專(zhuān)利名稱(chēng)：非接觸式檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非接觸式檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，即至少檢測(cè)旋轉(zhuǎn)位置、旋轉(zhuǎn)方向、通過(guò)的旋轉(zhuǎn)通路和旋轉(zhuǎn)速度等狀態(tài)之一。轉(zhuǎn)子具有面向軸向的端面或，作為另外一種選擇，具有面向軸向到徑向的包絡(luò)面的一部分，所述面環(huán)繞一圈分割成導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分，這兩個(gè)部分圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線的中心角加起來(lái)是360°。該裝置包括三個(gè)電線圈，這些線圈靜止固定在轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分的旋轉(zhuǎn)通路附近，并且線圈的軸線指向轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分的該旋轉(zhuǎn)通路，最好垂直于轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分表面。這些線圈分別與一個(gè)電容器電連接以形成閉合并聯(lián)共振電路。這些線圈的共振電路與脈沖件連接以引起共振，并且與一個(gè)電路連接以計(jì)算和展示選擇的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)。裝置可用于測(cè)量液體的流量表中。本發(fā)明還涉及通過(guò)該裝置檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的方法。
德國(guó)公開(kāi)文獻(xiàn)DE 3213602 A1描述了如何設(shè)計(jì)電子設(shè)備以從上述事實(shí)中獲得優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)借助脈沖發(fā)生器在共振電路中引起共振過(guò)程后，當(dāng)共振過(guò)程轉(zhuǎn)換到振幅低于選定的閾值時(shí)，設(shè)備向計(jì)數(shù)器產(chǎn)生矩形脈沖。各個(gè)振蕩過(guò)程的矩形脈沖數(shù)與幅值大于閾值的半周期振蕩數(shù)對(duì)應(yīng)，并且該矩形脈沖數(shù)取決于共振電路是否通過(guò)外部影響，例如通過(guò)靠在共振電路的線圈上的金屬體被衰減。
以前還公知的是利用這種檢測(cè)原理在測(cè)量液體的流量表中對(duì)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行非接觸式檢測(cè)，其中流量表具有和液流一起旋轉(zhuǎn)的葉輪。德國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)DE 3923398 C1基于這樣的已知流量表，該表的轉(zhuǎn)子的一個(gè)表面部分環(huán)繞一圈分割成具有不同電磁性質(zhì)的表面部分，即分別具有導(dǎo)電性質(zhì)和不導(dǎo)電性質(zhì)。許多包含在相應(yīng)數(shù)量電感電容電路中的電線圈布置在這些轉(zhuǎn)子表面部分的旋轉(zhuǎn)通路附近。在些振蕩電路中，通過(guò)按適當(dāng)?shù)臅r(shí)間次序發(fā)射給電路的直流脈沖以周期性序列引起共振過(guò)程，借此根據(jù)電路的線圈目前是位于具有導(dǎo)電性質(zhì)的轉(zhuǎn)子表面部分附近還是位于具有不導(dǎo)電性質(zhì)的轉(zhuǎn)子表面部分附近，各個(gè)共振過(guò)程受到不同程度的衰減，即以不同速度被衰減。振蕩過(guò)程轉(zhuǎn)換成供給電感電容電路的不同數(shù)量的輸出矩形脈沖，這些脈沖分別受到最大程度和最小程度的衰減。矩形脈沖通向連接在計(jì)算單元上的計(jì)數(shù)器，該計(jì)算單元從這些狀態(tài)信號(hào)中計(jì)算出想得到的關(guān)于旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)方向的數(shù)據(jù)。
根據(jù)DE 3923398 C1，在這些已知裝置中一個(gè)共同的實(shí)施例是，轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電和不導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)表面部分分別包括180°并且四個(gè)電線圈均勻地布置在轉(zhuǎn)子導(dǎo)電和不導(dǎo)電表面部分的旋轉(zhuǎn)通路附近。通過(guò)使四個(gè)線圈相互成90°，至少一個(gè)共振電路始終被衰減到最大程度，并且至少一個(gè)共振電路始終意味著到最小程度。從同一個(gè)說(shuō)明書(shū)中已知，作為一個(gè)基本情況，即除檢測(cè)旋轉(zhuǎn)幅值外還要檢測(cè)旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，除了布置為相互成180°的兩個(gè)線圈外，還需要第三個(gè)線圈，該第三個(gè)線圈最好布置為90°。利用在四個(gè)線圈中布置在90°角上的第四個(gè)線圈被認(rèn)為是一個(gè)有利的實(shí)施例。在這種情況下，也可以在例如由于某些故障而損失一個(gè)線圈的情況下檢測(cè)旋轉(zhuǎn)方向。
這樣，已知的裝置都是基于這樣的事實(shí)，即根據(jù)是否發(fā)生通過(guò)外部影響的衰減，振蕩過(guò)程在振蕩幅值低于規(guī)定閾值之前進(jìn)行不同數(shù)量的振蕩。但是，由于來(lái)自例如周?chē)鷾囟鹊挠绊懟蚪M成子部件變化的影響，該單個(gè)振蕩的數(shù)量是變化的。在某些情況下，這些變化可能影響如此之大，以致振蕩電路在未衰減狀態(tài)進(jìn)行的振蕩數(shù)量由于這些外部環(huán)境而變得少到與振蕩電路在衰減狀態(tài)最初產(chǎn)生的振蕩數(shù)在一個(gè)水平上，或更低。盡管試圖通過(guò)各種計(jì)算方法和通過(guò)線圈的位置補(bǔ)償這種情況，結(jié)果仍然不能令人滿(mǎn)意。此外，使用大量檢測(cè)線圈可能侵占非常小的轉(zhuǎn)子裝置中的結(jié)構(gòu)空間。這特別適用這樣的情況，即如果為了空間的原因，轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成它由裝置軸的一部分組成，而且在這種情況下，可取的是線圈靠近并且軸向指向軸的端面。該端面相對(duì)容納在那里的線圈來(lái)說(shuō)可能非常小。
德國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)DE 4137659 C2描述了對(duì)這種事實(shí)的解決方案，即共振的形狀和范圍不僅受與轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)相關(guān)的衰減的影響，而且還受其它外部環(huán)境如溫度變化的影響，并且如果轉(zhuǎn)子的軸頸支撐帶有徑向游隙，則該徑向游隙在該處是不可忽略的并可能對(duì)轉(zhuǎn)子表面和線圈之間的距離有不可預(yù)知的影響，在這種情況下振蕩的衰減可以變化，這也會(huì)影響共振的形狀和范圍。所述解決方案是通過(guò)利用一個(gè)比較部件實(shí)現(xiàn)的，該比較部件在連續(xù)的共振中一直比較振蕩數(shù)。如果是那樣的話(huà)，僅需要使用兩個(gè)布置成180°的檢測(cè)線圈，或者在還需要檢測(cè)旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，另外再加上一個(gè)布置成90°的第三個(gè)線圈。但是，如果布置成180°的線圈在開(kāi)始檢測(cè)時(shí)穿過(guò)轉(zhuǎn)子導(dǎo)電和不導(dǎo)電表面部分之間的邊界，則還會(huì)有一個(gè)問(wèn)題。在這種情況下，不存在至少一個(gè)振蕩電路被衰減到最大程度和至少一個(gè)振蕩電路被衰減到最小程度的情況。計(jì)算也因此容易使人誤解。這是特別適用的，因?yàn)榻?jīng)常需要在轉(zhuǎn)子的軸承中有間隙，從而要容許各個(gè)線圈和轉(zhuǎn)子導(dǎo)電表面部分之間的最小距離在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中變化。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是要解決非接觸式檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)過(guò)程中所產(chǎn)生的上述問(wèn)題，使得即使在電感電容電路共振的振蕩性質(zhì)例如由于來(lái)自周?chē)鷾囟鹊挠绊懚l(fā)生變化時(shí)，以及由于大操作溫度范圍轉(zhuǎn)子必須這樣用軸頸支撐，即它能夠軸向自由移動(dòng)一定距離以允許溫度膨脹時(shí)能夠運(yùn)動(dòng)而不會(huì)被夾緊時(shí)，也能可靠檢測(cè)完成的圈數(shù)或一部分圈數(shù)，以及可能的旋轉(zhuǎn)方向。
當(dāng)在最好帶有可借助液體作用而旋轉(zhuǎn)的葉輪的渦輪式流量表中使用裝置測(cè)量液流時(shí)，其特征還可在于，帶有轉(zhuǎn)子以其導(dǎo)電部分和其不導(dǎo)電部分布置在流量表的濕部，即在液體中，而與三個(gè)電容器可形成三個(gè)并聯(lián)共振電路的三個(gè)線圈，以及這些電容器和相關(guān)電路布置在流量表的干燥部分，其中線圈附著在一個(gè)分隔物另一側(cè)上的轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分的旋轉(zhuǎn)通路上。
通過(guò)本發(fā)明該目的還以借助本發(fā)明的裝置非接觸檢測(cè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的方法實(shí)現(xiàn)。因此，裝置包括轉(zhuǎn)子部分，該部分旋轉(zhuǎn)一周展示出導(dǎo)電和不導(dǎo)電部分，三個(gè)電線圈布置為靠近并以線圈軸線指向轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分的旋轉(zhuǎn)通路。此外，每個(gè)線圈與一個(gè)電容器電連接以形成閉合并聯(lián)共振電路，該共振電路與脈沖元件連接以引起共振，還與一個(gè)電子電路連接以計(jì)算選定的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，該方法的特征在于，依賴(lài)轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分根據(jù)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置要實(shí)現(xiàn)的衰減，每次以一個(gè)共振電路中的直流脈沖，即以按順序引起電路共振的方式在每個(gè)共振電路中引起不同衰減率的電共振，該方法的特征還在于，用電子電路檢測(cè)和計(jì)算按這種次序的這些振蕩以展示或進(jìn)一步利用選定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)。因此，在進(jìn)行共振檢測(cè)時(shí)，在線圈和電容器上的三個(gè)電路之間沒(méi)有明顯的相互影響。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該方法的特征在于，僅在要在電路中引起共振時(shí)，每對(duì)線圈和電容器的電子電路才閉合成起作用的并聯(lián)共振電路，因此最遲當(dāng)下一個(gè)并聯(lián)共振電路閉合并且在其中引起共振時(shí)該并聯(lián)共振電路又被斷開(kāi)。這樣，三個(gè)并聯(lián)共振電路的線圈相互影響最小，并且可以彼此靠接安裝以檢測(cè)小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。
方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，在電路閉合成并聯(lián)共振電路并借助直流脈沖引起共振之前，三個(gè)電路中的每一個(gè)中的線圈和電容器彼此串聯(lián)連接并共同連接在一個(gè)直流電源上，例如電容器連接在直流電源上并且線圈接地(一個(gè)參考電壓)，而且與用于檢測(cè)共振的電子電路的連接布置在線圈和電容器之間，該實(shí)施例的特征還在于，通過(guò)閉合穿過(guò)電容器和線圈的短路導(dǎo)體開(kāi)始各自的共振。這樣，不需要控制直流脈沖的時(shí)間延伸。
優(yōu)選實(shí)施例描述

圖1示意性地示出了非接觸式檢測(cè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的裝置的轉(zhuǎn)子1的端視圖。轉(zhuǎn)子也可以是軸的端部零件。三個(gè)電線圈2a，2b，2c布置在轉(zhuǎn)子端面附近，在所示實(shí)施例中線圈縱軸線方向平行于轉(zhuǎn)子軸的縱軸線以進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)檢測(cè)。為根據(jù)本發(fā)明檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子端面分割成導(dǎo)電部分1a和不導(dǎo)電部分1b。在所示優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)部分分別包含轉(zhuǎn)子端面的180°。三個(gè)電線圈2a，2b，2c布置為固定靠近并以其軸線指向轉(zhuǎn)子端面導(dǎo)電部分的旋轉(zhuǎn)通路，最好垂直于其表面。
作為替代形式，圖2示意性地示出了三個(gè)電線圈2a，2b，2c可以沿包絡(luò)面的縱剖面如何布置為靠近轉(zhuǎn)子的包絡(luò)面，該包絡(luò)面環(huán)繞一圈分割成導(dǎo)電部分1c和不導(dǎo)電部分1d。轉(zhuǎn)子也可由軸的縱剖面組成。在所示實(shí)施例中，三個(gè)線圈布置為它們的縱軸線方向從包絡(luò)面徑向向外以進(jìn)行徑向旋轉(zhuǎn)檢測(cè)。它們布置為靠近并以其軸線指向轉(zhuǎn)子包絡(luò)面的這個(gè)剖面的導(dǎo)電部分的旋轉(zhuǎn)通路，最好當(dāng)表面的通道通過(guò)各個(gè)線圈時(shí)垂直于表面。
在圖3中，一個(gè)基本電路圖示出了三個(gè)電線圈2中的每一個(gè)，即2a，2b和2c如何連接在電容器3上，以便當(dāng)穿過(guò)線圈和電容器的連接延伸到閉合電路中時(shí)，形成并聯(lián)共振電路4。因此，各個(gè)線圈2接地(參考電壓)，電容器3在其背離線圈一側(cè)連接在直流電源5上。可以控制電路斷路器6以中斷和閉合穿過(guò)電容器和線圈的電連接，中斷和閉合的頻率與使用的范圍相適應(yīng)。當(dāng)閉合該連接時(shí)，也閉合了穿過(guò)線圈和電容器到達(dá)共振電路的電路，同時(shí)通過(guò)短路來(lái)自直流電流5的電位在共振電路中產(chǎn)生電脈沖。脈沖的產(chǎn)生會(huì)引起共振，根據(jù)電路本身和在很大程度上來(lái)自其周?chē)牟煌p條件，共振受到不同程度的衰減，即以不同速度被衰減。由于線圈指向的轉(zhuǎn)子部分分割成導(dǎo)電部分1a，1c和不導(dǎo)電部分1b，1d，這些部分在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中交替通過(guò)并靠近各自的線圈，所以根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置各個(gè)共振電路發(fā)生不同的衰減。這使得能夠準(zhǔn)確檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。在所示實(shí)施例中，用線圈2和電容器3之間的連接7檢測(cè)各個(gè)共振電路中的共振。連接可備有電子轉(zhuǎn)接裝置8，為進(jìn)行計(jì)算，該連接連接在一個(gè)能夠展示選定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的電子電路中上(未示出)。
這種電子電路可以已知方式設(shè)計(jì)，根據(jù)從檢測(cè)裝置共振電路獲得的主要涉及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)不同衰減情況下振蕩的時(shí)間延伸的振蕩值，計(jì)算并展示要展示的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的所有子成份，主要是旋轉(zhuǎn)位置、旋轉(zhuǎn)方向、通過(guò)的旋轉(zhuǎn)通路和旋轉(zhuǎn)速度。由于目的是設(shè)計(jì)盡可能有效并且盡可能小的現(xiàn)代測(cè)量設(shè)備，在這種情況下主要是流量表，所以在這些小裝置中只為檢測(cè)裝置留有一點(diǎn)空間。因此，本發(fā)明的一種情況是僅使用三個(gè)電線圈，這是允許既測(cè)量旋轉(zhuǎn)通路又測(cè)量旋轉(zhuǎn)方向的最小線圈數(shù)量，也是在小轉(zhuǎn)子尺寸情況下允許這三個(gè)線圈僅被轉(zhuǎn)子表面的一個(gè)導(dǎo)電部分和一個(gè)不導(dǎo)電部分影響，以清楚顯示它們不同的衰減效果的最小線圈數(shù)量。
但是在檢測(cè)裝置中，僅使用三個(gè)線圈和轉(zhuǎn)子表面兩個(gè)部分的一個(gè)難點(diǎn)是除了例如溫度變化和轉(zhuǎn)子軸承中必要的軸向間隙的影響外，上述因素本身可能干擾但根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)不會(huì)防止電子電路計(jì)算旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)使用這么少量的線圈時(shí)，也有一些純幾何狀況，即在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，有時(shí)或者三個(gè)線圈全部到達(dá)轉(zhuǎn)子表面的同一個(gè)部分內(nèi)，或者線圈中的兩個(gè)正好位于轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分和轉(zhuǎn)子不導(dǎo)電部分之間的邊界線上方。因此，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，有時(shí)不存在至少一個(gè)共振電路被衰減到最大程度并且同時(shí)至少一個(gè)共振電路被衰減到最小程度的情況。因此，例如當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行小的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些檢測(cè)時(shí)刻使得電子電路無(wú)法進(jìn)行計(jì)算工作或者十分困難，以致獲得的值不是完全可靠的。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，如果存在用于檢測(cè)的180°導(dǎo)電和180°不導(dǎo)電轉(zhuǎn)子表面，當(dāng)兩個(gè)檢測(cè)線圈彼此對(duì)角相對(duì)時(shí)，即它們之間夾角為180°，并且第三個(gè)檢測(cè)線圈位于另外兩個(gè)線圈之間的某個(gè)位置，例如與另外兩個(gè)線圈相距90°，即在另外兩個(gè)線圈中間，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)上述情況。
為消除這種對(duì)檢測(cè)額外的且在實(shí)踐中是決定性的干擾，本發(fā)明建議一種實(shí)施例，其中轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分占據(jù)的中心角范圍在180°±50°內(nèi)，最好都是180°，并且三個(gè)線圈這樣布置，即它們之間兩個(gè)最小的中心角之和比分別由轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分占據(jù)的兩個(gè)中心角中最大的至少大10°，線圈最好均勻布置，它們之間的中心角都是120°。這樣，在所有的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，至少一個(gè)共振電路被衰減到最大程度并且至少一個(gè)共振電路被衰減到最小程度。因此，盡管有所述其它干擾，電子電路也可設(shè)計(jì)成對(duì)于所有的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)部分顯示正確的值。
在附圖的圖1和圖2中，根據(jù)上述內(nèi)容選擇了最優(yōu)選的實(shí)施例，即三個(gè)線圈之間的夾角為連續(xù)的120°，為檢測(cè)過(guò)程準(zhǔn)備的兩個(gè)轉(zhuǎn)子表面部分圍繞轉(zhuǎn)子分別延伸180°。這樣，兩個(gè)線圈不能同時(shí)到達(dá)正好位于表面部分之間的兩個(gè)邊界上方，或者甚至不能同時(shí)到達(dá)與邊界非常接近的位置。相反地，至少一個(gè)線圈中的振蕩始終被衰減到最大程度，同時(shí)其它線圈中至少一個(gè)中的振蕩被衰減到最小程度。
檢測(cè)還可能受到這種情況的干擾，即共振電路本身以及它們的相互共振彼此影響，即每個(gè)電路中的衰減受到影響。因此在根據(jù)本發(fā)明的方法中，每次在一個(gè)共振電路中產(chǎn)生共振，即電路的共振是按順序開(kāi)始的。然后按這種順序檢測(cè)并用電子電路計(jì)算這些振蕩，以展示或進(jìn)一步利用選定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)。圖4示出了在時(shí)間上如何按順序分配用于在三個(gè)共振電路中產(chǎn)生振蕩的脈沖9a，9b和9c。
為防止共振電路相互影響，根據(jù)本發(fā)明，還可以保證僅需要在共振電路中產(chǎn)生振蕩的期間才使每個(gè)共振電路保持閉合，而其余時(shí)間則使電路斷開(kāi)以使其不構(gòu)成閉合共振電路。因此，三個(gè)并聯(lián)共振電路中的線圈僅受到最小程度的相互影響，并且它們可以安裝成彼此靠近以檢測(cè)小轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。
實(shí)現(xiàn)該目的的一個(gè)方式是通過(guò)根據(jù)圖3的連接，其中電路斷路器6斷開(kāi)和閉合共振電路，并且在每次閉合時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生引起共振的電脈沖。通過(guò)該實(shí)施例，也不需要對(duì)直流脈沖的時(shí)間延伸進(jìn)行任何控制。
圖5示出了如果在帶葉輪的液流表中布置檢測(cè)。在所示實(shí)施例中葉輪10是檢測(cè)裝置的轉(zhuǎn)子，它位于流量表的濕部，即在液體中，而作為檢測(cè)裝置一部分的三個(gè)電線圈2a，2b和2c位于流量表的干燥部分。在線圈和葉輪之間有一個(gè)圍繞線圈的分隔物(未示出)或其它絕緣體，它們防止圍繞葉輪的液體進(jìn)入布置了各個(gè)線圈的空間內(nèi)。葉輪中心側(cè)面零件之一具有圓形平面形狀，該平面在半圓形部分1e噴涂了金屬，在另一個(gè)半圓部分1f是不導(dǎo)電的。作為另外一種選擇，該半側(cè)噴涂了金屬的圓形表面也可以是軸零件的旋轉(zhuǎn)軸端面，然后葉輪附著在軸零件上，這樣葉輪僅包括輪輞12和葉片10a。葉輪還可以設(shè)計(jì)成圍繞軸零件11并與該軸零件一起旋轉(zhuǎn)，軸零件11用軸頸以這樣的方式支撐，即在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中摩擦很小。作為另外一種選擇，葉輪可以用軸頸支撐以圍繞固定軸旋轉(zhuǎn)，在這種情況下其軸承也可設(shè)計(jì)得摩擦低。
在圖5中，三個(gè)線圈2a，2b和2c布置為靠近半側(cè)噴涂了金屬的與葉輪一起旋轉(zhuǎn)的圓形表面，但位于分隔物(未示出)的另一側(cè)。線圈縱軸線垂直于半側(cè)噴涂了金屬的圓形表面?？紤]到可能出現(xiàn)的任何形式的干擾，它們相互之間夾角為120°以能夠提供來(lái)自連接在各個(gè)線圈和相關(guān)電容器上的并聯(lián)共振電路的最佳可能檢測(cè)值。檢測(cè)值傳輸?shù)綖榇四康脑O(shè)計(jì)且本身已知的電子電路(未示出)，該電路設(shè)計(jì)為計(jì)算并且展示或進(jìn)一步利用在葉輪旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中包括的選定的數(shù)據(jù)。替代實(shí)施例當(dāng)然，在不偏離如權(quán)利要求1和4中所述的本發(fā)明的情況下，檢測(cè)裝置及其使用方法的不同詳細(xì)實(shí)施例可以不同方式變化。例如，轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電和不導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)部分可分別布置在另一個(gè)位置，而不布置在旋轉(zhuǎn)件的軸向端面或徑向包絡(luò)面上。作為另外一種選擇，它們可例如布置在圓錐形或弧形的旋轉(zhuǎn)件上。例如如果不要求線圈縱軸線完全垂直表面，那么線圈在檢測(cè)設(shè)備中更容易布置，則在這種情況下線圈的縱軸線不必完全垂直表面。除所述電路斷路器外，還可用某些其它裝置產(chǎn)生供給并聯(lián)共振電路以開(kāi)始共振的脈沖。
權(quán)利要求
1.用于非接觸式檢測(cè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，即至少旋轉(zhuǎn)位置、旋轉(zhuǎn)方向、通過(guò)的旋轉(zhuǎn)通路和旋轉(zhuǎn)速度這些狀態(tài)之一的裝置，其中轉(zhuǎn)子(1，10)具有面向軸向的端面(1a+1b)(1e+1f)或，作為另外一種選擇，具有面向軸向到徑向的包絡(luò)面的一部分，所述面環(huán)繞一圈分割成導(dǎo)電部分(1a，1c，1e)和不導(dǎo)電部分(1b，1d，1f)，所述兩部分圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線的中心角加起來(lái)是360°，而且裝置包括三個(gè)電線圈(2a，2b，2c)，這些線圈固定附著在轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分的旋轉(zhuǎn)通路附近，并且線圈的軸線指向該旋轉(zhuǎn)通路，最好垂直于轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分表面，這些線圈(2)分別與一個(gè)電容器(3)電連接以形成閉合并聯(lián)共振電路(4)，這三個(gè)線圈的共振電路與脈沖件連接以引起共振，并且與一個(gè)可計(jì)算和展示選擇的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的電路連接，其特征在于，轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分分別占據(jù)在180°±50°范圍內(nèi)的中心角，最好都是180°，其特征還在于，三個(gè)線圈布置為其中兩個(gè)最小中心角之和比分別由轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分占據(jù)的兩個(gè)中心角中最大的至少大10°，線圈最好是均勻分布，它們之間的三個(gè)中心角都是120°，借此在轉(zhuǎn)子的所有旋轉(zhuǎn)位置上，至少一個(gè)共振電路受到最大程度的衰減，至少一個(gè)共振電路受到最小程度的衰減，因此，與共振電路所連的電子電路可設(shè)計(jì)成帶有在計(jì)算選定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)過(guò)程中補(bǔ)償各個(gè)線圈和轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分旋轉(zhuǎn)通路之間的距離變化，即補(bǔ)償轉(zhuǎn)子軸承中的間隙的自動(dòng)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的在包括設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)的軸(1)的設(shè)備中的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子組成軸的一個(gè)整體部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的用于在渦輪型流量表中測(cè)量液體的裝置，流量表最好帶有通過(guò)液體的作用可旋轉(zhuǎn)的葉輪(10)，其特征在于，帶有其導(dǎo)電部分(1e)和其不導(dǎo)電部分(1f)的轉(zhuǎn)子(10，1e，1f)布置在流量表的濕部，即在液體中，而與三個(gè)電容器(3)可形成三個(gè)并聯(lián)共振電路(4)的三個(gè)線圈(2a，2b，2c)，以及這些電容器和相關(guān)電路布置在流量表的干燥部分，其中線圈靠近分隔物另一側(cè)上的轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分(1e)的旋轉(zhuǎn)通路。
4.通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述裝置非接觸檢測(cè)轉(zhuǎn)子(1，10)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的方法，裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)子部分，轉(zhuǎn)子部分旋轉(zhuǎn)一周展示出導(dǎo)電(1a，1c，1e)和不導(dǎo)電部分(1b，1d，1f)，三個(gè)電線圈(2a，2b，2c)布置為靠近并以線圈軸線指向轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分的旋轉(zhuǎn)通路，每個(gè)線圈與一個(gè)電容器(3)電連接以通過(guò)線圈和電容器形成閉合并聯(lián)共振電路(4)，還與一個(gè)電子電路連接以計(jì)算選定的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)，其特征在于，依賴(lài)轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分根據(jù)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置要實(shí)現(xiàn)的衰減，每次以一個(gè)共振電路中的直流脈沖(9a，9b，9c)，即以按順序引起電路共振的方式在三個(gè)共振電路的每一個(gè)中引起不同衰減速度的電共振，其特征還在于，用電子電路檢測(cè)和計(jì)算按這種次序的這些振蕩以展示或進(jìn)一步利用選定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)，借此在進(jìn)行共振檢測(cè)時(shí)，在線圈和電容器上的三個(gè)電路之間沒(méi)有明顯的相互影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于，僅在要在電路中引起共振時(shí)，每對(duì)線圈(2)和電容器(3)的電子電路才閉合成起作用的并聯(lián)共振電路(4)，因此最遲當(dāng)下一個(gè)并聯(lián)共振電路閉合并且在其中引起共振時(shí)該并聯(lián)共振電路又被斷開(kāi)，借此三個(gè)并聯(lián)共振電路的線圈相互影響最小，并且可以彼此靠接安裝以檢測(cè)小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的方法，其特征在于，在電路閉合成并聯(lián)共振電路(4)并借助直流脈沖(9a，9b，9c)引起共振之前，三個(gè)電路每一個(gè)中的線圈(2)和電容器(3)保持彼此串聯(lián)連接并共同連接在一個(gè)直流電源上(5)上，例如電容器連接在直流電流上并且線圈接地(參考電壓)，而且與用于檢測(cè)共振的電子電路的連接(7)布置在線圈和電容器之間，其特征還在于，通過(guò)閉合穿過(guò)電容器和線圈的短路導(dǎo)體(6)開(kāi)始各自的共振，借此不需要控制直流脈沖的時(shí)間延伸。
全文摘要
非接觸式檢測(cè)轉(zhuǎn)子(10)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的裝置和方法。轉(zhuǎn)子具有分割成導(dǎo)電部分(1e)和不導(dǎo)電部分(1f)的表面。三個(gè)電線圈(2a，2b，2c)分別包含在各自的并聯(lián)共振電路中，這些線圈布置為靠近并以其縱軸線指向轉(zhuǎn)子導(dǎo)電部分的旋轉(zhuǎn)通路(rotational path)。共振的衰減取決于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。用電子電路計(jì)算旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。在液流表中，線圈可以布置在表的干燥部分。
文檔編號(hào)G01F1/075GK1468366SQ0181709
公開(kāi)日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2001年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月9日
發(fā)明者T·克耶林, S·拉爾貝里, T 克耶林, 蠢 申請(qǐng)人:艾爾斯特測(cè)量技術(shù)有限責(zé)任公司