延伸的行程位置传感器的制造方法
【专利说明】延伸的行程位置传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年8月14日提交的，题目为“延伸的行程位置传感器”的美国临时申请N0.61/682，818的权益，该申请在此通过引用被全文并入。
技术领域
[0003]本公开的实施例总体上涉及位置传感器，并且更具体地涉及包括波导以及磁体的延长的或者延伸的行程位置传感器。
【背景技术】
[0004]大多数的非接触式位置传感器是基于Hall或者磁致伸缩技术的。这种类型的位置传感器能够准确感测的有效最长行程长度被限制在大约20mm ;在大于20mm的情况下，能够线性地感测磁场强度的能力限制了位置传感器的性能。特别是，位置传感器的灵敏度和准确性都受到影响。这样，更复杂的，并且通常是更昂贵的，测量系统被用于确定具有大于20_的行程的物体的位置。例如，为了测量气缸内活塞的位置(气缸内的活塞通常具有大于20_的行程)，可以使用磁性传感器。然而，磁性传感器的结构需要磁体的长度大约与行程的长度相同。这样，需要增大活塞的尺寸以包括这样的传感器。
[0005]有些非接触式位置传感器使用磁致伸缩磁体-波导来测量位置。例如，圆形磁体位于磁致伸缩波导附近。圆形磁体的位置被用来识别待测量的位置。电线延伸了波导的长度。电流的脉冲被置于线之上，其建立了第二磁场。第二磁场与由圆形磁体建立的磁场相干涉，因此建立了位于圆形磁体的位置处的转矩脉冲。转矩脉冲传送到传感器头所花费的时间与圆形磁体的位置相关。这种系统的示例在美国专利N0.5，717, 330中有所描述，该文件在此通过引用并入。如将被理解的，转矩脉冲以声速使波导向下移动。尽管这是相对快的，如果磁体被放置在快速移动的机器头上时，可能产生测量不准确。
[0006]此外，有些非接触式的位置传感器使用其它类型的波导。然而，这些其它类型的波导可以依赖于与局部环境的交互，以测量位置。例如，美国专利N0.5，249，463 (在此通过引用并入)，教导了被用于确定液位的波导。然而，如将理解的，这种位置传感器的准确度将由于暴露于环境而受到影响(例如，其他液体，油等)。
[0007]因此，需要一种非接触式的位置传感器，其被配置以测量具有大于20mm的行程的物体，该物体可以以相对快的速度运动，并且可以操作在恶劣的环境中(例如，暴露于液体，油，等)。
【发明内容】
[0008]本公开的各种实施例提供使用传感器和磁体来确定可移动物体的位置的位置感测系统，其中可移动物体的位置是相对于磁体或者传感器来确定的。在某些示例中，系统包括延伸的行程位置传感器，该延伸的行程位置传感器包括具有给定的特征阻抗的波导以及被定位于紧密邻近该波导的磁性材料，磁性材料包括软磁性材料以及半软磁性材料，可通信地耦合到波导以及信号接收器的信号发生器，信号发生器被配置以生成第一信号并且将第一信号传递到波导以及信号接收器，电耦合到波导的一个或者多个阻抗匹配器件并且该阻抗匹配器件被配置使得波导与信号发生器以及信号接收器阻抗匹配，相对于延伸的行程位置传感器可移动的磁体，该磁体被配置以生成足够使得磁性材料局部饱和的磁场，其中该磁性材料配置以引起波导中的阻抗不连续以使得第一信号在阻抗不匹配点处反射并且传递到信号接收器，以及通信地耦合到信号接收器的位置传感器电路，该位置传感器电路被配置以部分地基于由信号接收器接收的第一信号以及反射信号来确定磁体相对于延伸的行程位置传感器的位置。
[0009]本公开的某些示例提供延伸的行程位置传感器，该延伸的行程位置传感器包括具有给定的特征阻抗的波导，该波导被配置以接收第一信号且磁性材料被定位于紧密邻近该波导，该磁性材料包括软磁性材料或者半软磁性材料，其中该磁性材料被配置以当磁性材料被局部磁场所饱和时引起波导中的阻抗不连续，该阻抗不连续被配置使得第一信号在阻抗不连续点处被反射。
[0010]本公开的某些示例提供确定可移动物体的位置的方法，该方法包括由信号发生器生成第一信号，将第一信号传递到延伸的行程位置传感器的波导，该延伸的行程位置传感器包括波导以及被定位于紧密邻近该波导的磁性材料，该磁性材料包括软磁性材料或者半软磁性材料，将磁体移动到紧密邻近该延伸的行程位置传感器，该磁体被配置以生成足够使得该磁性材料局部饱和的磁场，其中该磁性材料配置以引起波导中的阻抗不连续使得第一信号从阻抗不匹配点处被反射，将反射的信号传递到信号接收器，且基于所接收的第一信号以及所接收的反射信号来确定可移动物体的位置。
【附图说明】
[0011]图1是示出位置感测系统的框图。
[0012]图2是示出传感器的附加实施例的框图。
[0013]图3是示出位置感测系统的附加实施例的框图。
[0014]图4是示出由位置感测系统生成的波形的示例。
[0015]图5是示出位置感测系统的附加实施例的框图。
[0016]图6 — 7是示出位置感测系统的附加实施例的框图。
[0017]图8 — 9是示出传感器的附加实施例的框图。
[0018]图10是示出传感器的附加实施例的框图，其所有都是根据本公开的至少某些实施例来布置的。
【具体实施方式】
[0019]在下文中，将参照附图更加全面地描述本发明，其中发明的优选实施例被示出。然而，本发明可以以许多不同的形式来实现并且不应该被理解为限制于本文所述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本公开是全面并且完整的，并且向本领域技术人员完全地传达发明的范围。在附图中，相似的参考标号在全文中指示相似的元件。
[0020]图1是示出根据本公开的至少某些实施例布置的包括延伸的行程位置传感器10的位置感测系统100的框图。延伸的行程位置传感器10 (在本文有时被称作“传感器”)包括波导12。总体来说，波导12可以是任何类型的波导(例如，微带线波导，带状线波导，矩形波导，或者类似的)。波导12包括至少在波导12的上表面形成(例如，印刷的，附接的，或者类似的)的至少一个导电带14。导电带14可以是任何的导电材料(铜，银，或者类似的)。
[0021]位置传感器10还包括被定位于紧密邻近波导12的磁性材料18。例如，波导12和磁性材料18之间的空气隙或者间距可以是Omm到15mm之间。在某些示例中，波导12和磁性材料18相对于彼此是固定的。磁性材料18可以是软磁性材料或者半软磁性材料(例如，具有低或者相对低的磁饱和场的材料)的薄板。在某些示例中，磁性材料18可以是具有3Nm至10Nm的磁饱和场Hs的软磁性材料。在某些示例中，磁性材料18可以是具有10Nm至3000Nm的磁饱和场Hs的半软磁性材料。在某些示例中，磁性材料18的厚度是1mm。在某些示例中，磁性材料18的厚度在大约0.1mm至1mm之间。
[0022]位置传感器10与磁体22 (例如，永磁体，电磁体，或者类似的)协同工作。磁体22相对于波导12，导电带14以及磁性材料18是可移动的。总体来讲，磁体22在波导12中建立了阻抗不连续。在磁体22相对于位置传感器10的位置处建立了阻抗不连续。如在以下更加详细描述的，可以基于这些阻抗不连续来确定位置传感器10相对于磁体22的位置。
[0023]感测系统100还包括以框30, 32以及34示出的不同元件,这些元件图解地表示已知类型的阻抗匹配器件。要理解的是，当波导12的阻抗没有准确地匹配波导的负载或者源的时候，或者如果在波导的阻抗中建立了不连续，那么将会导致源于不连续的点的反射波。因此，阻抗匹配器件30，32，以及34被配置以使得包括波导12的位置传感器10是阻抗匹配的。结果，当磁体22不靠近位置传感器10的时候，波导12将不反射信号。然而，当磁体22被放置在靠近传感器的时候，将会在波导12中建立阻抗不连续，该阻抗不连续将