[发明专利]具有校准单元和测量装置的振荡传感器

说明书

本发明公开了一种用于测量装置的振荡传感器、一种测量装置以及一种用于操作振荡传感器的方法，振荡传感器包括：振荡器，振荡器包括：谐振电路，谐振电路用于提供振荡信号；增益级，增益级被配置成向谐振电路提供反馈，以注入能量用于激励振荡器维持振荡；至少一个校准元件，校准元件用于调节振荡器的开环增校准单元，校准单元提供调制校准控制信号，以基于至少一个预定的占空比来选择性地调节至少一个校准元件的电测量，其中校准单元还被配置成向调制校准控制信号提供至少一个循环频率，循环频率取决于振荡频率。

技术领域

本发明涉及具有振荡传感器的测量装置。尤其，本发明涉及使用调制校准元件的校准振荡传感器。

背景技术

振荡传感器通常用于检测由各种物理效应引起的阻抗或衰减的变化。振荡传感器通常具有振荡器，所述振荡器包含形成有感测线圈和/或感测电容器的谐振电路。

尤其，振荡传感器通常应用于例如接近传感器，其中应检测在感测线圈的感测范围内传导物体的存在与否或传导物体在感测线圈的感测范围内的移动。在操作期间，此类振荡器在感测线圈产生交变磁场时振荡，所述交变磁场基本上受传导物体的存在的影响。因此，进入或离开感测线圈的感测范围或移入或移出所述感测范围的传导物体会产生感测线圈的阻抗变化。

在操作期间，谐振电路具有谐振频率，所述谐振频率由感测线圈的电感且由电容的容量确定。通过反馈放大，谐振电路被激励，从而通过与振荡同相地注入能量来维持振荡。此外，在感测范围内物体的存在导致由于在物体中产生涡流而导致的能量损失引起的谐振电路的品质因子降低。在运行中，这导致激励的振荡的振荡频率变化和振荡的振幅变化。

例如，在应检测物体存在与否或物体的移动的应用中，经常会分析振幅变化。因此，通常配置反馈放大的特性以就关于由于感测范围中物体的存在导致的谐振特性变化的振幅变化而获得高灵敏度。

此类振荡传感器的灵敏度的校准和工作点的设置通常借助于可变的校准元件来进行，所述可变的校准元件可以是用于激励振荡的反馈回路中的无源电元件。校准元件可以是电阻器等。由于此类校准元件的激光校准昂贵且不允许重新校准，因此电子校准是优选的。

例如，文献WO2016/141965 A1涉及一种具有谐振电路和反馈增益级的振荡器。在反馈回路中，提供调节电阻器，所述调节电阻器被配置成借助于开关耦合到所述反馈回路中。通过借助于脉冲宽度调制控制信号的占空比来控制开关，可以设置调节电阻器的有效电阻进行校准。

首先通过调整校准元件的电量来进行振荡传感器的校准。如果校准元件是由脉冲宽度调制信号控制的可切换调节电阻器，则占空比确定用于反馈耦合的有效电阻。

然而，通过脉冲宽度调制的控制有可能将低频谐波注入到电路系统中，所述谐波基本上由脉冲宽度调制的循环频率和特定占空比确定。这些谐波不能轻易地从传感器信号中分离出来，且影响振荡传感器的工作，因此使信噪比大大降低。由于取决于校准来选择占空比，将不同的谐波引入每个振荡传感器中，因此很难通过滤波消除它们。因此，本发明的目的是提供可调谐的振荡传感器和测量装置，其可以通过可变校准元件来校准，并且其中可以减小由脉冲宽度调制信号注入的调制的负面影响以实现高信噪比。

发明内容

通过振荡传感器以及测量装置和用于操作振荡传感器的方法实现了上述目的。

根据第一方面，提供一种用于测量装置的振荡传感器，所述振荡传感器包括：

振荡器，所述振荡器包括：

谐振电路，所述谐振电路用于提供振荡信号；

增益级，所述增益级被配置成向所述谐振电路提供反馈，以注入能量用于激励所述振荡器维持振荡；

至少一个校准元件，所述校准元件用于调节所述振荡器的开环增益；