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EP1342048A1 - Kombination von zwei sensoren, z.b. von einem kapazitiven sensor und einem auf wirbelstrom- oder ultraschallbasis arbeitendem abstandssensor, in einem gehäuse - Google Patents

Kombination von zwei sensoren, z.b. von einem kapazitiven sensor und einem auf wirbelstrom- oder ultraschallbasis arbeitendem abstandssensor, in einem gehäuse

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Publication number
EP1342048A1
EP1342048A1 EP01960157A EP01960157A EP1342048A1 EP 1342048 A1 EP1342048 A1 EP 1342048A1 EP 01960157 A EP01960157 A EP 01960157A EP 01960157 A EP01960157 A EP 01960157A EP 1342048 A1 EP1342048 A1 EP 1342048A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
arrangement according
sensor arrangement
layer
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP01960157A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Hrubes
Norbert Reindl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG filed Critical Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Publication of EP1342048A1 publication Critical patent/EP1342048A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/08—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means
    • G01B7/085—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means for measuring thickness of coating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/08—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement with a first sensor, which preferably has a measuring coil which operates in particular according to the eddy current principle, and with a second sensor, the two sensors being arranged in one housing.
  • Sensor arrangements of this type have long been known in practice.
  • This sensor arrangement has a combination of an eddy current sensor and a displacement sensor.
  • the eddy current sensor and the displacement measuring sensor are arranged in one axis, the displacement measuring sensor being arranged inside the measuring coil of the eddy current sensor and parallel to the coil axis.
  • the sensor arrangement described in DE 43 27 712 C2 is particularly problematic in that the nesting of the sensors causes the sensors to influence one another. This mutual influence affects the measurement with errors which, in contrast to errors which are caused, for example, by temperature changes during the measurement, can only be compensated for with difficulty.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a sensor arrangement of the type mentioned at the outset in which influencing of the sensors among one another is reduced.
  • the above object is achieved by the sensor arrangement with the features of patent claim 1.
  • the sensor arrangement in question is then designed and developed in such a way that a layer is formed on the measurement side of the housing, which is an active component of the second sensor.
  • a layer formed on the measurement side of the housing is an active component of the second sensor.
  • the active component could have at least one active measuring surface.
  • the active component could also comprise several active measurement areas. This would be particularly advantageous if the sensor arrangement has additional sensors in addition to the first and second sensors. The measuring surfaces of the individual sensors could then be individually matched to one another.
  • the layer could be designed to be electrically semiconducting to conductive, so that the selection of materials from which the layer can be produced is particularly large.
  • the material of the layer could then be matched particularly well to the respective application, without having to restrict the selection to materials with certain electrical properties.
  • the electrical resistance of the layer could be known in a particularly advantageous manner.
  • the layer could, for example, have a low-resistance electrical resistance, for example 100 ⁇ or more. With this relatively low-resistance electrical resistance of the layer, the eddy current effect in the layer is already reduced to such an extent that the measuring coil of a sensor, for example an eddy current sensor, is hardly influenced by the layer, that is to say "sees through” it.
  • the layer could also have a high-resistance electrical resistance. With a high electrical resistance of the layer, no influence by eddy currents would be detectable at all.
  • the layer could essentially be made of a graphite-containing material.
  • This graphite-containing material could be a resistive paste that could be printed and dried or baked.
  • the layer could also have particularly good electrical conductivity.
  • the layer could be designed such that, despite the good electrical conductivity, no eddy currents can be induced in the layer. This could be achieved, for example, by transverse to the flow direction of the eddy currents, i.e. radially to the axis of the measuring coil of the sensor, slots are made in the layer. A spread of eddy currents in the layer could thus be effectively avoided.
  • An electrically highly conductive layer could, however, also be designed in such a way that eddy currents can be caused in the layer.
  • the intensity of the eddy currents flowing in the layer could then be known in a particularly advantageous manner.
  • the intensity of the eddy currents could then be regarded as defined, also for further measurements, the electric field being weakened according to the formula for the depth of penetration - skin effect - or shielding effect. If the sensor signal is processed further, the eddy currents could then be taken into account and compensated for during the measurement.
  • Depth of penetration [mm] 0.503 • An electrically conductive target in position x could then also be detected by the weakened field. Instead of electricity
  • a and b represent the two respective penetration depths.
  • the prerequisite for detection of the target would be that the thickness of the layer would be significantly smaller than the theoretical penetration depth of the eddy currents.
  • a target could be detectable by means of the first sensor and / or the second sensor. This detection would thus also be possible if the sensor arrangement is covered with a layer of any material.
  • the distance to a target could also be detectable by means of the first sensor and / or the second sensor.
  • the distance to the target it would be possible, for example, to largely compensate for errors that arise from the change in the distance during the measurement.
  • variable media could be measured in the gap.
  • the measuring coil of the first sensor could be arranged in front of or behind, but also around the layer or the active measuring surface.
  • the first sensor could be designed as an eddy current sensor or an inductive sensor in a particularly advantageous manner.
  • the first sensor could also be designed as an ultrasonic sensor.
  • the second sensor could be a capacitive sensor. This would be of particular advantage if the distance to a target were detected by means of the first sensor, since in this case the volume or the layer thickness of a known dielectric arranged between the housing and the target could be determined with the capacitive sensor.
  • At least one further layer could be formed on the measuring side of the housing.
  • the layers could be arranged one above the other. This would make it possible in a particularly advantageous manner to connect several types of sensors without the sensors influencing one another.
  • the sensors could, for example, also be fully functional independently of one another or it would be e.g. possible that the capacitive coupling between several areas can be detected via a target.
  • the layer could be covered with a protective layer.
  • This protective layer would be designed in such a way that it does not influence measurement of the sensor arrangement. This would be particularly advantageous if the sensor arrangement and / or the target were in motion and the sensor arrangement would also have to be suitable for contact with the target.
  • the two sensors could be operated independently of one another.
  • at least one of the two sensors could be operated independently of several other additional sensors.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a sensor arrangement according to the invention with a dielectric and arranged between the sensor arrangement and the target
  • Fig. 3 shows the ideal current distribution in a target.
  • FIG. 1 shows a sensor arrangement which comprises a first sensor 1 with a measuring coil 2 operating according to the eddy current principle and a second sensor 3.
  • the first sensor 1 and the second sensor 3 are arranged in a housing 4, the housing 4 being at a distance 5 from a target 6.
  • a layer 7 is formed on the measuring side of the housing 4, which is an active component of the second sensor 3.
  • the active component of sensor 3 is an active measuring surface.
  • Layer 7 has a low-resistance electrical resistance which is approximately 100 ⁇ . The eddy current effect in layer 7 is therefore reduced to such an extent that the sensor is hardly influenced by layer 7, so to speak “sees through” it.
  • the first sensor 1 is designed as an eddy current sensor, the measuring coil 2 of which is arranged behind the layer 7.
  • the second sensor 3 is designed as a capacitive sensor, the layer 7 being the active measuring surface of the capacitive second sensor 3.
  • the sensor arrangement also has a first sensor 1 with a measuring coil 2 operating according to the eddy current principle, and a second sensor 3.
  • the first sensor 1 and the second sensor 3 are arranged in a housing 4, the housing 4 being at a distance 5 from a target 6.
  • the active component has an active measuring surface around which the measuring coil 2 is arranged.
  • the first sensor 1 is in turn designed as an eddy current sensor and the second sensor 3 as a capacitive sensor.
  • a dielectric 8 arranged between the housing 4 and the target 6 can be detected by means of the second sensor 3.
  • layer 7 has good electrical conductivity, so that eddy currents are caused in layer 7.
  • these eddy currents can be regarded as defined in further measurements.
  • the electric field is weakened according to the formula for the depth of penetration.
  • the weakening is shown in FIG. 3 by position a. Due to the eddy currents induced in the layer, the current distribution l 0 e ⁇ ax no longer applies at a defined point x but the weakened current I., e ⁇ ° x .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Eine Sensoranordnung mit einem ersten Sensor (1), der vorzugsweise eine insbesondere nach dem Wirbelstromprinzip arbeitende Messspule (2) aufweist, und den Abstand zu einem Target (6) detektiert, und mit einem zweiten Sensor (3), wobei die beiden Sensoren (1, 3) in einem Gehäuse (4) angeordnet sind, ist im Hinblick auf eine Verminderung der Beeinflussung der Sensoren untereinander derart ausgestaltet und weitergebildet, dass auf der Messseite des Gehäuses (4) eine Schicht (7) ausgebildet ist, die ein aktives Bauteil des zweiten Sensors (3) ist. Bei dem zweiten Sensor handelt es sich bevorzugt um einen kapazitiven Sensor, wobei die besagte Schicht (7) die aktive Messfläche des kapazitiven Sensors ist.

Description

SENSORANORDNUNG
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einem ersten Sensor, der vorzugsweise eine insbesondere nach dem Wirbelstromprinzip arbeitende Messspule aufweist, und mit einem zweiten Sensor, wobei die beiden Sensoren in einem Gehäuse angeordnet sind.
Sensoranordnungen dieser Art sind seit langem aus der Praxis bekannt. Lediglich beispielhaft wird auf die DE 43 27 712 C2 verwiesen, aus der eine Sensoranordnung zum Erfassen von Eigenschaften der Oberflächenschicht eines metallischen Targets bekannt ist. Diese Sensoranordnung weist eine Kombination von einem Wirbelstromsensor und einem Wegmesssensor auf. Der Wirbelstromsensor und der Wegmesssensor sind dabei in einer Achse angeordnet, wobei der Wegmesssensor im Inneren der Messspule des Wirbelstromsensors und parallel zur Spulenachse angeordnet ist.
Die in der DE 43 27 712 C2 beschriebene Sensoranordnung ist besonders dahingehend problematisch, dass die Verschachtelung der Sensoren eine gegenseitige Beeinflussung der Sensoren untereinander bewirkt. Diese wechselseitige Beeinflussung behaftet die Messung mit Fehlern, die im Gegensatz zu Fehlern, die beispielsweise durch Temperaturänderungen während der Messung bedingt sind, nur schlecht zu kompensieren sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der eine Beeinflussung der Sensoren untereinander vermindert wird.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Sensoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist die in Rede stehende Sensoranordnung derart ausgestaltet und weitergebildet, dass auf der Messseite des Gehäuses eine Schicht ausgebildet ist, die ein aktives Bauteil des zweiten Sensors ist. In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass die Kompensation der wechselseitigen Beeinflussung von Sensoren sich äußerst schwierig gestaltet und das daher geeignete Massnahmen ergriffen werden müssen, um die aus einer solchen Beeinflussung resultierenden Fehler weitestgehend zu minimieren. Eine Verminderung solcher Fehler kann in erfindungsgemäßer Weise dadurch erreicht werden, dass eine auf der Messseite des Gehäuses ausbildete Schicht ein aktives Bauteil des zweiten Sensors ist. Verschiedene Sensoren, aber auch unterschiedliche Sensorarten können auf diese Weise besonders einfach miteinander in Verbindung gebracht und sogar ineinander verschachtelt werden, ohne dass die Messungen stark beeinträchtigt werden.
Hinsichtlich einer besonders funktioneilen Ausgestaltung könnte das aktive Bauteil zumindest eine aktive Messfläche aufweisen. Im Rahmen einer besonders komplexen Verschachtelung von Sensoren bzw. Sensorarten könnte das aktive Bauteil auch mehrere aktive Messflächen umfassen. Dies wäre besonders dann von Vorteil, wenn die Sensoranordnung noch zusätzlich zum ersten und zweiten Sensor weitere Sensoren aufweist. Die Messflächen der einzelnen Sensoren könnten dann individuell aufeinander abgestimmt werden.
Die Schicht könnte elektrisch halbleitend bis leitend ausgestaltet sein, so dass die Auswahl an Materialien, aus denen die Schicht hergestellt werden kann, besonders groß ist. Das Material der Schicht könnte dann besonders gut auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden, ohne dass bei der Auswahl des Materials eine Beschränkung auf Materialien mit bestimmen elektrischen Eigenschaften nötig wäre.
In besonders vorteilhafter Weise könnte der elektrische Widerstand der Schicht bekannt sein. Die Schicht könnte beispielsweise einen niederohmigen elektrischen Widerstand, von beispielsweise 100 Ω oder mehr, aufweisen. Bei diesem verhältnismäßig niederohmigen elektrischen Widerstand der Schicht ist der Wirbelstromeffekt in der Schicht schon soweit reduziert, dass die Messspule eines Sensors, beispielsweise eines Wirbelstromsensors, durch die Schicht kaum noch beeinflusst wird, also quasi durch sie „hindurchsieht". Die Schicht könnte allerdings auch einen hochohmigen elektrischen Widerstand aufweisen. Bei einem hohen elektrischen Widerstand der Schicht wäre dann überhaupt keine Beeinflussung durch Wirbelströme feststellbar.
Hinsichtlich einer besonders guten Eignung der Schicht als aktives Bauteil für den zweiten oder auch für zusätzliche Sensoren könnte die Schicht im Wesentlichen aus einem graphithaltigen Material hergestellt sein. Dieses graphithaltige Material könnte eine Widerstandspaste sein, die aufgedruckt und getrocknet oder eingebrannt sein könnte.
Alternativ könnte die Schicht auch eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Die Schicht könnte in diesem Fall so ausgestaltet sein, dass trotz der guten elektrischen Leitfähigkeit keine Wirbelströme in der Schicht induziert werden können. Dies könnte beispielsweise dadurch erreicht werden, dass quer zur Fließrichtung der Wirbelströme, d.h. radial zur Achse der Messspule des Sensors, Schlitze in die Schicht eingebracht werden. Eine Ausbreitung von Wirbelströmen in der Schicht könnte somit wirksam vermieden werden.
Eine elektrisch gut leitfähige Schicht könnte allerdings auch so ausgestaltet sein, dass Wirbelströme in der Schicht verursacht werden können. In besonders vorteilhafter Weise könnte dann die Intensität der in der Schicht fliessenden Wirbelströme bekannt sein. Die Intensität der Wirbelströme könnte dann, auch für weitere Messungen, als definiert angesehen werden, wobei das elektrische Feld nach der Formel für die Eindringtiefe - Skineffekt - bzw. Schirmwirkung geschwächt werden würde. Bei einer weiteren Signalverarbeitung des Sensorsignals könnten die Wirbelströme dann während der Messung berücksichtigt und kompensiert werden.
Es besteht dabei folgender Zusammenhang zwischen der von hochfrequenten Wirbelströmen in Metalloberflächen und der Frequenz f dieser Wirbelströme, der Leitfähigkeit p sowie der Permeabilität μr:
Eindringtiefe [mm]=0,503 • Auch durch das geschwächte Feld könnte dann ein elektrisch leitender Target in der Position x detektiert werden. Anstelle des Stroms
l(x)=l0θ -ax
würde dann an einer Position x
l(x)=l1e-bx
gelten, wobei a und b die beiden jeweiligen Eindringtiefen repräsentieren. Voraussetzung für eine Detektion des Targets wäre in diesem Fall allerdings, dass die Dicke der Schicht wesentlich kleiner als die theoretische Eindringtiefe der Wirbelströme wäre.
Mittels des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors könnte ein Target detek- tierbar sein. Diese Detektion wäre somit auch dann möglich, wenn die Sensoranordnung mit einer Schicht beliebigen Materials abgedeckt ist.
In besonders vorteilhafter Weise könnte mittels des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors auch der Abstand zu einem Target detektierbar sein. Durch Messung des Abstands zum Target wäre es beispielsweise möglich Fehler, die durch die Änderung des Abstands während der Messung entstehen, weitestgehend zu kompensieren.
Es wäre auch möglich, mittels des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors ein zwischen dem Gehäuse und dem Target angeordnetes Dielektrikum zu detektieren. Auf diese Art ließen sich veränderliche Medien im Zwischenspalt messen.
Im Hinblick auf eine besonders variable Ausgestaltung der Sensoranordnung könnte die Messspule des ersten Sensors vor oder hinter, aber auch um die Schicht bzw. die aktive Messfläche herum angeordnet sein. Der erste Sensor könnte in besonders vorteilhafter Weise als Wirbelstromsensor oder induktiver Sensor ausgeführt sein. Alternativ hierzu könnten der erste Sensor auch als Ultraschallsensor ausgeführt sein.
Bei dem zweiten Sensor könnte es sich in besonders vorteilhafter Weise um einen kapazitiven Sensor handeln. Dies wäre von besonderem Vorteil, wenn mittels des ersten Sensors der Abstand zu einem Target detektiert werden würde, da in diesem Fall mit dem kapazitiven Sensor das Volumen bzw. die Schichtdicke eines bekannten zwischen dem Gehäuse und dem Target angeordneten Dielektrikums festgestellt werden könnte.
Im Rahmen einer besonders funktioneilen Ausgestaltung könnte auf der Messseite des Gehäuses mindestens eine weitere Schicht ausgebildet sein. Die Schichten könnten hierbei übereinander angeordnet sein. Hierdurch wäre es in besonders vorteilhafter Weise möglich, mehrere Sensorarten in Verbindung zubringen, ohne dass die Sensoren sich untereinander beeinflussen. Besonders wenn die als aktives Bauteil ausgebildete Schicht bzw. die Schichten in mehrere aktive Messflächen aufgeteilt sind, könnten die Sensoren beispielsweise auch unabhängig voneinander voll funktionsfähig sein oder es wäre z.B. möglich, dass die kapazitive Kopplung zwischen mehreren Flächen über ein Target detektiert werden kann.
Im Hinblick auf eine besonders robuste Bauweise der Sensoranordnung könnte die Schicht mit einer Schutzschicht bedeckt sein. Diese Schutzschicht wäre dabei derart ausgeführt, dass sie Messung der Sensoranordnung nicht beeinflusst. Dies wäre von besonderem Vorteil, wenn die Sensoranordnung und/oder das Target in Bewegung wäre und die Sensoranordnung auch für einen Kontakt mit dem Target geeignet sein müsste.
Hinsichtlich einer besonders funktioneilen und variablen Ausgestaltung könnten die beiden Sensoren unabhängig voneinander betreibbar sein. Es wäre allerdings auch möglich, dass mindestens einer der beiden Sensoren unabhängig von mehreren anderen zusätzlichen Sensoren betreibbar wäre. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und anderseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sensoranordnung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sensoranordnung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltung und Weiterbildung der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung,
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung, ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem zwischen Sensoranordnung und Target angeordneten Dielektrikum und
Fig. 3 die ideelle Stromverteilung in einem Target.
Fig. 1 zeigt eine Sensoranordnung, die einen ersten Sensor 1 mit einer nach dem Wirbelstromprinzip arbeitenden Messspule 2, und einen zweiten Sensor 3 umfasst. Der erste Sensor 1 und der zweite Sensor 3 sind in einem Gehäuse 4 angeordnet, wobei das Gehäuse 4 sich in einem Abstand 5 zu einem Target 6 befindet.
In erfindungsgemäßer Weise ist auf der Messseite des Gehäuses 4 eine Schicht 7 ausgebildet, die ein aktives Bauteil des zweiten Sensors 3 ist. Das aktive Bauteil des Sensors 3 ist hierbei ein aktive Messfläche. Die Schicht 7 weist einen niederohmigen elektrischen Widerstand auf, der ca. 100 Ω beträgt. Der Wirbelstromeffekt in der Schicht 7 ist daher soweit reduziert, dass der Sensor durch die Schicht 7 kaum beeinflusst wird, quasi durch sie „hindurchsieht".
Der erste Sensor 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Wirbelstromsensor ausgeführt, dessen Messspule 2 hinter der Schicht 7 angeordnet ist. Der zweite Sensor 3 ist als kapazitiver Sensor ausgeführt, wobei die Schicht 7 die aktive Messfläche des kapazitiven zweiten Sensors 3 ist.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung. Die Sensoranordnung weist ebenfalls einen ersten Sensor 1 mit einer nach dem Wirbelstromprinzip arbeitenden Messspule 2, und einen zweiten Sensor 3 auf. Der erste Sensor 1 und der zweite Sensor 3 sind in einem Gehäuse 4 angeordnet, wobei das Gehäuse 4 sich in einem Abstand 5 zu einem Target 6 befindet.
Auf der Messseite des Gehäuses 4 ist eine Schicht 7 angeordnet, die ein aktives Bauteil des zweiten Sensors 3 ist. Das aktive Bauteil weist auch hier eine aktive Messfläche auf, um die die Messspule 2 angeordnet ist.
Der erste Sensor 1 ist wiederum als Wirbelstromsensor und der zweite Sensor 3 als kapazitiver Sensor ausgeführt. Mittels des zweiten Sensors 3 ist ein zwischen dem Gehäuse 4 und dem Target 6 angeordnetes Dielektrikum 8 detektierbar.
Die Schicht 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine gute elektrischen Leitfähigkeit auf, so dass in der Schicht 7 Wirbelströme verursacht werden. Diese Wirbelströme können aber bei weiteren Messungen als definiert angesehen werden. Das elektrische Feld wird nach der Formel für die Eindringtiefe geschwächt.
Die Schwächung ist in Fig. 3 durch die Position a dargestellt. Durch die in der Schicht induzierten Wirbelströme gilt an einer definierten Stelle x nicht mehr die Stromverteilung l0e ~ax sondern der geschwächte Strom I., e ~°x.
Hinsichtlich weiterer Details wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die allgemeine Beschreibung verwiesen. Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sensoranordnung mit einem ersten Sensor (1), der vorzugsweise eine insbesondere nach dem Wirbelstromprinzip arbeitende Messspule (2) aufweist, und mit einem zweiten Sensor (3), wobei die beiden Sensoren (1 , 3) in einem Gehäuse (4) angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auf der Messseite des Gehäuses (4) eine Schicht (7) ausgebildet ist, die ein aktives Bauteil des zweiten Sensors (3) ist.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Bauteil mindestens eine aktive Messfläche aufweist.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Bauteil mehrere aktive Messflächen aufweist.
4. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) elektrisch halbleitend bis leitend ist.
5. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand der Schicht (7) bekannt ist.
6. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) einen niederohmigen elektrischen Widerstand aufweist.
7. Sensoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand der Schicht (7) ungefähr 100 Ω ist.
8. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) einen hochohmigen elektrischen Widerstand aufweist.
9. Sensoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) im Wesentlichen aus einem graphithaltigen Material hergestellt ist.
10. Sensoranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) im Wesentlichen aus einer Widerstandspaste hergestellt ist.
11. Sensoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandspaste aufgedruckt und getrocknet oder eingebrannt ist.
12. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist.
13. Sensoranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht (7) wesentlich kleiner als die theoretische Eindringtiefe der Wirbelströme ist.
14. Sensoranordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) Schlitze aufweist.
15. Sensoranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze quer zur Flussrichtung der Wirbelströme, radial zur Achse der Messspule (2) des ersten Sensors (1) angeordnet sind.
16. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das die Intensität der in der Schicht (7) fließenden Wirbelströme bekannt ist.
17. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des ersten Sensors (1) und/oder des zweiten Sensors (3) ein Target (6) detektierbar ist.
18. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des ersten Sensors (1 ) und/oder des zweiten Sensors (3) der Abstand zu einem Target (6) detektierbar ist.
19. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des zweiten Sensors (3) ein zwischen dem Gehäuse (4) und dem Target (6) angeordnetes Dielektrikum (8) detektierbar ist.
20. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspule (2) vor der Schicht (7) angeordnet ist.
21. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspule (2) hinter der Schicht (7) angeordnet ist.
22. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messspule (2) neben der Schicht (7) angeordnet ist.
23. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspule (2) um die Schicht (7) herum angeordnet ist.
24. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (1) ein Wirbelstromsensor oder induktiver Sensor ist.
25. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (1 ) ein Ultraschallsensor ist.
26. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (3) ein kapazitiver Sensor ist.
27. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Messseite des Gehäuses (4) mindestens eine weitere Schicht ausgebildet ist.
28. Sensoranordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten übereinander angeordnet sind.
29. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) mit einer Schutzschicht bedeckt ist.
30. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren (1 , 3) und ggf. weitere Sensoren unabhängig voneinander betreibbar sind.
EP01960157A 2000-10-09 2001-08-08 Kombination von zwei sensoren, z.b. von einem kapazitiven sensor und einem auf wirbelstrom- oder ultraschallbasis arbeitendem abstandssensor, in einem gehäuse Ceased EP1342048A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10050193A DE10050193A1 (de) 2000-10-09 2000-10-09 Sensoranordnung
DE10050193 2000-10-09
PCT/DE2001/003031 WO2002031433A1 (de) 2000-10-09 2001-08-08 Kombination von zwei sensoren, z.b. von einem kapazitiven sensor und einem auf wirbelstrom- oder ultraschallbasis arbeitendem abstandssensor, in einem gehäuse

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Publication Number Publication Date
EP1342048A1 true EP1342048A1 (de) 2003-09-10

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01960157A Ceased EP1342048A1 (de) 2000-10-09 2001-08-08 Kombination von zwei sensoren, z.b. von einem kapazitiven sensor und einem auf wirbelstrom- oder ultraschallbasis arbeitendem abstandssensor, in einem gehäuse

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US (1) US6822442B2 (de)
EP (1) EP1342048A1 (de)
JP (1) JP4059766B2 (de)
DE (1) DE10050193A1 (de)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004007314A1 (de) * 2004-02-14 2005-08-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Messgerät zur Ortung von in einem Medium eingeschlossenen Objekten
DE102005039152A1 (de) * 2005-08-17 2007-02-22 Robert Bosch Gmbh Mechanische Trägereinrichtung sowie Messgerät mit einer mechanischen Trägereinrichtung
PT2409114E (pt) * 2009-03-17 2013-05-22 Abb Ab Um método e um aparelho para a medição da espessura de uma camada de metal presente num objeto de metal
JP5403524B2 (ja) * 2010-12-08 2014-01-29 レーザーテック株式会社 電池用電極材の厚さ測定装置、及び厚さ測定方法
US20140002069A1 (en) * 2012-06-27 2014-01-02 Kenneth Stoddard Eddy current probe
US10669088B2 (en) 2015-12-28 2020-06-02 Eaton Intelligent Power Limited Eddy current joint sensor
CN107014896B (zh) * 2017-03-28 2020-04-03 中国人民解放军国防科学技术大学 一种集成式电磁电容平面阵列传感器及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3077858A (en) * 1960-03-17 1963-02-19 Gen Electric Canada Apparatus for controlling and measuring the thickness of thin electrically conductive films
DE19757575C1 (de) * 1997-12-23 1999-07-15 Siemens Ag Elektromagnetische Untersuchungseinrichtung, geeignet für Materialuntersuchung, mit Wirbelstrommeßkopf sowie Verfahren zum Betrieb derselben

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1318027A (fr) * 1962-01-29 1963-02-15 Wayne Kerr Lab Ltd Appareil pour mesurer l'épaisseur d'une couche d'un matériau, par exemple une pellicule ou une feuille
US4168464A (en) * 1978-05-04 1979-09-18 General Dynamics Corporation Set point sensing system for numerically controlled machine tools
DE2829851A1 (de) * 1978-07-07 1980-01-24 Precitec Gmbh Anordnung zur messung des abstands zwischen einem metallischen werkstueck und einem bearbeitungswerkzeug
DE3134342A1 (de) * 1981-08-31 1983-03-10 Ingenieure Block + Seichter, 3000 Hannover Elektronischer kapazitiver messkopf fuer distanzmessungen
US4686454A (en) * 1984-08-22 1987-08-11 Pasar, Inc. Conductor tracer with improved open circuit detection, close-range discrimination and directionality
GB8607747D0 (en) * 1986-03-27 1986-04-30 Duracell Int Device
JPH071313B2 (ja) * 1986-12-23 1995-01-11 松下電工株式会社 壁の背後部材検知装置
DE3910297A1 (de) * 1989-03-30 1990-10-04 Micro Epsilon Messtechnik Beruehrungslos arbeitendes wegmesssystem
ATE160864T1 (de) * 1992-02-10 1997-12-15 Syel Di Franchi A Martolini A Elektronische kapazitive sensorstangeneinrichtung
US5337353A (en) * 1992-04-01 1994-08-09 At&T Bell Laboratories Capacitive proximity sensors
US5717332A (en) * 1993-05-03 1998-02-10 General Electric Company System and method using eddy currents to acquire positional data relating to fibers in a composite
FR2705145B1 (fr) * 1993-05-10 1995-08-04 Exa Ingenierie Dispositif de mesure de rectitude.
DE4327712C2 (de) * 1993-08-18 1997-07-10 Micro Epsilon Messtechnik Sensoranordnung und Verfahren zum Erfassen von Eigenschaften der Oberflächenschicht eines metallischen Targets
DE19511939C2 (de) * 1995-03-31 2000-05-18 Micro Epsilon Messtechnik Sensor zur berührungslosen Dickenmessung an Folien
AT408580B (de) * 1997-11-21 2002-01-25 Bierbaumer Hans Peter Dr Messvorrichtung zumindest zur ermittlung der dicke einer bahn sowie verfahren hierfür

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3077858A (en) * 1960-03-17 1963-02-19 Gen Electric Canada Apparatus for controlling and measuring the thickness of thin electrically conductive films
DE19757575C1 (de) * 1997-12-23 1999-07-15 Siemens Ag Elektromagnetische Untersuchungseinrichtung, geeignet für Materialuntersuchung, mit Wirbelstrommeßkopf sowie Verfahren zum Betrieb derselben

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO0231433A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP4059766B2 (ja) 2008-03-12
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JP2004510997A (ja) 2004-04-08
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