专利名称：用于测量旋转的可移动部件的轴向移动的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量4t转的可移动部件的移动的系统、以 及用于测量i走转中的可移动部件的轴向移动的方法。
更具体地，本发明涉及围绕轴线旋转并沿平行于该旋转轴线的 轴线平移的可移动部件的轴向移动的测量。
背景技术：
为适当地操作，铰接接合(pin joint)需要轴向的操作间隙。 但是，该间隙一般随着导向部件和轴承的状况而变化。因此，有必 要测量轴向间隙，所述轴向间隙为轴7 义磨损的良好指标。例如，在 铁路客车轴箱中，轴承受到摩擦腐蚀，当轴承环磨损时以及随着轴
7"R环的磨损，其导致轴向间隙可能超过1 mm。
在现有4支术中，^吏用编码器和传感器测量旋转部件的移动的》兹 系统是已知的。编码器一般为》兹环，该/磁环与旋转部件结合为一体 并包4舌环形》兹道，在》兹道上以相同3巨离分布的多个南、北》兹才及对4皮 》兹化。固定传感器径向设置在》恭磁道的相对侧，并由对/磁场壽文感的 元件组成。传感器发出磁信号，更具体地，磁信号的频率使得可以 确定旋转部件的转速。但是，这种系统不允许测量旋转的可移动部 件的轴向移动。7>知的是，将传感器与》兹环相对i殳置，并测量》兹场强度的变化 以1更确定^走转部件的轴向移动。4旦是，由于》兹场强度的测量显示出 明显的温度漂移，所以这种测量不可靠。因此，该系统不能应用到 具有明显温度变化的严酷环境中。
为确定孔中的轴的轴向位移，也存在"轴端"解决方案，其中， 位置传感器或近程式传感器与轴端相对地安装。^f旦是，该方案除了 因整体尺寸而在某些情况下4亍不通的事实外，轴端有时具有返回当 前圓锥形小齿轮的作用，这使得该方案行不通。
另外，专利申请EP 1 875 422 〃>开了 一种用于4企测轴向位移的 系统。该系统使用与旋转部件结合成一体的多招J兹环以及径向相对 设置且距》兹环圆周一读数距离(reading distance)的固定传感器。 环的外围上，具有相对于4t转部件的S走转轴线倾杀牛的特别的》兹3夭迁 (magnetic transition )。当錄:4争部<牛轴向移动时，该系乡克才企测到该特 性任一侧的磁极长度的改变。因此，可以从其中推导出旋转部件的 轴向位移。但是，每次旋转只能进行一次轴向位移的测量，并且在 该磁极上的速度测量是不真实的。因此，该方案不适于高分辨率速 度测量。
日本专利申请JP 2006201157公开了 一种可以测量旋转的可移 动部件的轴向位移的系统。该测量系统包括与球轴承的内环构造成 一体的环形编码器、以及固定至该轴岸义的外环并与传感器的环形编 码》兹道径向相对i殳置的 一 个或两个传感器。
在专利申请JP 2006201157的图10中示出的一个实施例中，编 码器包4舌两个编码》兹道。两个》兹道具有这冲羊的图案，其具有沿相对 的三角方向的恒定角螺;旋形状。两个》兹道中的每一个均相对i殳置有 一传感器，并且计算单元根据传感器发出的信号之间的相差确定轴
向位移。但是，该文件没有公开确定由传感器发出的信号之间的相位移 的方法。如今，确定相位移值的精确性对于获得旋转的可移动部件 的轴向移动的可靠值是非常重要的。
另夕卜，由于可移动部件的转速显示出才及大的变化，所以精确地 确定相位移值更加困难。
发明内容
本发明旨在通过^是供用于测量旋转的可移动部件的轴向移动 的系统和方法来克服这些问题，使得可以可靠且精确的方式测量所 述部4牛的轴向<立移。
为此目的且根据第一个方面，本发明提供了一种用于测量沿轴
线A^走转的可移动部^f牛的轴向移动的系统，包4舌
-石兹编码装置，包4舌至少一个环形环，该环形环固定至可移动 部件，并且其上多个南北》兹才及对一皮石兹化，这些f兹才及以相同的3巨离分 布并且为具有轴线A的螺力走形；
-用于检测磁场的装置，至少包括第一固定磁传感器和第二固 定磁传感器，这些磁传感器以彼此相距非零轴向距离d设置，与编 码装置的外围》兹道径向相对并且相距一个读^t的距离，并对由编码 装置感生的^兹场的变^f匕壽丈感；以及
-信号处理单元；
-第一传感器包括
-第一多个壽文感元4牛，4立于垂直于轴线A的相同平面内 该敏 感元件分成至少两个第一子组件；以及-电子电路，设置成用于根据由第一子组件发出的信号而发出
正交的(in quadrature)且具有相同幅度的两个才莫拟信号SIN1和COS1;并且
-信号处理单元包4舌
-计算器，用于才艮据信号SIN1和COS1确定信号ARCTAN 1 =arc Tan (SIN 1 /COS 1),以及
-运算器，用于根据所述信号ARC TAN1确定由第一传感器检测到(seen)的》兹场与如由第二传感器4企测到的》兹场之间的相位移。
因此，由第一和第二传感器发出的信号之间的相位移独立于可移动部件的转速变化进行测量。事实上，根据代表在所考虑的(considered) —对》兹才及上的传感器的绝对位置的信号ARC TAN1
来确定相位移值。因此，通过才艮据本发明的系统获得的轴向位移的
测量具有减小的误差范围。
另外，由于测量系统4吏用两个传感器，所以可以获4寻两个重复的速度测量。因此，重复测量保证了增加了速度测量中的安全性(security )，当速度测量应用于ABS或防滑系统中时这一点尤其有利。
在一个实施例中，第二传感器包^^:
-第二多个敏感元件，位于垂直于轴线A的相同平面内，并分成至少两个第二子组4牛，以及
-电子电路，设置成用于根据由第二子组件发出的信号发出正交的且具有相同幅度的两个才莫拟信号SIN2和COS2。在一个实施例中，信号处理单元包括运算器，该运算器用于当
信号SIN2或COS2经过预定阈值时#4居信号ARC TAN1的值确定瞬时角相〗立移。
在另一个实施例中，信号处理单元包括
画计算器，用于才艮据信号SIN2和COS2确定信号REF=arc Tan(SIN2/COS2);以及
-运算器，用于才艮才居ARC TAN1与REF之间的差确定瞬时角
相位移。
信号ARC TAN1和REF的值4、表所考虑的一对》兹纟及上的传感器的绝对位置，并且因此可以实时地得知轴的轴向位移。
在另 一个实施例中，第二传感器只包括一个对》兹场每文感且发出信号REF的传感器，信号处理单元包括运算器，该运算器用于为当信号REF经过预定阈值时4艮据信号ARC TAN1的值确定瞬时相位移。
有利地，该系统还包括分析器，该分析器用于存储瞬时相位移的极值并由此推导出编码装置与检测装置之间的轴向间隙。
在一个实施例中，第一传感器和第二传感器位于共用的定制ASIC集成电路中。因此，限制了这种检测装置的整体尺寸并且便于其一体化。另外，两个传感器在同一集成电路上的一体化可以大
幅减少测量系统的生产成本。
在一个实施例中，所述第一环形环的^兹极具有恒定螺旋角a,编码装置包括具有轴线A的且与可移动部件结合为一体的第二环形》兹道，并且其上多个南、北i兹才及对^L^H匕，这些石兹才及以相同的3巨离分布，并且这些石兹才及相对于第 一外围》兹道的》兹4及倾冻牛。
在一个实施例中，第二外围^兹道的》兹才及沿平^f亍于轴线A的方向延伸。
在另一个实施例中，第二外围》兹道的^兹极为具有轴线A和恒定的螺旋角P的螺旋形。有利地，角P和角a相等并且为相对的三角方向。因此，记录的(noted)相位移更大并且轴向位移的测量的灵敏度力口倍。
才艮据第二个方面，本发明涉及一种用于测量围绕轴线A旋转的可移动部件相对于固定参考系统的轴向移动的方法，该方法至少包」括以下步艰i:
-利用至少一个环形ilt磁道产生相对于可移动部件的固定》兹场，在与可移动部件有关的一参考系统中距离所述轴线A预定的径向3巨离的4立置处，石兹场的径向分量中的一个为》兹道上所考虑的角4立置 和万兹道上所考虑的轴向位置X的函凄tF ( 、 X)，即
<formula>formula see original document page 12</formula>
其中，P为整数，G为X的给定的严格递增函数，且V)/为周期为2兀的周期函凄丈，
-根据代表由与参考系统相关且与环形磁道相对设置的第 一 固定传感器所检测到的磁场变化的信号，发出正交的且具有相同幅度的两个才莫拟^言号SIN1和COS1,
隱才艮据信号SIN1和COS1确定信号ARC TAN=arc Tan(SINl/COSl)，以及-发出参考信号REF，该参考信号为与固定参考系统相关并与 第 一传感器间隔一轴向3巨离d的第二固定传感器所才企测到的》兹》兹道 产生的》兹场变^f匕的函凄t，以及
-根据信号ARC TAN1和信号REF，确定由第一传感器检测的 f兹场变化与由第二传感器冲企测的》兹场变化之间的瞬时相位移；以及
-才艮据所述瞬时相位移，确定》兹道相对于传感器的轴向4立移。
因此，4艮据本发明的测量方法可以获得不因可移动部件的转速 变而改变的4青确轴向4立移测量。
才艮才居一个实施例，该方法包4舌以下步驶《
-确定信号REF-arc Tan (SIN2/COS2),
-确定瞬时相位移，所述瞬时相位移为信号REF与信号ARC TAN1之间的差。
才艮据另一个实施例，才艮据当信号REF沿至少一个预定方向经过 预定阈值时由信号ARC TAN1获得的值，确定相位移。
有利地，信号REF与信号SIN2或与信号COS2成比例。
在一个实施例中，函数G为具有常凄史R的线性函凄t,即
G(X) = R(X - X0)/X0 。
在阅读以下参照附图进^f亍的描述的同时，本发明的其它目的和 优点将变得显而易见，附图中图1是根据第一实施例的用于测量轴向位移的系统的示意图2是组成图1中的测量系统的；兹环之一的详细示意图3是^^艮据第二实施例的用于测量轴向位移的系统的示意图， 图3，示出了当磁极具有螺旋形状其螺旋角cc根据函数oc = f(x)= arc tan2Kx变4b时，来自环的一个万兹才及的^^夭迁的形状的曲线图4是根据第三实施例的测量系统以及由其检测装置发出的信 号的示意图；以及
图5是根据第四实施例的测量系统以及由其检测装置发出的信 号的示意图。
具体实施例方式
在下面的描述中，轴沿其S走转轴线A的〗立移一皮称为"轴向^立 移"。X指的是轴线B ("编码"环的轴线)上的一个所考虑的点的 轴向坐标，Y指的是在垂直于轴线B的平面上测量的环的外围f兹道 上的一点的曲线坐标。
另外，"极长(polar length) Lp"表示沿轴线Y测量的磁极的长度。
另外，螺旋角在本说明书的意思中表示由磁极的螺旋线的切线 相对于轴线X形成的角。
此处，霍耳效应4采针表示包括至少一个感应元件(通常为玲反形 的半导体)的传感器，从而当电流I流过传感器时，并且当传感器
还受到与该电流形成角度e的电万兹感应b时，沿着垂直于电流i并
垂直于电》兹感应B的方向产生电压V ( V = K.I.B. sine), K ^皮称为"霍耳常数，，且是感应元件的材料特性和几何学特性，并且K随温 度变化。
此处，"》兹致电阻"表示对f兹场强度壽文感的变阻器，即，由半 导体材并+制成的电阻，当垂直于流经该电阻的电流的方向施加的单 向f兹场的强度改变时，其欧姆〗直改变。
根据本发明的系统和方法旨在测量诸如图1和3示出的轴1的 可移动部件围绕轴线A S走转以及平4亍于轴线A的平移的移动。
用于测量位移的系统包括称为编码装置的磁脉沖发生器、用于 才企测》兹场的装置、以及4言号处理装置8，该4言号处理装置可以处理 由检测装置发出的信号以获得期望的信息，更具体地是获得轴1的
轴向位移。
图1示出的测量系统包括也称为"编码器"的编码装置，其由 具有轴线B的两个多才及》兹环2、 7组成。环2、 7相对于轴1的S走转 轴线A与轴1同心地构造成一体。
磁环2、 7包括设置在环2、 7的圓周上并形成外围磁道的多个 北才及和南才及3、 4。》兹才及3、 4以^目同-巨离分布在玉不2、 7的夕卜围上，
且具有恒定纟及长Lp。
例如，环2、 7可以是这样的部件，其由摻有钡4失氧体孩t粒或 锶铁氧体微粒的合成材料或任何其它硬铁》兹材料制成，形成有多个 邻4妄石兹场形成，形成有相反的》兹化方向，相对于两个邻接 磁场形成 有给定磁场。
第一环2的外围》兹道的》兹才及为具有轴线B的螺:旋形，其螺4t角 a为常数。对于第二环7，其也称为"参考，，环，其外围磁道的磁才及沿着平4于于旋转轴线A的方向延伸。
在有关轴的参考系统中，在距轴线A预定的径向距离处，由具 有轴线B及恒定螺旋角a的螺旋形第 一环2产生的磁场的径向分量 中的一个为》兹道上所考虑的角位置G)和万兹道上所考虑的轴向4立置 X的函凄tF ( 、 X),即
F(0，X) = /i:冲.
〕
其中，P为整lt， G为X的给定的严格递增函凄史，且vj/为周 期为27T的周期函凄t;例如
义0
其中，R和X。为常凄t。
萄玄场才企测装置由相对于轴1固定的两个传感器5、 6组成，其 读数坐标轴(也称为al和a2 )间隔恒定长度d，并相对于轴1的旋 转轴线A径向定位。每个传感器5、 6都与多极环2、 7中的一个的 外围》兹道相对设置并相距一读^:距离。传感器5、 6例如选自包括 霍耳效应纟罙4十、》兹致电阻、隧穿》兹电阻或巨》兹电阻的《且群，并i殳置 在距外围磁道一读数距离的位置处，以便他们可以发出表示由所考 虑的气隙处的环2、 7产生的石兹感应的^f言号。
因此，当轴l旋转时，传感器5、 6发出与由所考虑的气隙处 的多才及环2、 7产生的》兹强度成比例的正弦才莫拟信号。当然，正弦 信号的时间4殳与^"兹才及的才及长Lp以及轴1的旗:转速度成比例。
当轴1轴向移动时，》兹环2、 7相对于读ft坐标轴al和a2移 动(参见图1底部的图示)。因此，由与第一环2相对设置的传感器5发出的信号Sl因第一环2的磁极的螺旋形状而经历一次相位 移，但是，由于第二环7的磁极平行于轴1的旋转轴线A而定位， 所以由第二传感器6发出的信号S2的相位不改变。
因此，根据两个传感器发出的信号之间的相位移和第 一 环的螺 旋角cc ,信号处理单元8可确定该部件的轴向位移。
事实上，可以直接从第一信号S1、 Sl'经历的相位移A())推导出 轴向位移。当轴1处于其初始位置以及处于其轴向移动的位置时， 轴向位移Ax (参见图2)与螺旋角a以及Ay成比例，Ay代表分 别位于第 一传感器的读凄t平面上的i兹平移的两点的曲线坐标差。关 系如下
<formula>formula see original document page 17</formula>
现在，Ay直^妻与相位移A(J)成比例。因此，轴向位移Ax可如
下表示<formula>formula see original document page 17</formula>其中，Lp:才及长，A(()以度表示，a以 瓜度表示。
在图3示出的另一实施例中，编码装置只包括一个具有轴线B、 也称为"编码器"的多才及》兹环2。环2与轴1构造成一体并与轴的 ^:转轴线A同心。环2的外围》兹道的》兹才及3、 4为具有轴线B的螺 旋形，其螺旋角oc才艮据函数a = f(x)变化，其中，x表示轴线B上 的戶斤考虑、的点(point considered )的4由向坐才示。
在其它条件中，在与轴有关的参考系统中，在距轴线A预定的 径向距离处，由环2产生的石兹场的径向分量中的一个为石兹道上所考虑的角位置 和^兹道上所考虑的轴向位置X的函凄t F (G)、 X), 即
F(G), X) = K冲.[G) + G(X)]〕
其中，P为整数，G为X的给定的严才各递增函凄t,且v为周
期为2TT的周期函凄t。
像在前面的实施例中一样，万兹场检测装置包括与环2的外围石兹 道径向相对设置的两个固定的磁传感器5、 6。传感器5、 6的标示 为al和a2的读数坐标轴间隔恒定长度d，并相对于于轴1的》走转 轴线A4圣向定4立。
在这种情况下，4全测装置可以集成的方式应用在石圭基纟反或例如 AsGa的等同物上，以便形成用于特定用途的定制集成电路，且该 电路有时称为ASIC (特定用途集成电路)，指的是部分或全部i也才艮 据所需功能^:计的集成电^各。因此，在图3示出的实施例中，第一 传感器5和第二传感器6集成在ASIC 9上。
当轴1轴向移动时，i兹环2相对于读凄丈坐标轴al和a2移4立， 并且由第一和第二传感器发出的信号之间的相位移(j) ^皮更改。事实 上，由于环2的》兹才及3、 4具有螺S走形状，其螺^走角a可以改变， 由第一传感器5和第二传感器6发出的信号之间的相位移随着轴向 位移的幅度而改变。
因而，信号处理单元8可才艮据由两个传感器发出的信号之间的 相位移以及函数a = f(x)确定该部件的轴向位移。
该方案的主要优点在于，其只需要一个多4及环6。而且，两个 传感器4、 5可以只结合在一个集成电路7上。因ot匕，该系统在成本和/或整体尺寸有限的应用中尤其有利。
在示出的实施例中，环的磁极3、 4具有根据函数y-Kx2 (参 见图3，)的螺旋形。换句话说，螺旋角可才艮据函数a = f(x)= arc tan 2Kx变化，其中K表示非零比例常凄t。
在这种情况下，函ttG (产生^兹场的且在上文中已描述的函凄史 F( ，X)的参数)使得常数R和Xo的存在构成以下公式
义O
相位移())为Ay的线性函凄史，Ay示出了分别位于第一和第二传 感器的读ft平面上的》兹3夭迁的两点的曲线坐标差。
另外，当环的磁极3、 4具有根据函数y = x2的螺旋形时，当 Ay等于(X2-(X+d)2) = -2Xd-d2 2Xd时，Ay为轴向位移X (参见图 3，)的线性函lt。因此，相位移(|)的值为轴向位移的线性函H因 此，相位移的测量使得可知道轴1的绝对位置。
最后，在图4和5示出的本发明的另一实施例中，编码装置由 具有轴线B的两个多极》兹环2、 7组成，其f兹才及3、 4为具有轴线B 的螺旋形，其螺旋角a和(3为常凄t， ^旦具有相对的三角方向。因 此，当轴1轴向移动时(图4和图5),在由传感器5、 6发出的信 号SIN1和REF或SIN2之间记录的相位移更大，并且轴向位移的 测量的灵敏度加倍。
随后将结合图4和5的实施例描述根据本发明的传感器、信号 处理单元和测量方法。^f旦是，以下详细描述的传感器、处理单元以 及测量方法也可以应用于图1至3中示出的测量系纟充。在图4示出的本发明的实施例中，第一传感器5为这样一种传 感器，其包括多个对准元件，这些元件i殳置在垂直于轴线A的相 同的平面上、对》兹场壽文感、并分成至少两个子组件；以及电子电路， 设置成才艮据由这些子组件发出的信号而发出基本理想正交的 (perfect quadrature)且具有相同幅度的两个才莫拟4言号SIN1和 COSl。
这种传感器在例如由申请人提出的申请FR 1 790 827中描述。 第二传感器6发出伪正弦^t拟信号REF。
信号处理单元8包括计算器，其使得可以通过将反正切函数应 用到比SIN1/COS1 中来确定图4示出的信号ARC TAN1
(SINl/COSl)。另外，为了测定4言号SIN1和第二4言号REF之间的 相位移，处理单元8包括运算器(叩erator)。根据与由第二传感器 发出的信号REF经过确定的阈值相对应的信号ARC TAN
(SIN1/COS1)的值，该运算器确定由传感器发出的信号之间的相 位移。例如，通过在函数REF经过零期间测量该值和信号ARC TAN1 (SIN1/COS1)来确定相位移的值。
随后，信号处理单元8 4艮据先前确定的相位移计算轴向位移。
由于由信号ARC TAN1获得的值代表在所考虑的一对磁极3、 4上的传感器5、 6的绝对位置，所以此方法非常4青确，并可以不依 赖于速度变化而获得测量值。
在图5示出的实施例中，第一传感器5和第二传感器6为高分 辨率传感器，各自发出在基本全求积中具有相同幅度的两个模拟信 号SIN1、 COSl和SIN2、 COS2。在一个实施例中，在信号SIN2或COS2经过预定阈值(例如 经过信号SIN2或COS2中的一个的零值)时，运算器根据信号ARC TAN1 (SIN1/COS1)的^f直确定瞬时角相4立移。
在另 一实施例中，计算器4艮据信号SIN1和COS1确定信号ARC TANK SIN1/COS1 ),并4艮据信号SIN2和COS2确定信号REF = ARC TAN2 (SIN2/COS2)。因此，运算器确定由信号ARC TAN1 (SIN1/COS1)和ARC TAN2 ( SIN2/COS2 )获得的瞬时值之间的 差，以i"更于确定相^f立移。
因此，，支定测量系统安装在轴1上后#皮初始化，贝'J才艮据此可选 方案的系统和测量方法可以实时地知道轴的轴向位移。
在本发明的优选实施例中，系统装配有用于存储相位移的极值 的存储器、用于由此推导出编码装置与检测装置之间的轴向间隙的
分析器。
在上文中已经将本发明作为一个实例进行了描述。应当注意的 是，本领域中的技术人员在不背离本发明的范围的情况下，可以将 各种变化引入到本发明的实施例中。
权利要求
1.一种用于测量沿轴线A旋转的可移动部件(1)的轴向移动的系统，包括-磁编码装置，包括固定至所述可移动部件的至少一个环形磁道，并且所述环形磁道上以相同距离分布的多个南北磁极对(3、4)被磁化，且北极和南极为具有轴线A的螺旋形；-用于检测磁场的装置，至少包括第一固定磁传感器(5)和第二固定磁传感器(6)，所述第一和第二固定磁传感器以彼此相距非零的轴向距离d设置，与所述编码装置的外围磁道径向相对并且与所述编码装置的外围磁道相距一读数距离，并对由所述编码装置感生的磁场的变化敏感；以及-信号处理单元(8)；其特征在于-第一传感器(5)包括-第一多个敏感元件，位于垂直于所述轴线A的相同平面内，所述敏感元件分成至少两个第一子组件；以及-电子电路，设置成用于根据由所述第一子组件发出的信号而发出在正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN1和COS1；并且-所述信号处理单元(8)包括-计算器，用于根据信号SIN1和COS1确定信号ARCTAN1＝arc Tan(SIN1/COS1)，以及-运算器，用于根据所述信号ARC TAN1确定由所述第一传感器所检测到的磁场与由所述第二传感器所检测到的磁场之间的相位移。
2. 根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述第二传感 器(6 )包括-第二多个^:感元件，位于垂直于所述轴线A的相同平 面内，并分成至少两个第二子纽/f牛，以及-电子电路，设置成用于根据由所述第二子组件发出的信 号发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2。
3. 4艮据权利要求1和2中任一项所述的测量系统，其特征在于， 所述信号处理单元(8)包括运算器，所述运算器用于当所述 信号SIN2或COS2经过预定阈值时才艮据所述信号ARC TAN1的^直确定瞬时角相4立移。
4. 根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述信号处理 单元(8)包括画计算器，用于根据所述信号SIN2和COS2确定信号 REF=arc Tan (SIN2/COS2);以及-运算器，用于根据ARCTAN1与REF之间的差确定所 述瞬时角相4立移。
5. 根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述第二传感 器(6 )只包括一个对磁场敏感且发出信号REF的传感器，所 迷信号处理单元(8)包括运算器，所述运算器用于当所述信 号REF经过预定阈值时根据所述信号ARC TAN1的值确定所 述瞬时冲目位移。
6. 根据前述任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统 还包括分析器，所述分析器用于存储所述瞬时相位移的极值并 由此推导出所述编码装置与才企测装置之间的轴向间隙。
7. 根据前述任一项权利要求所述的测量系统，其特征在于，所述 第一传感器(5 )和所述第二传感器(6 )位于共用的定制ASIC 集成电路中。
8. 才艮据前述《壬一项;f又利要求所述的测量系统，其特;f正在于，所述 第一环形》兹道的f兹极(3、 4)具有恒定螺旋角a ，所述编码装 置包括具有轴线A的且与所述可移动部件结合成一体的第二 环形》兹道，并且在所述第二环形》兹道上多个南北^兹才及^j"( 3、 4 ) #皮》兹化，并且北才及和南才及以相同的3巨离分布并相对于所述第一 夕卜围》兹it的不兹才及(3、 4)卡页名牛。
9. 根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述第二外围 箱玄道的》兹纟及沿平4于于所述轴线A的方向延伸。
10. 才艮据^又利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述第二外围 》兹道的磁极(3、 4)为具有轴线A和恒定螺^走角a的螺;j走形。
11. 根据权利要求10所述的测量系统，其特征在于，所述角a与 角P相等，并且具有相对的三角方向。
12. —种用于测量沿轴线A旋转的可移动部件相对于固定参考系 统的轴向移动的方法，其特^正在于，所述方法至少包4舌以下步 骤-利用至少一个环形》兹》兹道产生相对于所述可移动部件 的固定》兹场，在与所述可移动部件(1)有关的一参考系统中 距离所述轴线A预定的径向距离的位置处，所述》兹场的径向分量中的一个为所述》兹道上所考虑的角4立置G)和所述》兹道 上所考虑的轴向4立置X的函凄史F (G)、 X)，即<formula>formula see original document page 5</formula>其中，P为整凄t, G为X的^合定的严格递增函凄t,且vj/为 周期为2兀的周期函凄t，-根据代表由与所述参考系统相关且与环形^磁道相对设 置的第 一 固定传感器所检测到的磁场变化的信号，发出正交的 且具有相同幅度的两个才莫拟4言号SIN1和COSl，画才艮据4言号SIN1和COS2确定4言号ARC TANl=arc Tan (SIN1/COS1);以及-发出参考信号REF,该参考信号为由与所述固定参考系 统相关并与所述第一传感器间隔一轴向距离d的第二固定传 感器检测到的磁磁道产生的磁场变化的函数，以及-才艮据所述信号ARC TAN 1和所述信号REF,确定由所 述第 一传感器所一企测到的磁场变化与由所述第二传感器所冲企 测到的石兹场变化之间的瞬时相位移；以及-才艮据所述瞬时相位移，确定i兹道相对于传感器的轴向移动。
13. 根据权利要求12所述的用于测量移动的方法，其特征在于， 包4舌以下步-骤-根据代表由所述第二传感器检测到的磁场变化的信号， 发出2,发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和 COS,-根据SIN2和/或COS2确定所述信号REF。
14. 根据权利要求13所述的用于测量移动的方法，其特征在于， 包4舌以下步骤-确定所述信号REF=arc Tan (SIN2/COS2),-确定所述瞬时相位移，所述瞬时相位移为所述信号REF 与信号ARCTAN1之间的差。
15. 根据权利要求13所述的用于测量移动的方法，其特征在于， 包括以下步骤才艮据当所述信号REF沿至少一个预定方向经 过所述预定阈值时由所述信号ARC TAN1获得的值，确定所 述相位移。
16. 根据权利要求15所述的用于测量移动的方法，其特征在于， 所述信号REF与所述信号SIN2或与所述信号COS2成比例。
17. 4艮据—又利要求12至16中4壬一项所述的方法，其特4i在于，函凄tG为具有常婆tR的线性函^t,即<formula>formula see original document page 6</formula>
全文摘要
一种用于测量沿轴线A旋转的可移动部件(1)的轴向移动的系统，包括磁编码装置；用于检测磁场的系统，至少包括第一磁传感器(5)和第二磁传感器(6)；以及信号处理单元(8)。第一传感器(5)包括第一多个对准敏感元件，敏感元件分成至少两个第一子组件；以及电子电路，设置成用于根据由第一子组件发出的信号发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN1和COS1。并且信号处理单元(8)，包括第一计算器，用于根据信号SIN1和COS1确定信号ARC TAN1＝arc Tan(SIN1/COS1)，以及计算器，用于根据信号ARC TAN1，确定由第一传感器检测到的磁场与由第二传感器检测到的磁场之间的相位移。本发明还涉及一种测量方法。
文档编号G01B7/02GK101660892SQ20091017160
公开日2010年3月3日 申请日期2009年8月28日 优先权日2008年8月28日
发明者帕斯卡尔·德比奥勒, 艾蒂安·旺达姆 申请人:S.N.R.鲁尔门斯公司