durch TemperaturSchwankungen hervorgerufenen Einflüsse eliminiert und die Empfindlichkeit des Messwandlers erhöht.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss weiterhin durch ein reaktives Abstandsmess-System der im Anspruch 2 angegebenen Art gelöst.

Ein Verfahren zum Messen von Abständen löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass die Impedanzkennwerte des Messwandlers über einen Teil des Bereichs der zu messenden Abstände hinweg verbessert werden, das elektrische System so eingestellt wird, dass es beim kleinsten zu messenden Abstand ein vorgegebenes Ausgangssignal mit niederem Pegel erzeugt, und das elektronische System so eingestellt wird, dass es über den gesamten zu messenden Abstandsbereich hinweg ein lineares Ausgangssignal erzeugt.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt eine Hochfrequenz-Signalquelle, einen induktiven Messwandler und eine Bezugsimpedanz, die in einem Signalphasen-Netzwerk miteinander, sowie mit der Hochfrequenz-Signalquelle in Verbindung stehen, und ein Schaltungsteil, das die vom Messwandler und von der Bezugsimpedanz kommenden Signale vergleicht und ein Ausgangssignal in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Messwandler und dem .Objekt liefert. Ein Bauelement, beispiels-

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weise ein Kondensator, wird dem Messwandler parallel geschaltet, um die Empfindlichkeit und die Auflösung des Systems zu verbessern, um Fehler, die auf Grund von TemperaturSchwankungen im Messwandler oder im gemessenen Gegenstand auftreten, wesentlich zu verringern oder ganz zu vermeiden, und um eine sehr gute lineare Beziehung zwischen dem erzeugten Ausgangssignal und dem gemessenen Abstand zu schaffen, Darüberhinaus ist es mit dem erfindungsgemässen System möglich, über den effektiven Messbereich des Systems hinweg eine sehr gute Linearität sicherzustellen.

Die vorliegende Erfindung schafft also ein verbessertes, berührungsfreies Abstandsmess-System mit hoher Empfindlichkeit und hoher Auflösung über den effektiven Messbereich des Systems hinweg. Das erfindungsgemässe Abstandsmess-System ist weiterhin praktisch unempfindlich gegen TemperaturSchwankungen, die am System oder an dem Objekt auftreten, dessen Entfernung bemessen werden soll. Das erfindungsgemässe Abstandsmess-System weist weiterhin einen sehr guten linearen Zusammenhang zwischen dem erzeugten Ausgangssignal und dem gemessenen Abstand auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung, die zum Teil als Blockschaltbild dargestellt ist und zum Teil einzelne Schaltungsbautelemente darstellt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung von einem der Schaltungsstufen, die in Fig. 1 lediglich in Blockform dargestellt ist,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines induktiven Mess-

Wandlers gemäss Fig. 1 und eines Gegenstandes, dessen < Abstand gemessen werden soll,

Fig. 4- ein Ersatzschaltbild für die in Fig. 3 dargestellte Anordnung,

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Fig. 5, 6 und .7 verschiedene physikalische Zusammenhänge, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung herangezogen werden,

Pig. 8 und 9 Phasendiagramme von Signalen, die der Erläuterung der Vorteile und der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung dienen und

Pig.10 eine graphische Darstellung von verschiedenen erzeugten Ausgangssignalen.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung teilweise als Blockschaltbild dargestellt, wobei für bestimmte Schaltungsteile die Schaltungselemente im einzelnen dargestellt sind, um die Erfindung im einzelnen wiederzugeben. Das System weist eine Hochfrequenz-Signalquelle 10, beispielsweise einen üblichen, allgemein bekannten Oszillator auf. Die Quelle 10 liefert ein Signal an ein Signalphasen-Netzwerk 12, das beispielsweise als elektronische Brücke mit Brückenzweigen 14, 16, 18 und 20 ausgebildet ist. Der Zweig 20 bildet eine Impedanz, die sich in Abhängigkeit von der zu messenden Entfernung ändert, da dieser Zweig 20 Teil eines Messwandlers, beispielsweise einer einzigen Induktorspule 22 ist, und mit dieser in Verbindung steht. Wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben werden wird, bildet die Spule 22 eine Impedanz, die sich bei Annäherung an. einen Metallgegenstand 24- ändert, wodurch sich auch die Impedanz des Zweiges 20 ändert. Der Zweig 18 dient als Bezugs-Impedanz, um die über dem Zweig 20 auftretenden Signaländerungen, welche durch die Impedanzänderung der Spule 22 verursacht werden, zu vergleichen.

Die Leitungen 26 und 28 verbinden einen Kosinus-Demodulator 30 mit dem Signalphasen-Netzwerk 12. Über die Leitung 26 wird ein Signal "vom Zweig 20, welches von der Impedanz des Messwandlers oder der einzigen Induktorspule 22 abhängt, übertragen. Über die Leitung 28 wird ein Bezugssignal von der Bezugsimpedanz des

Zweiges 18 übertragen. Die an den Leitungen 26 und 28 liegenden Signale bilden die Eingangssignale des Kosinus-Demodulators

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30. Diese Signale haben die gleiche Frequenz, jedoch besteht zwischen ihnen eine relative Amplituden- und Phasendifferenz. Die Amplituden- und Phasendifferenz ändert sich infolge von Änderungen der Impedanz des induktiven Messwandlers 22 während des Abstandsmessung im Vergleich zu der sich nicht ändernden Bezugsimpedanz des Zweiges 18. Die Aufgabe des Kosinus-Demodulators 30 besteht darin, an der Leitung 34· ein Gleichstrom-Ausgangs signal bereitzustellen, das sich gemäss der folgenden Gleichung 1 ändert:

E_o = V_r cos 0 - V₁ cos 0 (Gleichung 1)

Hierbei ist E das an der Leitung 34- auftretende Gleichstrom-Ausgangs signal, V_r die Amplitude des an der Leitung 28 auftretenden Signals, 0 der Phasenwinkel des an der Leitung 28 auftretenden Signals bezüglich des an der Leitung 32 auftretenden Signals, V^ die Amplitude des an der Leitung 26 auftretenden Signals und 0 der Phasenwinkel des an der Leitung 26 auftretenden Signals in Bezug auf das an der Leitung 32 auftretende Signal. Über die Leitung 32 gelangt ein Bezugssignal von der Quelle 10 zum Kosinus-Demodulator 30, der den Kosinus des Phasenwinkels der beiden Eingangssignale bestimmt. Der Kosinus-Demodulator ist in der üblichen, allgemein bekannten Weise aufgebaut. Beispielsweise kann hierfür der Motorola-Synchron-Detektor Nr. MC1496 verwendet werden.

Wie aus der nachfolgend noch zu beschreibenden Funktionsweise hervorgeht, weist das an der Leitung 34- auftretende Signal einen im wesentlichen logarithmischen Verlauf auf. Es wird ein abgewandelter logarithmischer Umsetzer 36 verwendet, der das logarithmische Signal in ein lineares Signal umsetzt und das lineare Signal an Ausgängen 38 bereitstellt. Mit den veränderlichen Widerständen 40 und 42 wird der Umsetzer 36 voreingestellt, was dazu beiträgt, eine äusserst gute Linearität während des Messvorgangs sicherzustellen, wie dies anhand der Fig. 2 nachfolgend noch beschrieben werden wird.

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In Pig. 2 ist eine spezielle Schaltung für den modifizierten logarithmischen Umsetzer 36 dargestellt. Die Signale vom Kosinus-Demodulator, die an der Leitung 34 auftreten, werden über einen Widerstand 44 dem Eingang eines Operationsverstärkers 46 zugeführt. Der Transistor 48, dessen Basis mit Masse verbunden ist, liegt im Rückkoppelkreis des Operationsverstärkers 46. Die Spannungs-Strom-Kennlinien des Transistors 48 weisen einen im wesentlichen logarithmischen Verlauf auf und dadurch, dass der Transistor 48 im Rückkoppelkreis liegt, bildet die erste Stufe des logarithmischen Umsetzers einen logarithmischen Verstärker, so dass das Ausgangssignal des loga- . rithmischen Verstärkers proportional dem Numerus der Eingangsspannung an der Leitung 34- ist. Der veränderliche V/iderstand 40 liegt mit einem Anschluss an den Klemmen 50. Mt dem Abgriff 52 des veränderlichen Widerstandes 40 ist ein Widerstand 54 verbunden, dessen anderer Anschluss mit dem Eingang der logarithmischen Verstärkerstufe in Verbindung steht. Durch Änderung der Lage des Abgriffes 52 wird eine bestimmte Vorspannung zu dem an der ^eitung 34 auftretenden Eingangssignal addiert. Diese vorgegebene Vorspannung bewirkt in hohem Masse eine sehr gute lineare Beziehung zwischen dem bereitgestellten Ausgangssignal und dem gemessenen Abstand über einen Teil des tatsächlichen Messbereiches hinweg. Die zuvor beschriebene Verwendung eines Transistors im Rückkopplungsweg eines Operationsverstärkers ist allgemein bekannt, um eine logarithmische Verstärkungskennlinie zu erreichen. Die Addition einer vorgegebenen Vorspannung zu dem im wesentlichen logarithmischen Eingangssignal ist jedoch neu und sehr wichtig, um einen sehr guten linearen Zusammenhang zwischen dem gemessenen Abstand und dem erzeugten Ausgangssignal zu schaffen. Nachfolgend soll die Massnahme, wie dieser sehr gute lineare Zusammenhang erreicht wird, beschrieben werden.

Die zweite Stufe des logarithmischen Umsetzers weist einen Operationsverstärker 56 auf und bildet eine'Spannungsfolgerstufe. Diese Stufe trennt das Ausgangssignal von der logarithmischen

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Verstärkerstufe und schafft ein Ausgangssignal, das genauer dem Ausgangssignal der logarithmischen Verstärkerstufe folgt, und zwar unabhängig von der Impedanz, mit der der Operationsverstärker 56 verbunden ist.

Der Operationsverstärker 58 wird als Summierverstärker zum Verstärken der Ausgangssignale des Operationsverstärkers 56 eingesetzt. Ein mit der Versorgungsquelle über die Anschlüsse 60 verbundener veränderlicher V/ider stand 42 liefert über den mit dem Widerstand 63 verbundenen Abgriff 62 eine veränderliche Vorspannung an den Eingang des Operationsverstärkers 58. Diese veränderliche Vorspannung wird zum Ausgangssignal vom Verstärker 56 addiert und ermöglicht, dass das Ausgangssignal auf eine Null-Anzeige einjustiert bzw. eingestellt werden kann. Durch Einstellen des veränderlichen Widerstands 42 wird das NuIl-Ausgangssignal an den Klemmen 38 für einen ausgewählten Nulloder Bezugsabstand, von dem aus die Bewegung des Gegenstandes gemessen werden soll, bereitgestellt. Der veränderliche Widerstand 64 im Rückkoppelkreis des Verstärkers 58 dient der Einstellung des Verstärkungsgrades für den Verstärker 58. Durch Einstellen des Verstärkungsgrades mittels des veränderlichen Widerstands 64 erhält man eine Amplitude der Ausgangsspannung, die mit dem vom Null-Bezugspunkt aus gemessenen Abstand in direkter Beziehung steht. Der Operationsverstärker 66 ist ein invertierender Verstärker mit einer Tiefpass-Filterung. Diese Filterung unterdrückt eine Welligkeit, die auf Grund des Hochfrequenzsignales an einer der vorangehenden Stufen auftreten kann. Dass der Verstärker 66 eine Invertierung vornimmt, ist deshalb erforderlich, weil die Ausgangsspannung von den Klemmen 38 mit zunehmendem, gemessenem Abstand ebenfalls zunimmt.

Um die'Funktionsweise der Erfindung leichter verstehen zu können, soll zunächst die Arbeitsweise eines induktiven Messwandlers, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, beschrieben werden. Der Messwandler ist in Fig. 3 niit cLeni Bezugszeichen 22 versehen. Ein induktiver Messwandler besitzt Impedanz-Kennlinien, die

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sich in erster Linie in Abhängigkeit von der Art des Gegenstandes, dessen Abstandsänderung abgefühlt werden soll, verändert. Venn beispielsweise ein Gegenstand aus einem magnetischen Werkstoff in die Nähe des induktiven Messwandlers gebracht wird, erhöht sich normalerweise die induktive Reaktanz des Messwandlers. Wenn dagegen der Gegenstand aus einem nicht-magnetischen Werkstoff besteht, nimmt die induktive Reaktanz normalerweise ab. Die höhere Permeabilität des magnetischen Werkstoffes addiert sich zur Selbstinduktivität des induktiven Messwandlers und erhöht die induktive Reaktanz. Die in der Oberfläche des magnetischen Werkstoffs induzierten Wirbelströme erzeugen jedoch ein entgegengesetzt wirkendes magnetisches PeId und verringern die induktive Reaktanz. Manchmal werden jedoch auch Wirbelströme in der Oberfläche des magnetischen Werkstoffs induziert, die einen Wirbelstrom-Effekt verursachen, der der Wirkung der ansteigenden Selbstinduktivität des Messwandlers entgegengesetzt gerichtet ist. Bei magnetischen Werkstoffen kann man daher also nur ganz allgemein angeben, dass die induktive Reaktanz des Messwandlers bei Annäherung des magnetischen Werkstoffs an den Messwandler ansteigt.

Um das Betriebsverhalten und die Punktionsweise eines induktiven Messwandlers zu analysieren und zu beschreiben, ist es vorteilhaft, diesen in Analogie zu einem Lufttransformator zu setzen. Pig. 3 stellt einen üblichen induktiven Messwandler 22 dar, der die Abstandsänderung zwischen sich und einem Metallgegenstand 24 misst. Pig. 4 zeigt eine zu Pig. 3 analoge Lufttransformator-Schaltung. Die Impedanz Z, die sich mathematisch durch die in der in Fig. 4 dargestellten Schaltung enthaltenen Ausdrücke beschreiben lässt, schafft eine Beziehung zwischen der physikalischen Wirkung bei der Bewegung des Gegenstandes 24 und der Impedanz des induktiven Messwandlers 22. Die äquivalente Induktivität des Gegenstandes 24 wird mit L_Q und dessen Widerstand mit R bezeichnet. Die Selbstinduktivität des Messwandlers 22 wird mit L^ und dessen innerer Widerstand mit IL. bezeichnet. Obgleich die Induktivität und der

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Widerstand im Ersatz-Stromkreis des Gegenstandes nicht gemessen werden kann, so drückt sich das Vorhandensein der Induktivität und des Widerstandes in den ohm'sehen und Blindkomponenten der Impedanz der Primärwicklung des Lufttransformators aus. Die Gegeninduktivität M zwischen den Induktivitäten L, bzw. L der Primär- und Sekundärwicklung steht mit der räumlichen Abstandsänderung zwischen dem Messwandler 22 und dem Gegenstand 24 im Zusammenhang. Die gewünschte Beziehung lässt sich durch bekannte Verfahren für die Schaltungs- und Ή etzwerkuntersuchungen herleiten. Durch Anwendung dieser Beziehung ist es möglich, eine Anzeige der relativen räumlichen Versetzung zwischen dem Messwandler und dem Gegenstand lediglich durch Messen der Impedanz der Primärwicklung zu erhalten.

Bei der Beziehung zwischen der Impedanz und der Lageänderung ist festzustellen, dass der Kopplungskoeffizient die signifikanteste Veränderliche bei der Bestimmung der Abstandsänderung zwischen dem Gegenstand 2Ά- und dem Messwandler 22 ist. Der Kopplungskoeffizient, der in der weiter unten angegebenen Formel mit K bezeichnet wird, steht allgemein in Beziehung zur Gegeninduktivität M und der Magnetfluss-Verkettung zwisehen der Primär- und Sekundärwicklung des Lufttransformators. Wenn der Gegenstand 2^L\- aus nicht-magnetischem Werkstoff besteht, ergibt sich die Impedanz der Primärwicklung, die sich aus der Analogie zu einem Lufttransformator herleiten lässt, durch die. folgende Gleichung:

Z = jwL_t(1-K²) (Gleichung 2)

Diese Gleichung bestimmt sich auf Grund bekannter Verfahren und Überlegungen der Schaltungstechnik und Physik. In Fig. 5 ist die empirische Bestimmung des K-Wertes für einen nichtmagnetischen Gegenstand und einen spiralförmigen induktiven Messwandler durch die gestrichelte Kurve 70 dargestellt. Diese Kurve lässt sich näherungsweise durch den folgenden mathematischen Ausdruck beschreiben:

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— 1'', —

IPs
K = 1,4 ~ d (Gleichung 3)

Hierbei ist s der Abstand zwischem dem Messwandler und dem Gegenstand und d der effektive Durchmesser der Spiralspule des induktiven Messwandlers. Der effektive Durchmesser einer Spiralspule ist etwa O,77mal dem Aussendurchmesser der Spule. Aus Gleichung 3₅ die den empirischen Daten etwa entspricht, ergibt sich, dass sich der Kopplungskoeffizient K mit der Abstandsänderung logarithmisch ändert. Die Kurve 72 in Fig. 5 ist die Kurve, die man erhält, wenn die Gleichung 3 graphisch dargestellt wird. Aus Pig. 5 ergibt sich, dass die empirisch gemessenen Werte für K, die die Kurve 70 ergeben, etwa während der ersten 30 % des effektiven Messbereiches für die Abstandsänderung unter der die Gleichung 3 darstellenden Kurve 72 liegpn, wogegen bei den übrigen 70 % des effektiven Messbereichs diese empirisch gemessenen Werte für K über der Kurve 72 liegen. Der effektive Messbereich liegt normalerweise in der Grossen-Ordnung des Durchmessers der Messwandlerspule.

Um zu zeigen, wie eine Änderung von K eine Änderung der Impedanz des Messwandlers gemäss Gleichung 2 bewirkt, ist es erforderlich, sich die ebenfalls in Fig. 5 dargestellte Kurve anzu-

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sehen, die den Verlauf von K wiedergibt. Die Kurve 7^ gibt die Quadratwerte der empirischen Kurve 70 und die Kurve 75 gibt die Quadratwerte der mathematischen Kurve 72 wieder. Aus der Impedanz-Formel gemäss der zuvor beschriebenen Gleichung 2 ergibt sich, dass die Impedanz des induktiven Messwandlers·

sich proportional zu 1-K ändert, und die Kurve- dieser proportionalen Impedanz ist in Fig. 6 durch die Kurven 76 und 78 dargestellt. Die Kurve 76 zeigt die Impedanzbeziehung für

2
1-K , wobei K die Werte der in Fig. 5 dargestellten empirischen Kurve 70 sind, und die Kurve 78 zeigt die Impedanzbehiehung

2
für-. 1-K , wobei K die mathematisch errechneten Werte gemäss der in Fig. 5 dargestellten Kurve 72 sind. Die Kurven in Fig. 6 geben also die Impedanz des Messwandlers als Funktion der Abstandsänderung zwischen dem Messwandler und einem nicht-magne-

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tischen Gegenstand 24 wieder. Wenn der Gegenstand 24· aus magnetischem Werkstoff besteht, so gibt die Gleichung 2 lediglich einen allgemeinen Verlauf der Impedanz wieder, da die Selbstinduktivität L^ des Messwandlers 22 auf Grund ansteigender Permeabilität - wie zuvor erläutert - nicht mehr konstant ist» Die grundsätzliche Beziehung der Kurve 76 in Fig. 6 gilt jedoch auch für magnetische Werkstoffe, weil die ansteigende Selbstinduktivität sich bei Abstandsänderungen im Nahbereich der Spule lediglich zu dem Kurvenbereich beim Anfangsteil der Kurve 76 zuaddiert und daher die dargestellten Beziehung nicht ändert.

Bei Vergleich der in Pig. 6 dargestellten Kurven 76 und 78 zeigt sich, dass die Impedanzbeziehung für das empirische Betriebsverhalten eines induktiven Messwandlers der Kurve 76 folgt-, wenn jedoch dieses Betriebsverhalten der gewünschten mathematischen Beziehung folgt, wird die Impedanz durch die Kurve 78 wiedergegeben. Wie zuvor bereits erläuert, ist die mathematische Näherung von K in Gleichung 5 logarithmisch und die Kurve 78 hat daher auch einen logarithmischen Verlauf. Da logarithmische Funktionen sehr gut durch elektrische Komponenten angenähert werden können, wenn die tatsächliche Kurve 76 der mathematischen Kurve 78 in Fig. 6 angenähert wird, kann ein elektrisches System geschaffen werden, um einen sehr guten linearen Zusammenhang zwischen der Impedanzkennlxnie des Messwandlers und der gemessenen Distanz sicherzustellen. Gemäss der vorliegenden Erfindung erhält man diese gewünschte, sehr gute lineare Beziehung dadurch, dass eine Einrichtung vorgesehen wird, wodurch die tatsächliche Kennlinie des Messwandlers proportional zu der in Fig. 6 dargestellten, gewünschten Kurve 78 verläuft.

Die sehr gute lineare Beziehung zwischen einem Teil der tatsächlichen und der mathematischen Kurve wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass zum induktiven Messwandler 22 ein Kondensator 100 parallel geschaltet wird, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Grosse des parallel zum induktiven

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Messwandlers 22 parallel liegenden Kondensators 100 ist selir wichtig, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen. Um eine sehr gute lineare Beziehung zwischen dem gemessenen Abstand und dein Ausgangssignal zu erreichen, wird für nichtmagnetische Werkstoffe ein Kondensator verwendet, dessen Kapazität 70 % oder weniger als 100 % des Kapazitätswertes aufweist, der erforderlich ist, um zusammen mit dem induktiven Messwandler bei Frequenz der Hochfrequenzquelle 10 eine Eesonanz ζμ. erhalten. Für magnetische Werkstoffe liegt die Kapazität des verwendeten Kondensators zwischen 100 % und 130 % des Kapazitätswertes, der erforderlich ist, um bei der Frequenz der Hochfrequenzquelle 10 zusammen mit dem induktiven Messwandler 22 Resonanz zu erreichen. Dadurch, dass die Wahl der Kapazität kritisch ist, werden oft Experimente und Tests erforderlich sein, um den genauen Wert des Kondensator, der in die Schaltung eingefügt werden muss, zu bestimmen. Normalerweise liegt der bevorzugte Bereich für diesen Kondensatorwert etx'/a zwischen 80 % und 90 % für nicht-magnetische Werkstoffe und etwa zwischen 110 % und 120 % für magnetische Werkstoffe, wobei die besten Ergebnisse üblicherweise bei etwa 80 % bzw. 120 % erhalten werden.

Anhand der Fig. 7 soll die Wirkung des parallel zum induktiven Messwandlers 22 liegenden Kondensators 100 erläutert werden. Die Kurven 80, 82 und 84 geben die Minderung der Impedanz des aus den parallel zueinander liegenden induktiven Messwandlers 22 und des Kondensators 100 bestehenden Schaltungsteil in Abhängigkeit des ausgewählten Kapazitätswertes wieder. Die Kurve 80 zeigt den Verlauf der Impedanz, wenn sich der Gegenstand sehr nahe am Messwandler 22 befindet, die Kurve 82 zeigt den Verlauf, wenn sich der Gegenstand 24mittel weit . vom Messwandler 22 entfernt befindet, und die Kurve 84 zeigt den Verlauf der Impedanz, wenn sich der Gegenstand 24 weiter vom Messwandler 22 entfernt befindet. Bei.Vergleich der relativen Impedanzänderungen an der senkrechten Linie mit 80 % in Fig. 7 lässt sich ersehen, dass zwischen den Kurven 84 und 82 proportional

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grössere Impedanzänderungen auftreten als zwischen den Kurven 82 und 80,im Vergleich zu den gleichen proportionalen Änderungen in kleineren Kondensatorwerten. Befindet sich der Gegenstand 24-nahe am Messwandler 22, so wird die induktive Reaktanz des Messwandlers für nicht-magnetische Werkstoffe verringert, wie dies zuvor erläutert wurde, wodurch sich ein unter der Resonanzbedingung liegender Zustand mit entsprechender kleiner merklicher Erhöhung der Impedanz ergibt. Wenn sich jedoch der Abstand vergrössert, so ist die abgefühlte induktive Reaktanz der Spule etwa gleich der der Spule allein und es tritt ein Zustand ein, der in der Nähe der Resonanz liegt, wodurch sich eine entsprechende Erhöhung der Impedanz ergibt.

Indem man die Kapazität so wählt, dass sie einen vorgegebenen Prozentsatz des für die Resonanz erforderlichen Kapazitätsxvertes darstellt, erhält man ein wirkungsvolles Mittel, um die Kurve, die die Impedanz.dss parallel miteinander verbundenen Messwandlers und der Kapazität wiedergibt, proportional in Übereinstimmung mit einem signifikanten Teil der in Fig. 6 dargestellten Kurve 78 zu machen. Bei kleinen Abständen zwischen dem Messwandler und dem Gegenstand ändert sich die Induktivität des Messwandlers auf Grund des Gegenstandes. Diese Induktivitätsänderung verschiebt die Impedanzkennlinie des Schaltungsteils, der aus dein Messwandler und dem dazu parallel liegenden · Kondensator besteht, weiter vom Resonanzzustand weg, so dass dadurch die effektive Parallelimpedanz abnimmt. Auf diese Weise kommt die Kurve, die die Parallelimpedanz des Messwandlers und des Kondensators darstellt, in Übereinstimmung mit der · Proportionalbeziehung bei etwa den ersten 30 % der Kurve 78, d. h. die Kurve 76 in Pig. 6 verschiebt sich auf Grund des parallel zum Messwandler geschalteten Kondensators 100 etwa so, dass sie bei den ersten 30 % der Kurve 78 mit dieser übereinstimmt. Daher wird ein tatsächlich logarithmisches Ausgangssignal bei diesem Kurvenbereich erreicht und man erhält eine sehr gute Übereinstimmung zwischen der tatsächlichen und der theoretischen Impedanskurve.

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Wenn der Gegenstand 24 magnetisch ist, so ergibt sich eine entsprechende Wirkung, wenn die Kapazität des Kondensators 100 so gewählt ist, dass sie um einen bestimmten Prozentsatz grosser als die für die Resonanz erforderliche Kapazität ist. Wenn der magnetische Gegenstand 24 nahe bei dem Messviandler 22 liegt, wird die effektive Impedanz des Schaltungsteils, der aus dem Kondensator 100 und dem Messwandler 22 besteht, verringert, da sich ein Zustand ergibt, der weiter vom Resonanzzustand abliegt, weil der magnetische Werkstoff die induktive Reaktanz des Messwandlers vergrössert. Dieser Effekt bewirkt, dass die Kurve, die die Parallelimpedanz des Messwandlers und des Kondensators darstellt, bei etwa den ersten J>0 % der logarithmischen Kurve 78 mit dieser in proportionaler Übereinstimmung kommt.

Es hat sich weiter gezeigt, dass durch Zufügen des Kondensators 100 die Empfindlichkeit des Messystems verbessert wird, d. h., dass die Impedanzänderung in Abhängigkeit von der Abstandsänderung über den effektiven Messbereich hinweg besser verteilt, also ausgeglichener ist. Dies lässt sich anhand der Fig. 6 erklären, aus der ersichtlich ist, dass die Kurve 78 weniger steil verläuft und über den Messbereich hinweg die Impedanzänderungen in Abhängigkeit von den Abstandsänderungen besser wiedergibt. Die Kurve 76 zeigt an einigen Stellen sehr grosse Impedanzänderungen in Abhängigkeit von den AbStandsänderungen, in anderen Bereichen treten jedoch nur sehr geringe Impedanzänderungen bei grossen Abstandsänderungen auf. Pig. 7 zeigt eine tatsächliche Kurve für die Erhöhung der Empfindlichkeit. Die Erhöhung der Empfindlichkeit drückt sich in Fig. 7 dadurch aus, dass der Abstand zwischen den Kurven 80, 82 und 84 beispielsweise beim Prozentwert 80 als !Punktion des Kapazitätswertes grosser ist. In Tabelle I sind zum Vergleich die tatsächlichen Werte der höheren Empfindlichkeit auf Grund der hier beschriebenen Verwendung des Kondensators 100 und die Werte angegeben, die sich ergeben, wenn der Kondensator 100 nicht verwendet wird.

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	Tabelle I	Prozentuale Änderung
Abstand	Impedanz ohne Kondensator	27 %
O	39,2	4,6 %
0,025	49,9	2,4 %
0,050	52,3
	53,6	Prozentuale Änderung
Abstand	Impedanz mit Kondensator	120 %
0	97,3	19,8 %
0,025	214,3	12,7 %
0,050	267,2
	306

Anhand der Tabelle I zeigt sich also, dass durch die erfindungsgemässe Verwendung des Kondensators die Empfindlichkeit erhöht wird, und dass das Messystem eine genaue Anzeige des gemessenen Verschiebungsabstandes ermöglicht.

Durch Verwendung des Kondensators 100 ergibt sich weiterhin ein thermisch stabiles System zur Messung von Abständen. Temperatur-Schwankungen ändern den Widerstandswert des Messwandlers, wodurch auch die Impedanzkennlinie des Messwandlers verändert wird. Darüberhinaus ändern sich bei Temperaturschwankungen auch die Widerstandseigenschaften und die magnetischen Eigenschaften des Gegenstandes und diese Änderungen ergeben Impedanzänderungen des Messwandlers. Durch richtige Wahl der Kapazität des Kondensators 100 kann eine thermische Kompensation für diese Faktoren ebenfalls geschaffen v/erden. Normalerweise ergibt der Kondensatorwert, der für eine verbesserte Linearität und Empfindlichkeit ausgewählt wird, auch eine Temperaturkompensation. Wenn das;System insbesondere so ausgebildet sein soll, dass es die eine oder die andere Eigenschaft des Systems verbessert, d. h. dass es die Linearität und Empfindlichkeit, oder die Temperaturkompensation verbessert, so wird durch den Kapazitätswert, der

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zur Verbesserung einer Eigenschaft ausgewählt wird, auch die andere Eigenschaft verbessert. Die vorliegende Erfindung schafft also die Möglichkeit, ein System mit besserer Funktionsweise und besserem Betriebsverhalten zu schaffen, was bisher bei bekannten Systemen nicht möglich war.

Anhand der Fig. 8 soll nachfolgend erläutert werden, wie durch den Kondensator 100 eine Temperaturkompensation erreicht wird. In Fig. 8 sind die Vektoren 86 und 88 dargestellt. Der Vektor 86 stellt einen Bezugsvektor dar, der de.n Bezugszweig 18 im Signalphasen-Netzwerk 12 gemäss Fig. 1 zugeordnet ist. Bei diesem Beispiel wird angenommen, dass der Bezugszweig 18 rein ohm.¹ sch ist, so dass der Vektor 86 den Phasenwinkel ITuIl aufweist. Der Vektor 88 ist der Vektor, der dem mit dem zu messenden Abstand in Beziehung stehenden Zweig 20 des Signalphasen-ITetzwerks 12 zugeordnet ist. Der Vektor 88 schliesst mit dem Vektor 86 einen Phasenwinkel 0 ein. Der Phasenwinkel 0 ergibt sich aus dem komplexen Widerstand des Messwandlers 22 und des Kondensators 100 mit dem von der Entfernung abhängigen Widerstand. 20. Es sei nochmal in Erinnerung gerufen, dass es Aufgabe des Kosinus-Demodulators ist. ein Aasgangssignal zu schaffen, das proportional dem absoluten Betrag des Vektors 86 mal Kosinus 0° minus dem Absolutbetrag des Vektors 88 mal Kosinus 0 ist. Das Ausgangssignal des Kosinus-Demodulators wird in Fig. 8 im Falle des Vorliegens dieser Vektoren durch den Vektor 90 dargestellt. Der Vektor 90 stellt also ein Signal dar, das dem abgefühlten Abstand zwischen dein Messwandler 22 und dem Gegenstand 24 entspricht. Gerade dieser Vektor 90 soll unabhängig von Temperatureinflüssen gehalten werden, wenn der Abstand gleich bleibt.

In Fig. 9 ist der Vektor 88 als Summe seiner beiden Vektorkomponenten, nämlich als Summe der reellen Komponente 88 und der Blindkomponente 88„ dargestellt. Die Addition der Vektor-

X^ el

komponente 88 __Q und 88^₀ ergibt den resultierenden Vektor 88.

J?C Jl el

Weiterhin ist in Fig. 9 ein Vektor 88' eingezeichnet, der die

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Änderung des Vektors 88 über dem vom Abstand abhängigen Widerstand 20 als Folge einer Temperaturänderung wiedergibt, wenn der Kondensator 100 für die Temperaturkompensation vorgesehen ist. Bei einer Temperaturänderung geht der Vektor 88 beispielsweise aus der durch das Bezugszeichen 88 gekennzeichneten Lage in die durch das Bezugszeichen 88' gekennzeichnete Lage über. Der Vektor 88' ist ebenfalls in eine reelle Komponente 88' _Q und eine Blindkomponente 88' „ aufgeteilt. Bei Temperaturanderungen ist anhand der Vektoren 88 und 88' ersichtlich, dass sich die entsprechenden Phasenbeziehungen verschieben und sich die jeweiligen Absolutwerte ändern. Mit einem geeigneten Kapazitätswert für den Kondensator 100 können diese verschiedenen Änderungen im Gesamtergebnis im wesentlichen eliminiert werden. Wenn sich der Betrag und die Phase des Vektors ändert, folgt der resultierende Vektor 88' einer Linie 911 die senkrecht auf dem Vektor 86 steht. Da Temperaturänderungen bewirken, dass der Vektor einer Linie, welche senkrecht auf den Vektor 86 steht, folgt, ergibt sich, dass der Betrag des Vektors 88 mal seinem Kosinus immer konstant ist, wodurch sich ein konstanter Vektorwert 90 ergibt, wenn der Vektor 88 vom Vektor 86 abgezogen wird. Durch Wahl eines Kondensators 100 mit den angegebenen Kapazitätswerten wird also ein berührungsloses Abstandsmess-System geschaffen, das auch gegenüber Temperatureinflüssen praktisch unempfindlich ist.

Die vorausgegangene Diskussion hat gezeigt, dass durch geeignete Wahl des Kapazitätswertes für den Kondensator 100 eine sehr gute linaere Beziehung zwischen der Messwandlerimpedanz und der gewünschten logarithm!sehen Kennlinie, die durch mathematische Untersuchungen nahegelegt ist, erreicht werden kann. Diese lineare Beziehung betrifft jedoch hauptsächlich nur die ersten 30 % der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Kurven, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Es ist daher notwendig, Mittel und Einrichtungen vorzusehen, um die lineare Beziehung auch bei den übrigen 70 % dieser Kurven sicherzustellen. Eine solche Einrichtung ist der modifizierte logarithmische Umsetzer, der zuvor im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde. In Fig. 2

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ist der veränderliche Widerstand 40 dargestellt, der in Eingang des Operationsverstärkers 46 eine Vorspannung bereitstellt. Durch richtige Einstellung der Vorspannung kann das logarithm!sehe Ausgangssignal des Operationsverstärkers 46 eng an die logarithmische Kurve angeglichen werden, die für die übrigen ^Q % des effektiven Entfernungsmessbereichs gewünscht wird.

Die Kurve 92 in Fig. 10 gibt den gewünschten Kurvenverlauf des vorliegenden berührungslosen Abstandsniess-Systens wieder, die sich dadurch ergibt, dass ein Kondensator 100 mit einem Wert in den angegebenen Bereichen verwendet wird, und dass die Vorspannung am veränderlichen Widerstand 40 des logarithmischen Umsetzers auf den richtigen Wert eingestellt wird. Die Kurve 92 zeigt, dass bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Summe der am Eingang des logarithmischen Umsetzers auftretenden Spannungen genauer einer logarithmischen Beziehung folgt. Die Kurve 92 gibt wieder, dass an den Ausgängen 38 ein genau lineares Ausgangssignal erzeugt wird, so dass eine sehr gute lineare Beziehung zwischen dem gemessenen Abstand und dem erzeugten Ausgangssignal sichergestellt ist. Die Kurven 94 und 96 zeigen nicht-logarithmische Beziehungen, die dann auftreten, wenn die am Eingang des Umsetzers angelegte Vorspannung nicht richtig ist.

Anhand der !'ig. 1 und 2 soll nachfolgend das Verfahren, wie das vorliegende System verwendet und justiert wird, beschrieben werden. Bevor das System den Messvorgang ausführt,wird ein Kapazitätswert für den Kondensator 100 ausgewählt und der induktive Messwandler 22 wird in eine Maschine oder ein Gerät eingesetzt. Ein Mikrometer oder ein anderes empfindliches Messinstrument misst den Abstand zwischen dem Gegenstand 24 und dem: Messwandler. Der Gegenstand wird in die am nächsten liegende Stellung oder die Bezugsstellung gebracht, die von dem System gemessen v/erden soll. Der die Vorspannungsquelle darstellende veränderliche Widerstand 40 ist zunächst in eine

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Mittelstellung eingestellt. Der die Bezugsspannungsquelle darstellende, veränderliche Widerstand 42 ist so eingestellt, dass an den Ausgangsklemmen 38 alle Spannungswerte auftreten, diese Spannung wird jedoch gewöhnlich Null sein, um die Bezugsstellung anzugeben. Der Gegenstand, dessen Abstand gemessen werden soll, wird dann entsprechend dem Mikrometer in einen vorgegebenen, gewünschten grössten Messabstand gebracht. Dann wird der Widerstand 40 zur Linearitätseinstellung so eingestellt, dass an den Klemmen 38 eine maximale Ausgangsspannung auftritt, die in irgendeiner ausgewählten V/eise mit dem maximalen effektiven Messabstand in Beziehung steht. Der Gegenstand wird dann in eine zwischen der Bezugs- und Maximalstellung liegende Zwischenstellung gebracht und die Ausgangsspannung an den Klemmen 38 wird festgestellt. Die Ausgangsspannung für die Zwischenstellung sollte in direkter Beziehung zur maximalen Ausgangsspannung stehen, wenn der Abstand des Objektes 24 den maximalen effektiven Messabstand aufweist. Wenn die Spannung nicht die gewünschte Beziehung auf v/ei st, wird der Widerstand 64, mit dem. der Verstärkungsgrad eingestellt wird, so eingestellt, bis das richtige Verhältnis vorliegt. Der gesamte Vorgang wird, wenn dies erforderlich ist, mehrmals wiederholt. Nachdem mehrere dieser Justiervorgänge durchgeführt worden sind, ist das System richtig eingestellt und zeigt die zuvor beschriebenen Vorteile. Wenn sich herausstellt, dass durch blosse Einstellung der Spannungsquellen und des Widerstandes für den Verstärkungsfaktor das gewünschte Betriebsverhalten nicht erreicht wird, muss der Kapazitätswert des Kondensators 100 etwas verändert und das Einstellverfahren wiederholt werden. Nachdem der richtige Kapazitätswert für den Kondensator 100 gefunden und die richtige Einstellung des Systems durchgeführt worden ist, ist das System in der gewünschten Anwendungsform zum Messen bereit.

Auf Grund der gemachten Ausführungen ist also ersichtlich, dass das berührungslose Abstandsmess-System mit hoher Genauigkeit arbeitet. Das erfindungsgemässe System schafft eine äusserst

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gute Linearität zwischen der erzeugten Ausgangsspannung und dem vom Messwandler gemessenen Abstand. Da das System recht unempfindlich gegen TemperaturSchwankungen ist, wird die gute Linearität über einen weiten Temperaturbereich hinweg aufrechterhalten. Darüberhinaus weist das System eine hohe Empfindlichkeit und Auflösung über den effektiven Messbereich hinweg auf. Die zuvor erläuterten, gegenüber bekannten Messystemen erreichen Vorteile und Verbesserungen ergeben ein Messysteia, dessen Ausgangssignal weniger als 0,2 % von dem tatsächlichen Abstand der Messung abweicht. Dies ist eine Auflösung und eine Linearität, die besser ist, als man mit den meisten bekannten Messeinrichtungen erreicht.

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Claims

Patentansprüche

Abstandsmess-System mit einer Signalquelle, einem mit der Signalquelle in Verbindung stehenden Messwandler, der eine Impedanz besitzt, welche sich in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Messwandler und einem Gegenstand, der in der Nähe des Messwandlers die Impedanz desselben beeinflusst, ändert und einer mit dem Messwandler in Verbindung stehenden Steuerschaltung, die die Impedanzänderungen des Messwandlers feststellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (12, 30, 36) eine Anordnung (36), die ein in linearer Beziehung zum Abstand zwischen dem Messwandler (22) und dem Gegenstand' (24) stehendes Ausgangssignal liefert, und ein Schaltungsbauteil (100) aufweist, das die durch TemperaturSchwankungen hervorgerufenen Einflüsse eliminiert und die Empfindlichkeit des Messwandlers (22) erhöht.
2. Reaktives Abstandsmess-System mit einer Hochfrequenzsignalquelle, einem Signalphasen-Netzwerk, das eine Bezugsimpedanz und eine vom Abstand abhängige Impedanz aufweist, die beide mit der Hochfrequenzsignalquelle in Verbindung stehen, wobei die vom Abstand abhängige Impedanz einen Messwandler aufweist, der eine Impedanz darstellt, welche sich in Abhängigkeit von dem zwischen dem Messwandler und einem Gegenstand abgefühlen Abstand ändert, gekennzeichnet durch eine mit der vom Abstand abhängigen Impedanz (20) und.mit - der Bezugsimpedanz (18) in Verbindung stehende Steuerschaltung (30, 36, 100) , die ein Ausgangssignal lie-. fert, welches in Bezug auf den Abstand zwischen dem Messwandler (22) und dem Gegenstand (24) im wesentlichen linear ist und die die Impedanz der vom Abstand abhängigen Impedanz (20) im wesentlichen unempfindlich gegenüber Temperatureinflüsse macht.

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3. Abstandsmess-System nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (30, 36, 100) einen Schaltungsteil (100) aufweist, der eine Temperaturkompensation über den vom Messwandler (22) gebildeten Impedanzbereich, sowie eine Linearitätskompensation für die vom Abstand abhängende Impedanz (20) über einen Teil des vom Messwandler (22) gebildeten Impedanzbereich schafft.
M-. Abstandsmess-System nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Schaltungsteil (36) vorgesehen ist, das eine Linearitätskompensation über den übrigen Bereich des vom Messwandler (22) gebildeten Impedanzbereichs schafft.
5· Abstandsmess-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzänderungen des Messwandlers (22) etwa logarithmisch verlaufen.
6. Abstandsmess-System nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet,' dass der Messwandler (22) eine Induktivität mit einer nahezu logarithmischen Impedanzänderungskennlinie und das erste Schaltungsteil (100) ein Kondensator ist.
7. Abstandsmess-System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (100) einen Kapazitätswert aufweist, der etwa zwischen 70 % und unter 100 % des Kapazitätswertes liegt, der erforderlich ist, um für die Signalfrequenz einen Resonanzkreis mit der Spule allein zu bilden.
8. Abstandsmess-System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (100) einen Kapazitätswert auf-

''■ weist, der zwischen einem Wert über 100 % und etwa 130 % des Kapazitätswertes liegt, der erforderlich ist, um für die Signalfrequenz einen Resonanzkreis mit der Spule allein zu bilden.

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9· Abstandsmesε-System nach. Anspruch. 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (30, 36, 100) eine Schaltungsstufe (30), die eine Differenzkomponente der beiden, in Phase gebrachten Signale von der vom Abstand abhängigen Impedanz (20) bzw. von der Bezugsimpedanz (18) bestimmt, und eine Schaltungsstufe (36) aufweist, die die Differenzkomponente umwandelt.
10. Abstandsmess-System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzänderungen des Messwandlers (22) nahezu logarithmisch sind.
11. Abstandsmess-System nach Anspruch 9·» dadurch gekennzeichnet, dass der Messwandler (32) eine Induktivität mit nahezu logarithmischer Impedanz-Änderungskennlinie, das erste Kompensations-Schaltungsteil (100) ein Kondensator ist und das zweite Kompensations-Schaltungsteil eine Vorspannung liefert.
12. Abstandsmess-System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalphasen-Netzwerk eine Impedanzbrücke mit vier Zweigen aufweist und die vom Abstand abhängige Impedanz (20) bzw. die Bezugsimpedanz (18) zwei Zweige der Impedanzbrücke darstellen.
13· Abstandsmess-System .nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzbrücke mit vier Zweigen zwei Impedanzzweige mit Jeweils ohm¹ sehen V/iderständen (14, 16) und der Bezugsimpedanzzweig einen ohm¹sehen Widerstand (18) aufweist, dass die Schaltungsstufe (30), die die Differenzkomponente bestimmt, eine Kosinus-Demodulator enthält, dass die Schaltungsstufe (36), die die Differenz- ; komponente umwandelt, ein logarithmischer Verstärker ist, dass der zweiten Kompensations-Schaltungsteil (40, 42) mit dem Kosinus-Demodulator und dem logarithmischen Verstärker in Verbindung steht, und dass der Messwandler (22)

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eine Spule ist.
14. Abstandsmess-System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (100) einen Kapazitätswert aufweist, der zwischen etwa 70 % und etwa 100 % des Kapasitätswertes liegt, der erforderlich ist, um für die Signalfrequenz einen Eesonanzkreis mit der Spule allein zu bilden.
15· Abstandsmess-System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (100) einen Kapazitätswert auf-•weist, der zwischen etwa 100 % und etwa 130 % des Kapazitätswertes liegt, der erforderlich ist, um für die Signalfrequenz einen Eesonanzkreis mit der Spule allein zu bilden.
16. Verfahren zum Messen von Abständen zwischen einem Gegenstand und einem Messwandler eines elektronischen Systems, bei dem sich der Gegenstand .und der Messwandler nicht zu berühren brauchen, und sich die Impedanz des Messwandlers in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Messwandler und dem Objekt ändert, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzkennwerte des Messwandlers über einen Teil des Bereichs der zu messenden Abstände hinweg verbessert werden, das elektrische System so eingestellt wird, dass es beim kleinsten zu messenden Abstand ein vorgegebenes Ausgangssignal mit niederem Pegel erzeugt, und das elektronische System so eingestellt wird, dass es über den gesamten zu messenden Abstandsbereich hinweg ein lineares Ausgangssignal erzeugt.
17·· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ; zur Verbesserung der Impedanzkennwerte des Messwandlers weiterhin die Impedanzkennwerte des Messwandlers mit einer vorgegebenen mathematischen Beziehung in Übereinstimmung gebracht und der Messwandler im wesentlichen unempfindlich

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gegen Temperatureinflüsse gemacht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch-gekennzeichnet, dass ein reaktives Impedanzelement schaltungsmässig mit dem Messwandler verbunden wird, um die Impedanzkennwerte des Messwandlers mit einer vorgegebenen mathematischen Beziehung in Übereinstimmung zu bringen und um den Messwandler im wesentlichen unempfindlich gegen Temperatureinflüsse zu machen.

19· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des elektronischen Systems, um ein lineares Ausgangssignal zu erzeugen, das Signal, welches die Impedanzkennwerte des Messwandlers über den übrigen Teil des Bereichs der zu messenden Abstände darstellt, verschoben und eine Verstärkung des Systems geschaffen wird, um beim grössten zu messenden Abstand ein vorgegebenes Ausgangssignal mit hohem Pegel zu bilden.

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