[发明专利]用于测量装置的电感传感器

说明书

本公开涉及一种电感传感器(1)，该电感传感器(1)特别地用于接近传感器，该电感传感器(1)包括：包括感测线圈(21)的谐振电路(2)；包括第一增益级(31)和第二增益级(32)的放大器(3)，该第一增益级(31)和该第二增益级(32)分别通过各自的调节元件(33，34)与谐振电路(2)耦合，该放大器(3)用于注入用于保持谐振电路(2)的振荡的能量；其中，该第一增益级(31)提供实质上线性的放大，以及该第二增益级(32)提供比较器特性。

技术领域

本公开涉及包括具有至少一个感测线圈的振荡器和具有可调增益的放大器的电感传感器。特别地，本公开涉及调节(adapt)放大器的特性从而以可再生的方式提高电感传感器的灵敏度的措施。

背景技术

电感传感器通常用于检测感应率的变化，或者由多种物理效应引起的磁场的能量损失的变化。特别地，电感传感器通常被应用于接近传感器，在该接近传感器处，导电物体是否存在于感测范围内或者导电物体穿过该感测范围的运动将被检测到。

电感传感器通常具有包括谐振电路的振荡器，该谐振电路由感测线圈和电容器形成。在操作过程中，振荡器在感测线圈产生交变磁场时振荡，该交变磁场受导电物体的存在的影响很大。因此，进入或离开感测线圈的感测范围或者移入或移出该感测范围的导电物体会造成由感测线圈产生的磁场的能量损失的变化。

在操作期间，谐振电路具有谐振频率，该谐振频率根据感测线圈的电感和电容器的电容来被确定。通过反馈放大的方式，谐振电路被激励以通过注入与振荡同相的能量来维持该振荡。

此外，由于物体中涡流的产生，在感测范围内物体的存在导致由能量损失引起的感测线圈的品质因数降低。在操作中，这导致受激振荡的振荡频率的变化以及振荡幅度的变化。

在需要检测是否存在物体或需要检测物体的运动的应用中，通常需要对幅度变化进行分析。因此，反馈放大的特性通常被配置成获得幅度相对于由于感测范围内物体的存在而产生的谐振特性的变化的高灵敏度。

此外，为了正常操作，放大通常被构造为线性，以在操作点提供几乎不变的增益。然而，如果放大的增益特性过于平缓(恒量放大)，则对于给定的应用，在大幅衰减之后将振荡带回到操作点的恢复时间可能会过长。因此，在失谐操作模式中，例如其可以发生在电感传感器的启动阶段或在物体提供谐振电路的高衰减时，放大需要提供非常高的增益以快速将操作带回到具有稳定振荡的操作点。因此，通常通过定制(customize)放大的增益特性来使这两个并发的目标同时被满足。

调节放大器的增益特性是本领域公知的。通常，非线性半导体效用于形成增益特性。然而，使用半导体效应来形成增益特性会引入高温依赖性并导致低再现性，使得在电感传感器(例如接近传感器)中应用是不适用的。此外，这些基于半导体效应的非线性增益特性不易被调谐。

实质上，期望提供一种电感传感器，该电感传感器可以被配置有适当的增益特性，且具有相对于温度和组件变化的高独立性。

因此，本公开的目的是提供一种电感传感器和一种测量装置，其实质上具有高信噪比、较低的温度和组件变化、以及在电路失谐时将操作调回到操作点所需的较短的恢复时间。

发明内容

该目的已经通过根据方案1的电感传感器、根据其他方案的测量装置和接近传感器装置来实现。

进一步的实施例在从属方案中被指明。

根据第一方面，提供一种电感传感器，该电感传感器特别地用于接近传感器，该电感传感器包括：

包括感测线圈的谐振电路；

包括第一增益级和第二增益级的放大器，该第一增益级和该第二增益级分别通过各自的调节元件与谐振电路耦合，该放大器用于注入用于保持谐振电路的振荡的能量；

其中，该第一增益级提供实质上线性的放大，以及该第二增益级提供比较器特性。