用於嵌入安裝的感應式接近傳感器及其設計方法

2024-01-24 06:07:15

專利名稱：用於嵌入安裝的感應式接近傳感器及其設計方法
技術領域：
本發明涉及一種依據權利要求1或9前序部分的用於嵌入在金屬 安裝板中的感應式接近傳感器及其設計方法。
背景技術：
接近傳感器包括帶傳感器線圏的RLC振蕩器，傳感器線圏的磁 場在目標中產生渦流。這些渦流導致的功率損耗表達了隨著傳感器和 目標之間的距離的縮短而使所述振蕩器衰減增強的負載。
振蕩器將其儲存能量消耗的速率測量為品質因數Q，品質因數Q 為每個周期內所存儲能量對所消耗能量的比率的2兀倍。在傳感器的非 嵌入狀態下且不存在目標的情況下，測量感應式接近傳感器的振蕩系 統的最大品質因數Qmax。在操作中，品質因數Q由於安裝板中和/或 目標中的渦流損耗而降低。將品質因數Q對最大品質因數Qmax歸一
化，相對品質因數Qrd定義為如下
如果傳感器的環境中無任何場影響物體存在，則Q等於Qmax，並
由此Qw等於1。先前針對品質因數Q所提及的內容也適用於相對品 質因數Qrel:由於安裝板和/或目標中的渦流損耗使得每個周期的能耗 增加的事實，故相對品質因數降低。該降低的量為振蕩器衰減的度量
衰減-卜Qre,Qm股-Q (2) Q max
感應電路包括檢測電路，所述檢測電路設置成產生輸出信號，所 述輸出信號為該衰減的函數。
在開關感應式接近傳感器和模擬感應式接近傳感器之間做 了區 分。接近開關的檢測電路布置成衰減一達到參考閾值就將輸出信號從一個狀態切換到另一個狀態，在本文中參考閾值也稱為工作閾值；然 而，模擬接近開關的檢測電路布置成針對衰減超過參考閾值而產生輸 出信號，所述輸出信號為振蕩器衰減的單調函數。
傳感器殼體的外表面包括感測面，傳感器線圏的磁場通過芯體指 向感測面。目標距離為從該感測面到目標之間的距離，且傳感器範圍 為需使目標距離減少(通過使目標接近感測面)到使傳感器輸出信號 發生變化的值。如果傳感器為接近開關，則由此定義的傳感器範圍稱 為工作距離。在傳感器的數據表中規定的範圍稱為額定範圍。由於例 如製造誤差，傳感器的實際範圍可能偏離其額定範圍。
作為感應範圍的檢測和規格基礎，國際標準IEC60947-5-2定義了 所採用的目標的尺寸和材料。標靶為厚度lmm、邊長等於感測面直徑 或者為3倍傳感器額定範圍(以更大的為準)的方形低碳鋼板。
感應式接近傳感器的範圍及其可嵌入性為反向關聯。目標距離越 大，目標中的渦流損耗越小，這導致安裝板中的渦流損耗對所確定的 振蕩器衰減的總渦流損耗量的影響增加。
使傳感器的參考閾值降低，以使傳感器的範圍增加。在下表中， 對比了標準IEC 60947-5-2規定的嵌入式接近開關的額定工作距離(可 採用大約35%的參考閾值來獲得)和相應尺寸狀態的現有技術的接近 開關所測得的工作距離(以僅10%的參考閾值為特徵)。
表1
傳感器尺寸工作多巨離
IEC標準10%閾值
M5一1.2mm
M81 mm2.2mm
M122mm3.7mm
M185mm6.5mm
M3010mm13.0mm
在該表中，傳感器的尺寸由形成傳感器殼體的外螺紋套筒的直徑 來規定。
6長程接近傳感器以10%或更小的參考閾值為特徵。通過使參考閾 值降低到10%以下，可實現具有更長程的傳感器。具有低於5%參考 閾值的長程傳感器在本領域中是公知的。基於上表右列中的值，長程 傳感器的最小範圍S^可近似地採用下面的公式來確定
其中，d為毫米表示的傳感器殼體套筒的外徑，S^n為毫米表示
的感應範圍。
通常的長程傳感器不是完全可嵌入在鋼安裝板中，這是因為在嵌 入狀態下由安裝板引起的衰減幾乎等於或超過傳感器的參考閾值，這 尤其地致使任何開關式接近傳感器不可工作。
為了減輕安裝板的影響，德國專利申請DE3438998A1建議採用 屏蔽裙板包圍線圏和芯體來防止傳感器場到達安裝板。設計成擔當免 受交變磁場影響的屏蔽物的金屬層在厚度上至少與所述層的材料在場 振蕩頻率下的趨膚深度相同，而且優選更厚。材料的趨膚深度可計算 為
其中p為材料的電阻率(n'm) ,/為場的角頻率(Hz) ， A為自 由區的磁導率(N/A2) ， A為材料的相對磁導率。
例如，銅在lMHz頻率下的趨膚深度為66jim。為了達到長工作 距離，帶芯體的傳感器線圏的傳感器的工作頻率優選在50 kHz以上但 通常在lMHz以下，且由此為了充當屏蔽物，包圍芯體的銅層必須更 厚。

發明內容
本發明的目的在於在對傳感器的範圍無反向影響的情況下提高接 近傳感器的可嵌入性。
該目的可由依據權利要求1或9的嵌入式接近傳感器以及依據權 利要求13或14的設計這種傳感器的方法來實現。
Smin=0.14+0.114*d本發明的優選特徵在從屬權利要求中予以說明。


下面將結合附圖給出的優選實施方式來詳細說明本發明。
圖1以透視圖示出了齊平安裝在安裝板中的感應式接近傳感器； 圖2示出了一結構的示意圖，所述結構包括依據圖l安裝在安裝 板中的傳感器以及位於傳感器前面的目標；
圖3示出了圖2所示的傳感器的振蕩器的相對品質因數Qw為目
標距離x的函數的曲線圖4示出了包括傳感器、安裝板以及目標的結構，其定義有限元 法模型的幾何模型；
圖5示出了有限元法(FEM)模擬具有依據圖4的幾何形狀的傳 感器而計算出的總渦流損耗的曲線圖6示出放大比例下的感應式接近傳感器前部的縱剖視圖； 圖7示出了依據圖6的備選實施方式的傳感器前部。
具體實施例方式
圖1示出了在安裝板2中安裝的感應式接近傳感器1。所述傳感 器的殼體大體由非鐵磁金屬製成的圓柱套筒3構成，套筒3在其外側 上有螺紋並旋入到相應的安裝板2的螺紋通孔中，從而所述殼體的與 套筒軸線垂直的感測面4和安裝板2的前表面5齊平。術語"齊平安裝，， 用作下文"嵌入"的同義詞，並暗示了安裝板的通孔在安裝板的前表面 5附近不會擴大，從而傳感器1的前部周圍未設有任何空間。
圖2為一結構的示意圖，所述結構包括依據圖1安裝在安裝板2 中的感應式接近傳感器1以及位於傳感器的感測面4前方的目標板6。 所述傳感器具有單獨給出的電路和磁路。具有傳感器線圏7的電路以 框圖示出，而磁路可通過磁場線8和暴露在磁場下的不同材料體(即 傳感器線圏7的開口壺型芯體9、徑向包圍芯體9的殼體套筒3、安裝 板2、以及目標6)來表示。這些物體示出在沿穿過套筒3中部的剖面得到的剖視圖中，套筒3為圓柱形且橫截面為圓形。電路和磁路由傳 感器線圏7相聯。
所述電路也稱為傳感器電路，所述傳感器電路包括RLC振蕩器 10, RLC振蕩器10的感應元件L由傳感器線圏7和該線圏的芯體9 形成。芯體9由相對磁導率大於1的材料製成，所述材料典型地為鐵 素體。所述傳感器線圏的磁場在目標6中產生渦流，而且由這些渦流 引起的功率損耗代表著隨著感測面4和目標6之間的距離減小而使振 蕩器10衰減增加的負載，所述距離稱為目標距離x。
所述傳感器電路還包括測量電路11和輸出電路12。測量電路11 設計成基於電量來檢測所述振蕩器的衰減，所述電量為該衰減的單調 函數。例如，依賴於所述振蕩器的電子設計，該電量可以為振蕩器的 振幅或者可以為所述振蕩器的反饋放大器的輸出電流。所述測量電路 包括可位於整流器13之前的信號轉變單元14。接近開關的信號轉變 單元14為比較器，所述比較器設置成將所述衰減和預定參考閾值來對 比，所述預定參考閾值在本文中也稱為工作閾值。與此相反，模擬接 近傳感器的信號轉變單元14具有轉換功能，所述轉變功能被設計成產 生測量電路的輸出信號，對於處於零和使衰減等於所述參考閾值的距 離之間的值而言，該輸出信號為目標距離x的線性函數。
為了形成可在殼體外側通過信號傳導來獲取的傳感器的輸出信 號，信號轉變單元14的輸出信號被輸出電路12調理。
目標距離x定義了所述傳感器的範圍，如上定義的標準尺寸目標 在目標距離x處使所述振蕩器衰減至所述預定參考閾值。開關式傳感 器的範圍也稱為工作距離。
圖3示出了為目標距離函數的相對振蕩衰減Q^的曲線圖。長程 傳感器的參考閾值在90。/。線以上。曲線在這個工作位置處相當平緩， 從而即使由安裝板引起的較小的衰減也對傳感器範圍產生顯著影響。 儘管如此，可嵌入在金屬安裝板(通常為低碳鋼安裝板)中的長程接 近傳感器的設計是可行的，因為將傳感器線圏的芯體徑向包圍的導電 元件的幾何形狀和電阻率可以以這種方式進行調整，即嵌入在安裝板中的傳感器的範圍與非嵌入式傳感器的範圍(未帶安裝板的同一傳感 器的範圍) 一致。
這種一致性的精度越高，傳感器的可嵌入性越好。對於所考慮的 可嵌入的感應式接近傳感器而言，感應式接近傳感器在嵌入狀態下的 範圍不應該與其在非嵌入狀態下的範圍有著顯著的不同。前者和後者
之間的差超過30。/。時將被認為是顯著的。優選地，該差不超過20%; 更優選地，該差不超過10%。
導電元件可形成所述殼體的一部分或者布置在所述殼體內。通常， 在將傳感器線圏的芯體包圍的導電元件中的一個導電元件為所述殼體 的金屬套筒3。另外的元件可包括金屬層，所述金屬層施加到這個套 筒的內和/或外表面上或者施加到一個或多個徑向插置在所述芯體和 所述套筒之間的元件上。
徑向包圍芯體的元件是那些徑向位於芯體外側並軸向接近芯體的 元件，從而這些元件在傳感器的嵌入或非嵌入的狀態下至少部分地暴 露在傳感器線圈的磁場下。這包括沿軸向部分地或全部地位於芯體前 方的元件，因為芯體使得磁場朝殼體的前端指向。相反，套筒3後部 的未暴露在磁場下且不傳導渦流的幾何結構對傳感器-目標結構中的 渦流損耗無影響。由此，如果所述套筒的前部(代表包圍芯體的中空 圓柱形金屬元件)被認為是包圍芯體的導電元件，那麼就足夠了。總 的來看，軸線方向上位於芯體後端的任何東西均可被忽略。
所有包圍芯體的導電元件徑向上的厚度均比振蕩器工作頻率下的 它們各自材料的趨膚深度小，從而所述導電元件不充當屏蔽件。如果 導電元件的徑向厚度不是常數，則該規則適用於這種元件的最薄位置。 例如，在本文中，外螺紋殼體套筒的厚度為其在螺紋最深位置處的厚 度。
圖4示出了嵌入在安裝板2中的傳感器1。傳感器的殼體大體由 外表面形成有螺紋的圓柱形金屬套筒3構成。套筒3的前端被塑料封 閉帽15來封閉。位於所述殼體的前端處的感測面4為塑料帽15的底 部16的外表面，所述外表面形成殼體的前壁16。感測面4與套筒3的前端齊平。傳感器線圈7的開口壺型芯體9設置在前壁16後面的套 筒中、且其開口側指向感測面4，從而傳感器線圏7的磁場指向感測 面4前方的目標6。在該實例中，套筒3的前部為在殼體外表面限定 的空間中徑向包圍芯體9的僅有的導電元件。這種結構供不同尺寸(至 少高達套筒直徑M50)的感應器使用。
現在將給出通過有限元模擬相配導電元件的方法。在由傳感器1、 傳感器感測面4前方的傳感器額定範圍Sn處的目標6、以及嵌入有傳 感器1的安裝板2構成的結構(例如如圖4所示)中，如果安裝板2 可被去掉而不影響總渦流損耗量，則嵌入式傳感器的範圍將與同樣的 處於非嵌入狀態下的傳感器的範圍一致。為了驗證是否該條件被滿足， 利用有限元法模擬來確定該結構中的渦流損耗。
在用於模擬這種結構的模型中，磁路中的各個物體以它的幾何結 構、磁導率和電阻率來說明。標準目標為厚度lmm邊長度量為3倍 傳感器額定範圍Sn的方形低碳鋼板。為了獲得精確的結果，所述套筒 的幾何結構規格可限定在所述套筒的前部並優選地包括套筒螺紋的精 確幾何結構。另外針對有限元法模擬的需要給定的參數為傳感器線圏 的繞組數、振蕩器的工作頻率、以及(恆定的)線圏電流強度或線圏 電壓及線圏電阻率。
基於這個模擬模型，通過有限元法模擬來數值地計算該結構中的 總渦流損耗量。針對包括安裝板的結構和相同但未包括安裝板的結構 進行模擬，並確定在總渦流損耗上的差。如果該差不接近於零，則為 了再次計算帶有和不帶有安裝板的情況之間在總渦流損耗上的差，在 數值模型中稍微修改包圍芯體的導電元件在規格上的性能。因為在該 實例中，金屬套筒是僅有的包圍芯體的導電元件，所以，遞增修改的 性能優選是金屬套筒的電阻率。觀察對套筒電阻率做出的遞增變化所 導致的這種差的演變，所述電阻率可調整到使帶有和不帶有安裝板時 總渦流損耗上的差接近於零。
這就是使帶有或不帶有安裝板時渦流損耗均相同的情況。在電路 中，總渦流損耗可表示為傳感器線圏平行等效電路中的等效電阻。從
ii這個觀點看，套筒金屬的電阻率在這種方式下將是合適的，即線圏在 帶有和不帶有安裝板的結構中感知到的等效電阻相同。
圖5示出了針對依據圖4的結構所計算出的總渦流損耗值Pt。t對 於所述殼體的套筒3的不同電阻率值A的曲線表示，所述結構帶有額
定範圍Sn為3mm、尺寸M8的傳感器。黑點代表傳感器在非嵌入狀 態下(不帶有安裝板)的值，而空圏代表傳感器在嵌入狀態下(帶有 安裝板)的值。為了簡化計算，芯體中的功率損耗被認為是常數而且 小，從而其僅代表已被省略的偏差。表示帶有和不帶有安裝板的總渦 流損耗的曲線存在著相交。在相交點處，所述套筒金屬具有18nQ'cm 的電阻率。如果具有這種電阻率的金屬形成用於所述模擬的模型中所 規定的傳感器的套筒，則傳感器在嵌入到低碳鋼金屬安裝板中時的範 圍優選地與其在非嵌入狀態下的範圍一致。
已證實，這種用於將感應式接近傳感器嵌入到金屬安裝板的設計 方法尤其適用於設計這樣的長程傳感器，所述長程傳感器以10%或更 小的參考閾值為特徵或者以額定範圍超過上述公式(3)定義的最小範 圍為特徵。
因為需要對套筒金屬選定其電阻率，所以這種金屬不可以針對某 些應用在化學上是充分惰性的；而且可要求套筒外表面的塗層具有不 同的金屬(諸如鉻)。這種塗層代表了包圍芯體的由導電材料製成的 另外元件，這需要在有限元模擬模型中予以說明，以確定所述套筒所 需的電阻率。
如果殼體套筒的前部是僅有的包圍傳感器芯體的導電元件，除了 由可施加到套筒外表面上的諸如鉻之類的合適材料製成的保護塗層之
外，則要求總渦流損耗在帶有和不帶有安裝板時一致的非鐵磁套筒金 屬的電阻率處於15jiQ-cm和50jaQ'cm之間的範圍內。典型的這種金
屬為包含銅、鎳和鋅的合金。
這些以及本文給出的其它電阻率值是針對在溫度20°C時的相應材料。
圖6示出了感應式接近傳感器前部的另一實施方式。除了將塗層18施加到套筒前部的套筒內表面上以外，傳感器線圈7、傳感器線圏 的芯體9以及包括金屬套筒3的殼體的幾何結構均與圖4所示的傳感 器中的那些部件相同。套筒3'由非鐵磁金屬製成，與參照上述圖4和 圖5所述的方法對於傳感器的理想可嵌入性所確定的值相比，所述非 鐵磁金屬具有的電阻率高。不鏽鋼製成的套筒由於其化學惰性而優選 地使用。所述套筒的額外電阻率可通過施加塗層18來補償，塗層18 也優選地由非鐵磁金屬製成，並且塗層18的電阻率低於套筒金屬的電 阻率。
根據所述材料、所述幾何結構、以及塗層18的精確結構，傳感器 範圍在嵌入狀態和非嵌入狀態下的差為正或負，而且的確存在著一個 使所述差為零的塗層厚度。為了確定該厚度，可採用如上述參照圖4 說明的有限元模擬。在這種情況下，在單獨的循環模擬之間優選變化 的性能為塗層18的性能，即塗層18的厚度或塗層18的電阻率。
不管套筒的材料如何，如果所述塗層的電阻率低於15jLi^cm,則 對於任何常規尺寸(至少達到M50)的傳感器而言，40|im的塗層厚 度被認為是最大值。 一般而言，為了使傳感器的範圍在嵌入狀態和非 嵌入狀態下一致，所述塗層越薄，需要所述塗層材料的電阻率越低。 如果所述塗層材料(例如黃銅)的電阻率低於lOinOcm，貝'J 30jim的 塗層厚度視為最大值；而如果所述塗層材料(例如純銅、鋁、金)的 電阻率低於5pQ.cm，則20jiim的塗層厚度被認為是最大值。所述金屬 塗層的實際厚度低於所述可適用的最大值，而且需要依據各自傳感器 的特質來確定，優選地依據上述參照圖4所述的方法來確定。
值得注意的是，依據圖4 (沒有金屬塗層18)和圖6 (帶有金屬 塗層18)的實例對接近傳感器的可嵌入性進行優化的方法是基於相同 的物理原理將包圍傳感器線圏芯體的導電元件調整為，在安裝狀態 下分布在所述目標、所述安裝板、以及傳感器殼體的導電元件中的總 渦流損耗量等於在非嵌入狀態下不帶有安裝板的情況下所引起的渦流 損耗。尤其是，金屬塗層18不具有屏蔽功能時。實際上，依據本發明， 有效屏蔽安裝板免受傳感器線圏和芯體影響的金屬塗層不會用作調整渦流損耗分布的手段。由此，金屬塗層18的厚度優選地比所述塗層材 料在振蕩器操作頻率下的趨膚深度的一半小，且更優選地，金屬塗層 18的厚度比該趨膚深度的30%小。如上所述，為了確保所述傳感器的 工作距離足夠長，該工作頻率優選地高於50Hz。
圖7示出了一傳感器的前部，其與圖6所示的傳感器的前部類似。 主要區別在於，金屬塗層18〃不是施加到套筒內表面，而是施加到塑 料帽15的圓周壁17的內表面上，塑料帽15的圓周壁17延伸到套筒 3〃和芯體9之間的間隙中。另一差別在於，塑料帽15略微伸出到金屬 套筒3〃的前端外。
在本發明的精神和範圍內可有諸多變型和修正。
可採用薄金屬膜來替代塗層18和18〃。
塗層18、 18〃或所述膜可設置在其它位置，優選地設置在芯體和 套筒之間的某些位置，包括可將所述塗層或所述薄膜設置在套筒內表 面上(如圖6所示)或設置在芯體的徑向外表面上。
要施加在所述塗層或所述薄膜(薄金屬層)上的表面優選為大體 圓柱形，但是與所述圓柱形不一致的表面(諸如錐形承載面)也是可 行的，由此形成了沉積到該表面上的錐形形狀的金屬塗層。
可採用E型芯體或U型芯體來替代壺型芯體。這些芯體形狀的共 同特徵是它們均一側開口 ，從而它們主要在一個方向上朝向傳感器線 圏的磁場。
在依據圖4或圖6的實施方式中，可省卻塑料帽15，而合成樹脂 可用於在套筒3的前端將套筒3封閉。在這種情況下，覆蓋所述芯體 的樹脂層形成所述殼體的前壁。
可採用具有光滑外表面的金屬套筒來替代螺紋套筒3。金屬套筒3 的橫截面形狀不必是圓形。例如，可釆用方柱形外形的金屬套筒。
最後，可採用合成殼體來替代金屬套筒3。在這種情況下，由設 置在所述合成殼體中且與感測面4垂直的中空圓柱金屬元件來包圍芯 體9。對於本發明的目的而言，環形金屬元件已足夠；而且採用與參照圖6針對套筒形金屬元件所述的方式相同的方式，該金屬元件可與 金屬層組合。
權利要求
1.一種用於嵌入在金屬安裝板(2)中的感應式接近傳感器(1)，其包括殼體，其具有由合成材料製成的前壁(16)，所述前壁(16)在所述殼體的前端形成感測面(4)；振蕩器(10)，其包括帶芯體(9)的傳感器線圈(7)，所述芯體(9)由相對磁導率大於1的材料製成，所述材料通常為鐵素體，所述芯體(9)布置在所述前壁(6)後面的所述殼體內，從而所述芯體(9)的開口側朝向所述感測面(4)，以使所述傳感器線圈的磁場指向所述感測面(4)前面的目標(6)；中空圓柱形金屬元件，其垂直於所述感測面(4)布置並包圍所述芯體(9)；以及測量電路(11)，用於檢測由於渦流導致的所述振蕩器(10)的衰減；其特徵在於，所述芯體(9)由金屬層(18，18″)徑向地包圍，所述金屬層的電阻率小於15μΩ·cm並且厚度小於40μm。
2. 根據權利要求1所述的接近傳感器，其特徵在於，所述金屬層 (18， 18〃)由非鐵磁金屬製成。
3. 根據權利要求1或2所述的接近傳感器，其特徵在於，所述金 屬層(18， 18〃)布置在所述金屬元件和所述芯體之間。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的接近傳感器，其特徵在於， 所述金屬元件為金屬套筒(3 )，並且所述芯體(9 )設置在所述金屬套 筒(3)內。
5. 根據權利要求4所述的接近傳感器，其特徵在於，所述前壁為 密封帽(15)的底部(16)，所述密封帽(15)的圓周壁(17)延伸到 所述套筒(3'， 3〃)和所述芯體(9)之間的間隙，所述金屬層(18〃) 設置在所述圓周壁(17)的內表面上。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的接近傳感器，其特徵在於，所述金屬層(18， 18〃)為金屬塗層。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的接近傳感器，其特徵在於， 所述金屬層(18,18〃)的厚度小於所述金屬層的材料在所述振蕩器(10) 的工作頻率下的趨膚深度的一半；而且優選地，所述金屬層(18， 18〃) 的厚度小於所述趨膚深度的30%。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的接近傳感器，其特徵在於， 所述測量電路(11)設置成所述衰減一旦超過預定參考閾值就改變所 述傳感器電路的輸出信號，所述預定參考閾值對應於0.1 (10%)或更 小的衰減。
9. 根據權利要求8所述的接近傳感器，其特徵在於，所述金屬層 (18， 18〃)的厚度被構造成針對低碳鋼目標(6)而言，使所述渦流 引起的所述衰減對應於所述參考閾值的所述感測面(4 )和所述目標(6 ) 之間的距離在所述傳感器的嵌入狀態下比在所述傳感器的非嵌入狀態 下的距離最多相差30%，且優選最多相差20%。
10. —種用於嵌入在金屬安裝板(2)中的感應式接近傳感器(l)， 其包括殼體，其具有合成材料製成的前壁(16)，所述前壁(16)在所述 殼體的前端形成感測面(4);振蕩器(10)，其包括帶芯體(9)的傳感器線圏(7)，所述芯體 (9)由相對磁導率大於1的材料製成，所述材料通常為鐵素體，所述 芯體(9)布置在所述前壁(6)後面的所述殼體內，從而所述芯體(9) 的開口側朝向所述感測面(4)，以使所述傳感器線圈的磁場指向所述 感測面(4)前方的目標(6);中空圓柱形金屬元件(3),其垂直於所述感測面(4)布置並包圍 所述芯體(9);以及測量電路(11)，其用於檢測由於渦流導致的所述振蕩器(10)的 衰減；其特徵在於，所述金屬元件(3)由非鐵磁金屬製成，所述非鐵磁 金屬具有15nQ'cm-50^iQ'cm的電阻率。
11. 根據權利要求IO所述的接近傳感器，其特徵在於，所述金屬 元件為金屬套筒(3),所述芯體(9)設置在所述金屬套筒(3)內。
12. 根據權利要求10或11所述的接近傳感器，其特徵在於，所 述測量電路(11)設置成所述衰減一超過預定參考閾值就改變所述傳 感器電路的輸出信號，所述預定參考闊值等於10%或更小的所述衰 減。
13. 根據權利要求12所述的接近傳感器，其特徵在於，圍繞所述 芯體(9)的套筒部分的電阻率被配置成針對低碳鋼目標(6)而言， 使所述渦流引起的所述衰減等於所述參考閾值的所述感測面(4)和所 述目標(6)之間的距離在所述傳感器的嵌入狀態下與在所述傳感器的 非嵌入狀態下的距離相差最多30%,且優選最多20%。
14. 一種設計權利要求1至9所述的接近傳感器的方法，其特徵 在於在包括傳感器(1)和設在所述傳感器的感測面(4)前面的固定 距離處的低碳鋼目標(6)的結構中，確定所述振蕩器(10)在所述傳 感器(1)的嵌入狀態下和所述傳感器(1)的非嵌入狀態下的衰減， 而且如果在所述兩個狀態下所確定的衰減不同，則增加一量來調整所 述金屬層(18， 18〃)的厚度，並重複這些步驟一次或多次，以確定在 使嵌入狀態下的衰減基本上等於非嵌入狀態下的衰減時的所述金屬層 (18， 18〃)的厚度。
15. —種設計權利要求10至13所述的接近傳感器的方法，其特 徵在於在包括傳感器(1)和設在所述傳感器的感測面(4)前面的固定 距離處的低碳鋼目標(6)的結構中，確定所述振蕩器(10)在所述傳 感器(1)的嵌入狀態下和所述傳感器(1)的非嵌入狀態下的衰減， 而且如果在所述兩個狀態下所確定的衰減不同，則調整包圍所述芯體 (9 )的所述金屬元件的電阻率一增量，然後重複這些步驟一次或多次， 以確定使嵌入狀態下的衰減基本上等於非嵌入狀態下的衰減時的所金 屬元件的電阻率。
全文摘要
本發明涉及一種感應式接近傳感器，用於嵌入在金屬安裝板中，包括殼體，具有合成材料製成的前壁，前壁在殼體的前端形成感測面；振蕩器，包括帶芯體的傳感器線圈，芯體由相對磁導率大於1的典型為鐵素體的材料製成，芯體布置在前壁後面的殼體內，從而芯體的開口側朝向感測面，以使傳感器線圈的磁場指向感測面前方的目標；中空圓柱金屬元件，垂直於感測面布置並包圍芯體；以及測量電路，檢測由於渦流導致的振蕩器的衰減。為了提高傳感器的可嵌入性，芯體徑向包圍有電阻率小於15μΩ·cm且厚度小於40μm的金屬層。可替代地，如果金屬元件的電阻率調整到15μΩ·cm至5015μΩ·cm之間範圍內的值，可省略該薄金屬層。
文檔編號G01V3/10GK101630021SQ200910152290
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月14日 優先權日2008年7月15日
發明者C·雷姆, M·德於, P·海姆利希爾, P·韋尼耶 申請人:奧普託塞斯股份有限公司