RU2013111308A

RU2013111308A - Способ и устройство для регистрации магнитных полей

Info

Publication number: RU2013111308A
Application number: RU2013111308/28A
Authority: RU
Inventors: Кристиан ПФАФФИНГЕР; Йоханн ХОФЕР; Феликс МЕДНИКОВ; Томас ВИССПАЙНТЕР; Гюнтер ШАЛЛЬМОЗЕР
Original assignee: Микро-Эпсилон Месстехник Гмбх Унд Ко. Кг
Priority date: 2010-08-14
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2014-09-20
Also published as: DE102011110074A1; WO2012022300A3; WO2012022300A2; EP2521894B1; CN103140741B; US20130141081A1; RU2554592C2; CN103140741A; EP2521894A2; US9574865B2

Abstract

1. Способ регистрации магнитных полей, в особенности для регистрации объектов, с помощью предпочтительно удлиненного магнитомягкого элемента (2), который соединен с электроникой, причем с помощью электроники измеряется импеданс магнитомягкого материала, отличающийся тем, чтоиспользуется магнитное поле, при этом за счет положения объекта, который находится в определенном расположении относительно магнитомягкого материала, в месте магнитомягкого материала устанавливается магнитное поле, посредством чего магнитная проницаемость µ магнитомягкого материала устанавливается в зависимости от магнитного поля и, тем самым, от положения объекта.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что посредством изменения магнитной проницаемости определяется относительное положение объекта (3) измерений относительно удлиненного элемента (2), причем объект (3) измерений содержит постоянный магнит (или электромагнит) (4) и причем учитывается распределение магнитного поля вдоль элемента (2).3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочий диапазон лежит на спадающем фронте кривой магнитной проницаемости магнитомягкого материала, причем существует, по существу, линейная взаимосвязь между положением и импедансом.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что магнитное поле создается магнитом, постоянным магнитом и/или электромагнитом.5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что магнитное поле создается постоянным током, который протекает через магнитомягкий элемент.6. Способ по п.4, отличающийся тем, что объект содержит постоянный магнит или электромагнит.7. Способ по п.5, отличающийся тем, что с магнитомягким материалом жестко ассоц�

Claims

1. Способ регистрации магнитных полей, в особенности для регистрации объектов, с помощью предпочтительно удлиненного магнитомягкого элемента (2), который соединен с электроникой, причем с помощью электроники измеряется импеданс магнитомягкого материала, отличающийся тем, что

используется магнитное поле, при этом за счет положения объекта, который находится в определенном расположении относительно магнитомягкого материала, в месте магнитомягкого материала устанавливается магнитное поле, посредством чего магнитная проницаемость µ магнитомягкого материала устанавливается в зависимости от магнитного поля и, тем самым, от положения объекта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что посредством изменения магнитной проницаемости определяется относительное положение объекта (3) измерений относительно удлиненного элемента (2), причем объект (3) измерений содержит постоянный магнит (или электромагнит) (4) и причем учитывается распределение магнитного поля вдоль элемента (2).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочий диапазон лежит на спадающем фронте кривой магнитной проницаемости магнитомягкого материала, причем существует, по существу, линейная взаимосвязь между положением и импедансом.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что магнитное поле создается магнитом, постоянным магнитом и/или электромагнитом.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что магнитное поле создается постоянным током, который протекает через магнитомягкий элемент.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что объект содержит постоянный магнит или электромагнит.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что с магнитомягким материалом жестко ассоциирован постоянный магнит или электромагнит, и объект состоит из магнитомягкого материала.

8. Способ по любому из пп.1-3, 6 и 7, отличающийся тем, что рабочая зона (AZ) элемента (2) при различных относительных положениях объекта (3) измерений по отношению к удлиненному элементу (2) находится на спадающем фронте µ(Н)-кривой между точками 1 и 2, причем на характеристике µ(Н) точка 1 соответствует магнитной проницаемости рядом с выводом А1, а точка 2 - магнитной проницаемости рядом с выводом А2 элемента (2).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что распределение магнитного поля вдоль элемента (2) измеряется по меньшей мере одной тестовой катушкой (6), причем длина тестовой катушки (6) заметно короче (для США: короче 10%), чем длина элемента (2).

10. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся дополнительными этапами способа:

- предоставляется тестовое устройство, которое содержит удлиненный элемент (2) из магнитомягкого материала с двумя выводами А1 и А2, который размещен на носителе и вдвинут в трубку (7), и постоянный магнит (4), с двумя тестовыми катушками (6А1 и 6А2), которые навиты на упомянутую трубку (7), причем тестовые катушки (6) размещены рядом с выводами А1 и А2 элемента (2); причем для исключения измерения краевых эффектов обе катушки (6) сдвинуты на расстояние h относительно выводов А1 и А2;

- объект (3) измерений сдвигается на расстояние d от вывода А2 по оси в продольном направлении элемента (2);

- индуктивности тестовых катушек (6А1 и 6А2) регистрируются с помощью измерительного моста;

- постоянный магнит сдвигается от вывода А2 по оси в продольном направлении элемента (2) до тех пор, пока импедансы тестовых катушек 6А1 и 6А2 не начнут изменяться; это положение соответствует минимальному расстоянию до магнита и, тем самым, нижней границе диапазона измерений и описывает рабочую зону AZ_min;

- постоянный магнит смещается далее по оси в продольном направлении элемента (2), пока измеренная индуктивность тестовой катушки 6А1 не достигнет максимального значения L_max; это положение соответствует максимальному расстоянию до магнита и, тем самым, верхней границе диапазона измерений и описывает рабочую зону AZ_max;

- чтобы гарантировать, что рабочая зона AZ находится на спадающем фронте µ(Н)-кривой, диапазон измерений ограничивается на 0,9*L_max;

- после установления рабочей зоны при определенном объекте измерений и определенных параметрах элемента тестовое устройство может затем быть удалено и датчик, тем самым, готов к использованию.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что элемент одновременно запитывается переменным током и постоянным током.

12. Устройство для регистрации магнитных полей, в особенности для регистрации положения объектов, с помощью предпочтительно удлиненного магнитомягкого материала, который соединен с электроникой, причем посредством электроники определяется/измеряется импеданс (добротность) магнитомягкого материала, в особенности для применения способа по любому из п.п.1-11, отличающееся тем, что используется магнитное поле, причем за счет положения объекта измерения, который находится в определенном расположении относительно магнитомягкого материала, в месте магнитомягкого материала устанавливается магнитное поле, причем магнитная проницаемость устанавливается/получается в зависимости от магнитного поля и, тем самым, в зависимости от положения и причем магнитная проницаемость изменяет получаемый в результате этого измеряемый импеданс.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что магнитное поле создается магнитом, постоянным магнитом и/или электромагнитом.

14. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что объект измерений перемещается относительно магнитомягкого материала, причем магнитное поле в месте магнитомягкого материала изменяется из-за перемещения объекта измерений.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что импеданс изменяется в зависимости от магнитного поля и, тем самым, от расстояния, в частности, ввиду перемещения объекта измерений.

16. Устройство по любому из пп.12, 13 и 15, отличающееся тем, что рабочий диапазон лежит на спадающем фронте µ(Н)-кривой, за счет чего существует, по существу, линейная взаимосвязь между расстоянием и импедансом.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что магнитомягкий материал является аморфным, нанокристаллическим или кристаллическим материалом.

18. Устройство по любому из пп.12, 13, 15 и 17, отличающееся тем, что применяется удлиненная пленка, или полоса, или участок провода.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что применяется провод со стеклоизоляцией.

20. Устройство по любому из пп.12, 13, 15, 17 и 19, отличающееся тем, что осуществляется питание переменным током или переменным напряжением.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что предусмотрено дополнительное питание постоянным током, чтобы установить рабочий диапазон.

22. Устройство по п.20, отличающееся тем, что предусмотрено дополнительное питание постоянным током, чтобы осуществлять измерение температуры и температурную компенсацию.

23. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что магнит приближается с различных сторон, предпочтительно в направлении или параллельно оси провода, а также поперечно ему.

24. Устройство по любому из пп.12, 13, 15, 17, 19, 21-23, отличающееся тем, что изменение импеданса измеряется с помощью тестовой катушки в различных положениях.

25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что тестовая катушка для установки рабочего диапазона запитывается постоянным током.

26. Устройство по п.12, отличающееся тем, что применяется проводящая петля.

27. Устройство по п.12, отличающееся тем, что диапазон измерений увеличивается посредством последовательного расположения отдельных элементов.