[发明专利]电感式传感器布置

说明书

本发明提供一种电感式传感器设备（23），其具有标尺（24），其具有多个标尺元件（26），该标尺元件（26）提供在测量方向（M）上延伸的至少一行（27）中的场图案S（x）。该电感式传感器设备（23）包含具有至少一个接收线圈（35）的至少一个接收电路（34）。接收线圈（35）和标尺（24）可在测量方向（M）上相对彼此移动。至少一个接收线圈（35）在测量方向（M）上从第一端部（47）延伸到第二端部（48）。它具有直接邻近第一端部（47）的第一端部区段（49）和直接邻近第二端部（48）的第二端部区段（51）。在两个端部区段（49）、（51）之间提供中间区段（50）。每个区段（49）、（50）、（51）包含接收线圈（35）中的至少一个、优选地至少两个环（37）。在两个端部区段（49）、（51）中，环（37）的环面积量在从紧挨着中间区段（50）的环（37）朝向相应的端部（47）或（48）逐环减小。这样的环设计提供了对接收线圈（35）与标尺（24）之间的未对准的减轻或补偿。

本发明涉及电感式传感器设备的领域。这样的电感式传感器设备可以被用于确定可在线性和/或圆形方向上相对于彼此移动的两个部件之间的相对位置。这样的电感式传感器设备可以被用于测量仪器，比如卡尺、千分尺、测试指示器、触摸探针以及其他测量仪器。

电感式传感器设备例如在US 2011/0254541 A1中公开。标尺被提供有沿测量方向以规则的距离（标尺间距）布置的多个标尺线圈。提供包含发射线圈和接收线圈的传感器单元，并且该传感器单元能够沿着标尺在测量方向上移动。由发射线圈产生的磁场借助于标尺线圈来修改。取决于传感器单元与标尺之间的相对位置，因此产生了可借助于接收线圈来检测的场图案。由接收线圈提供的输出信号可以因此被用来确定传感器单元与标尺之间的相对位置。建议使用多个接收线圈，这些接收线圈在测量方向上被移位一半标尺间距的奇数倍。这些接收线圈是电连接的，并且输出差异被用于位置确定。这样做时，通过使用信号差可以消除接收线圈的两个输出信号的偏移。

US 7，239，130 B1示出了一种电感式传感器设备，其意图消除由于传感器单元相对于在测量方向上的标尺的倾斜所致的误差。提供多个接收线圈，其在测量方向上被移位标尺间距的一半。偏移接收线圈的环面积在至少一个区中重叠。在这些区中的至少一个区中，被移位的接收线圈串联连接。这需要修改环中的至少一个环的形状。作为结果，产生了相位误差。如果提供多组这样的串联连接的接收线圈，则每组的相位误差将是相同的，以使得实现组之间的适当的相位关系。

这些现有技术的接收线圈设计是复杂的，因此是昂贵的。因此，本发明的一个目的是提供一种电感式传感器布置，其允许在测量方向上简单地减小或消除传感器单元与标尺之间的倾斜误差。

该目标借助于根据权利要求1或2的电感式传感器设备来解决。

电感式传感器设备包括：标尺，其具有多个标尺元件，该多个标尺元件被适配成产生在至少一行中并且在测量方向上延伸的场图案。

优选地，提供具有至少一个发射线圈的发射电路。发射电路被适配成借助于至少一个发射线圈来产生磁场。优选地，发射电路仅包含一个发射线圈。在这样的实施例中，标尺元件可以包含导电材料并且优选地分别由至少一个标尺环形成。标尺元件可以在相应的行中以在测量方向上的恒定的标尺间距彼此远距地布置。如果提供多于一行的标尺元件，则每行的标尺间距可以不同。标尺元件被用作无源场影响元件，以便修改或改变发射线圈的磁场以用于产生场图案。

为场图案或标尺元件的每一行提供了一个传感器单元。传感器单元和标尺可在测量方向上相对于彼此移动。传感器单元包含接收电路，并且还可以包含针对每行的发送电路。接收电路包括至少一个接收线圈，该接收线圈被适配成取决于传感器单元与标尺之间的相对位置来检测场图案。接收电路被适配成提供表征了通过至少一个接收线圈的环的磁通量的接收信号。