根据传播时间原理的具有用于机械弹性密度波的磁阻检测器单元的磁致伸缩位置传感器

摘要

代替于通过检测器线圈对来自波导体或威拉里带的机械弹性密度波(MEDW)进行分解，通过位于波导体上或靠近所述波导体或者位于威拉里带上或靠近所述威拉里带的XMR传感器来捕获变化的磁场强度H。

说明书

技术领域

本发明涉及以用于波导体中的机械弹性密度波(MEDW)的运行时间测量原理为基 础的位置传感器，尤其是其检测器单元，所述位置传感器除了波导体之外还包含位置 元件，其中所述位置元件可相对于波导体而移动并产生或检测MEDW。

背景技术

波导体通常由管、金属线或带组成，且还可用作电导体。此外，波导体可布置在 由非磁性材料(例如，塑料或金属)制成的用于接收并储存所述波导体的形状为线性 或圆形的元件中。

基于魏德曼效应(Wiedemann effect)，馈送到波导体中的功率脉冲在与相对于 磁致伸缩波导体而横向定向的外部磁场叠加时产生MEDW的扭力脉冲，其中外部磁场 由位置元件(尤其是位置磁体)产生，所述扭力脉冲以约2,500m/s到6,000m/s的 速度从其原点传播，因此(例如)在波导体中的两个方向上的位置元件的位置随所使 用的波导体材料的弹性模数或者剪切弹性模量而变。

在一个位置处，通常在波导体的一端，尤其来说，通常处于关于波导体的固定位 置中的检测器单元检测机械弹性密度脉冲的扭力组件。触发激励功率脉冲与接收MEDW 之间的时间周期因此是可移动位置元件(例如，来自检测器装置的位置磁体或者还有 线圈或电磁体)的距离的度量。

第5,590,091号和第5,736,855号美国专利中描述了这种类型的典型传感器。

本发明的主要对象是检测器装置。

一种现有技术的检测器装置包含检测器线圈，所述检测器线圈布置在波导体周围 或者布置在作为所谓的威拉里(Villary)检测器的威拉里带周围，其中所述威拉里 带从波导体以(尤其是)90°角延伸，并与波导体连接(尤其是机械固定(例如，焊 接))，使得在波导体中流动的扭力脉冲在威拉里带中变换为纵向波。这种类型的纵向 波使磁弹性元件压缩或展开，因此波导体或威拉里带以弹性方式处于结晶范围内，且 因此改变其磁导率μ。为此，威拉里带或波导体由具有磁导率的最大变化Δμ_r的材料 (例如，由镍或镍合金，或者由其它合适的材料)制成。因此，作为所要性质之间的 折衷，所谓的恒定模数合金也已被证明是有用的，其中弹性模数和/或剪切模数的温 度系数可在较宽的温度范围内受影响，且特别可保持恒定。因此，使用(例如)具有 固有的稳定性和约为0.05mm到0.2mm的厚度以及0.5mm到1.5mm的宽度的带材 料形式。

由于

$\mathrm{\Delta U}\approx -N\times \frac{\mathrm{\Delta \Phi }}{\mathrm{\Delta t}}\to \mathrm{\Delta U}\approx -N\times \frac{\mathrm{\Delta B}\times A}{-\mathrm{\Delta t}}=N\times A\times \frac{\mu 0\mu 0\times \mathrm{\Delta \mu r}\times H}{\mathrm{\Delta t}}$

得到了以下结果：

$\mathrm{\Delta U}\approx \frac{\mathrm{\Delta \mu r}}{\mathrm{\Delta t}}\times K$

因为μ₀ I、N、L的值可假定为恒定的。

流经磁弹性元件(例如，威拉里带)的机械弹性密度波因此提供电压变化ΔU， 其可在检测器线圈处分接为可用信号。

显而易见，磁导率的变化Δμ_r越大，可用信号ΔU就越大。

另外，曲线Δμ_r(H)的标绘为操作点的部分或曲线Δμ_r(H)的操作部分，因此在磁 场强度上的磁导率的操作部分是理想的，其中磁导率Δμ_r以可能的线性方式以相对于 其起因最强烈的可能方式而改变。因此，试图将函数Δμ_r(H)配置为在上升侧边中尽 可能陡，且将其中的操作部分建立在约线性部分中。

在现有技术中，使用配置为永久磁体的所谓的偏磁体来调整操作点，其中所述偏 磁体在物理上靠近检测器线圈而布置，例如平行于威拉里带。

除了偏磁体的磁参数之外，机械弹性检测器单元的操作点主要依赖于其相对于检 测器线圈的定位。

然而，缺点是检测器线圈相对较大，且并不是非常可靠。

当将要通过由铁氧体材料制成的外壳来额外保护检测器线圈使其免于来自磁场 的干扰时，其也相应地变大。

另外，场电极、霍尔传感器以及XMR传感器作为磁阻元件是已知的。然而，这些 元件由于其灵敏度较低和背景噪声较高的缘故而不太有效，且因此目前为止未被用于 此应用。

因此，在霍尔传感器对磁感应(B)的变化作出反应时，XMR传感器，因此使其电 阻随磁通量强度和定向而改变的薄层传感器直接对磁场强度(H)及其方向的改变作 出反应。

因此，术语“XMR”传感器为针对不同类型的磁阻(MR传感器)的通用术语，即 例如

-AMR传感器，其使用各向异性磁阻效应

-GMR传感器，其使用巨磁阻效应

-TMR传感器，其使用隧穿磁阻效应

-CMR传感器，其使用庞大磁阻效应

-GMI传感器，其使用巨磁阻抗效应，以及

MTJ传感器，其使用磁性隧穿结效应。

然而，通常以微型芯片形式提供的XMR传感器的简单的可生产性或者具成本效应 的可用性以及简单的可处理性以及简单的机械处置平衡了灵敏度减小的缺点。

发明内容

a)技术目的

因此，本发明的目的是提供一种用于根据运行时间原理和检测原理的位置传感器 的检测器单元，其可以简单和具成本效应的方式生产和操作。

b)技术方案

所述目的是通过权利要求1和权利要求15的特征来实现的。有利的实施例可来 源于从属权利要求。

至少在使用尚未施加到支撑电路板且尚未被外壳包围的配置为所谓的“裸芯 片”的微型芯片时，根据机械弹性波的运行时间原理将XMR传感器用作根据本发明的 位置传感器中的检测器组合件克服了这种类型的传感器的灵敏度过小且背景噪声过 高且因此不可用于这种类型的应用的技术成见，所述外壳促进将微型芯片十分靠近波 导体而定位在位置传感器或角度传感器的电路板上，其间没有屏蔽，但通常在由波导 体和XMR芯片制成的单元周围外侧上具有屏蔽)。

为了提供传感器的简单可生产性，通常将使用配置为微型芯片的这种类型的XMR 传感器。

为了补偿所陈述的缺点，优选的是，建议进行额外测量，这有助于相对于背景噪 声来改善可用信号。

XMR传感器通常经配置为其主平面是平坦的，或者万一XMR传感器配置得不平， 那么将其定位成其主测量定向通常平行于待扫描的磁弹性元件，因此平行于波导体自 身或者附接到其且从其横向突出的威拉里带。

因此，XMR传感器可布置于距待扫描的磁弹性元件一小段距离处，或者XMR传感 器还可直接接触所述磁弹性元件。

XMR传感器通常为具有用于电接触和在其前侧上转发信号的接触点的硅晶片，使 得磁阻元件可布置在接触点的后侧上某一距离处，或者以接触方式布置。在传感器芯 片布置于传感器电路板上的情况下，这还可提供于传感器电路板的后侧上。

优选的是，很可能包含支撑其的电路板的传感器芯片可与磁阻元件一起布置于外 壳中，尤其是囊封或封闭在外壳中。

另一选择是，例如威拉里带等XMR传感器优选附接在与从波导体横向延伸的方向 成横向且因此与波导体在同一方向上的相同纵向位置处，使得一方面XMR传感器的自 由端与另一方面威拉里带的自由端之间可布置优选接触所述两个元件的加强偏磁体。

另一选择是居中布置XMR传感器并将其附接在波导体上，使得其主平面平行于波 导体的方向而延伸，且将偏磁体也布置成平行于波导体，优选位于传感器芯片的远离 波导体而定向的侧上，或运载传感器芯片的电路板上，其中偏磁体的磁极定向平行于 波导体的方向而延伸或者与波导体的方向成直角而延伸。

用威拉里带实现的类似解决方案包含用(例如)U形威拉里带的两个自由端将U 形威拉里带附接在波导体处的不同轴向位置处，以及如先前所描述，相对于波导体而 将XMR传感器与额外偏磁体布置在威拉里带的中心臂处。

还可实现信号改善，因为相应的XMR传感器以上文所描述的方式沿着波导体而布 置，更优选的是通过直接附接在波导体处的两个不同轴向位置处。因此，优选的是， 选择轴向方向上的距离，使得其对应于沿着波导体移动且将被检测的磁弹性波的波峰 与波谷的单倍或多倍整数距离。通常，由于冗余的原因，这产生包含所定义的相位偏 移的两个信号。

不管提供了一个还是两个XMR传感器，均可以简单的方式将这些XMR传感器附接 在磁阻元件(例如，波导体)处，因为其包含尤其相对于其圆周轮廓相同的两个电路 板，其中所述电路板在其顶侧上包含导电路径和/或焊接点，且在其底部上的类似位 置处包含相应的凹槽，且用其底侧相对于彼此而胶合。因此，所述两个凹槽在此互连 中提供穿通开口。

此穿通开口(例如)允许波导体可穿过，且可与电路板互连(例如，穿过连接在 其上的压接套管)连接(例如，焊接)。

因此，可接着将处理性电子设备(processing electronics)的电子组件应用于 电路板互连的可插入外侧，且还可将XMR传感器应用为芯片。

也可将两个威拉里带布置在波导体处的同一轴向位置处，其中所述威拉里带附接 在波导体的相对侧上，并在同一横向方向上突出，使得XMR传感器可放置于两个威拉 里带的自由端之间，其中XMR传感器随后距波导体某一距离，且优选与所述两个威拉 里带连接。

也可实现信号改善，因为波导体自身在扫描位置处经历一个简单的或者多重弯曲 或拐弯，且XMR传感器布置在靠近波导体的弯曲的内径中，或者布置于在相应位置从 波导体突出的威拉里带中的一者处。

尤其来说，当波导体为通过双90°拐弯的U形时，其中U形形状的自由内部腔对 应于XMR传感器的大小，且XMR传感器位于内部腔中时，尤其是在布置了额外偏磁体 时，可提供十分良好的可用信号，所述额外偏磁体的磁极定向优选平行于XMR传感器 的主平面而延伸，但与波导体的主定向成直角，且位于彼此平行而延伸的U形波导体 的臂之间。

此外，可实现测量结果的改善，因为机械弹性密度波到达波导体中的时间点不是 根据检测器组合件(尤其来说，XMR传感器)所产生的单个模拟信号来确定的。

代替的是，通过恒定分数鉴别器(CFD)从具有不同前缀和不同振幅的两个模拟 信号，尤其是通过所述两个模拟信号的相加来产生单个过零信号，且将所述过零信号 的过零作为波到达检测装置的时间点。

优点在于，这提供呈过零信号形式的信号，其中所述过零独立于输出信号的振幅 和陡度。同时，减少了外部干扰的影响以及所谓的步移效应(walking effect)的影 响，因此减少了温度引起的测量结果的变化。

为此，使用仅具有一个检测器组合件的任一位置传感器(尤其来说，XMR传感器)， 且XMR传感器所产生的模拟信号曾经以原始形式用作第一所需模拟信号，且在另一方 面(这构成实际CFD方法)，通过时移比呈原始形式的信号的第一侧边短的时间周期、 求逆、以及乘以低于1的因子而从其产生第二所需模拟信号。

另一选择是，将两个单独的检测器组合件布置于位置传感器(尤其来说，XMR传 感器)处，且在由同一开始脉冲触发时，使用到达这两个检测器组合件的波，以及在 相应地由此触发时，使用所述两个检测器组合件的模拟信号来直接用于从其产生过零 信号(例如，通过相加或相减)。

为此，所述两个传感器可布置于在波导体处偏移的此轴向距离处，使得针对此距 离，波的运行时间小于传感器中的一者的信号的上升侧边的持续时间。这省去了以数 学方式产生两个信号的时移的步骤。

此外，所述两个传感器可布置于波导体处不同径向距离处，其中所述两个传感器 检测到的信号的信号强度因此振幅将不同，因此较低的振幅相对于较高的振幅具有低 于1的因子。这省去了以数学方式与低于1的因子相乘的步骤。

所述两个信号随后彼此相减，这产生与使一个信号逆变并将之后提供的两个信号 相加相同的结果。

当没有选择这些物理布置中的一者，而是将两个传感器布置于同一轴向和/或径 向位置时，另外需要相应的计算步骤。

此外，通常不将单个XMR传感器用作传感器元件，而是相应的温度补偿桥接电路 包含四个特定的XMR传感器，其中所述四个XMR传感器中的两者是被磁屏蔽的。

另外，以环绕外壳的形式提供屏蔽以免受外部磁场的影响。

根据本发明的方法因此包含扫描在波导体的扫描位置处可变的磁通量H的振幅和 定向(通过对所述变化作出反应的传感器，例如XMR传感器)。

作为对上述方法的替代方案，可在此位置处通过相应的传感器来直接扫描根据公 式B＝μx H而变化的磁感应，来代替磁场强度H。

为了进一步改善测量精度，根据上文所陈述的CFD方法从单个模拟输出信号产生 过零信号，其中所述过零信号的过零表示密度波到达的时间点。

或者，为此可使用布置于位置传感器处的两个检测器组合件的同一密度波的信号 (例如，在波的流动方向上的偏移)，以及所述两个检测器组合件的彼此存在时间差而 到达且具有不同振幅的模拟信号，其中所述信号接着彼此相减，这与对两个信号中的 一者求逆以及随后相加在数学上是相同的。

附图说明

随后参考说明XMR传感器所处的布置的图形来更详细地描述本发明的优选实施 例：

图1直接在仅具有一个XMR传感器的波导体上；

图2在U形威拉里带的中心臂处；

图3直接在波导体处，其中两个相对的传感器位于相同的 纵向位置；

图4直接在波导体处，其中两个相对的传感器位于各种 纵向位置；

图5在波导体和/或威拉里带的拐弯中；

图6在相同纵向位置处的两个威勒里(Villery)带的自由端之间；

图7在不同纵向位置处的两个威勒里带的自由端之间；

图8与威勒里带相对；

图9在相同的方向上突出且布置成相对于波导体而彼此相对的两个XMR传感器；

图10CFD方法的步骤；

图11桥接电路中的XMR传感器；以及

图12波导体与XMR传感器的连接。

具体实施方式

图1a首先说明根据机械弹性密度波(MEDW)的运行时间原理的位置传感器的基 本形状。

在图1c中可见的呈棒或线形式的在直线上延伸的具有圆形(通常为实心的)横 截面的波导体3配置于纵向位置处，具有用于检测MEDW的检测器布置105，其中所述 MEDW由靠近波导体3而布置的位置磁体20触发，且从而影响波导体3，其中将确定 位置磁体的位置，因为其可在波导体20的纵向方向上移动，并附接在位置将被检测 的机器组件处。

因此，检测器设置105通常安置于波导体3的一端，其中安置检测器布置105的 下图中仅说明波导体3的位置，所述检测器布置105在随后的图形中常常包含呈根据 本发明的传感器芯片形式的至少一个MXR传感器1。

在图1中，此板形XMR传感器1以其主平面10平行于波导体3的纵向方向成切 线并横向布置和附接在波导体3处(例如，通过如图1c中所说明的焊接点6)。当将 XMR传感器1应用于电路板7时，电路板7以电路板7的背离传感器1而定向的一侧 而附接在波导体3的圆周处(例如，通过焊接点6而焊接)，使得传感器1在一侧或 两侧在波导体3的横向方向上突出超过波导体3的横截面。

由于传感器芯片1通常不是正方形而是矩形的，所以可将其布置为其纵向方向处 于波导体1的纵向方向上，如图1b中所说明，或者布置为垂直于波导体1的纵向方 向，如图1a中所说明，其中传感器芯片1的主测量方向通常为其矩形基本形状的较 大延伸，且此方向应与传感器的最高灵敏度一致，优选的是，与待扫描的组件的纵向 方向，因此与波导体或威拉里带一致。

当未将传感器1应用于电路板7时，其也可直接与将由传感器相对于其波(在此 情况下，波导体)而检测的机械弹性元件连接。

在根据图2a的解决方案中，XMR传感器1所附接的机械弹性元件为威拉里带4， 然而，与在一侧上从波导体3突出的威拉里带的正常配置相比，这是U形威拉里带4’， 其在不同的纵向位置上用其两个自由端附接在波导体3处，使得其连接臂平行于波导 体3的纵向方向而延伸。

XMR传感器1又应用于威拉里带4外部的较大表面中的一者上的此连接臂处，其 中XMR传感器另外包含用于加强信号且因此位于背离威拉里带4’而定向的顶侧上的偏 磁体2，在所述顶侧上还安置有供XMR传感器1通过信号导体8而接触偏磁体2的接 触点5。

图2b说明也具有U形威拉里带的解决方案，所述U形威拉里带的两端附接在波 导体3处，然而U形形状的主平面与波导体3的延伸成横向，使得U形形状的连接臂 不平行于波导体，而是相对于波导体3的纵向方向倾斜，XMR传感器1以及可能偏磁 体2接着又在所述方向上布置于威拉里带4的中心臂的相对侧上，或者还以一个在另 一个顶部的方式建构，使得偏磁体2和威拉里带4布置在XMR传感器1的相对侧上。

而且，在根据图1的解决方案中，如图1c中所说明，偏磁体2还可布置于XMR 传感器1上，在波导体3的相对侧上，其中XMR传感器1随后优选地定位在接触点5 之间，因为信号导体8提供于同一侧。偏磁体优选布置成其磁极定向平行于XMR传感 器1的最高灵敏度的定向。

图3说明与根据图1的解决方案不同的解决方案，不同之处在于两个XMR传感器 1布置成在波导体3处波导体3的横截面的相对侧上彼此平行，其中额外偏磁体2可 布置成与所述两个XMR传感器1的主平面成横向，从而用其磁极定向连接两个XMR传 感器1。

图4说明其中两个XMR传感器1还布置在波导体3的横截面的相对侧上，但在两 个不同的纵向位置处在波导体3的纵向方向中的技术方案。分别从一个XMR传感器1 的中心到另一XMR传感器1的中心测得的纵向位置的距离9因此为是从机械弹性密度 波的波峰到波谷的距离的单倍或多倍的整数，所述机械弹性密度波将在沿波导体3流 动时通过检测器布置105来检测。而且，此处，信号导体8起源于其的接触点5布置 于相应地与波导体3相对的传感器1的外侧。

图5又说明其中仅使用一个XMR传感器1来进行检测的解决方案，然而此时其布 置于双弯头且因此U形部分中，优选布置于波导体3的端部部分中。

因此设定U形形状内部的自由空间的大小，使得尤其是XMR传感器1配合在所述 自由空间中，其中XMR传感器1的主平面布置于U形形状的主平面中，其中很可能偏 磁体2布置成临近于XMR传感器1或布置于XMR传感器1上方，其中偏磁体的磁极定 向优选布置成与波导体3的主延伸成横向。因此，如同也在所有其它情况下一样，XMR 传感器1可定位并安装在距待检测的机械弹性元件(波导体3自身或威拉里带4)一 小段距离处，或者使得其接触波导体3或威拉里带4。

在根据图FIG.5b和图FIG.5c的解决方案中，XMR传感器1还布置于待监视的 机械弹性元件的拐弯中，然而此时，布置于威拉里带4的呈90°的单个拐弯而弯曲的 内角中，其中威拉里带照例以其端部中的一者固定在波导体3处。

由威拉里带4的两个臂界定的平面，因此如图5b中所说明，与波导体3的纵向 方向成横向，且XMR传感器1的主平面平行延伸，且优选在波导体3与威拉里带4的 距波导体3较远的成角度臂之间约处于波导体3的水平上。

这可实现，因为XMR传感器1安装在电路板7上，电路板7的一端附接在波导体 3的外侧上，且另一端附接在威拉里带4的成角度臂处。当XMR传感器1随后安置于 电路板的与波导体3相同的一侧上时，XMR传感器1与波导体3两者约处于同一水平。

另外，偏磁体2又可布置于电路板7的相对侧上，优选其磁极定向再次与波导体 3的纵向定向成横向。

如图5c中显而易见，当同一组合件布置成靠近波导体3的拐弯且位于其内角中 时，另外以积极的方式影响了因此实现的信号改善。

图6在另一方面说明一解决方案，其中相应的威拉里带4的端部中的一者附接在 相对侧上同一纵向位置处的波导体3的横截面处，且另一端突出到同一横向方向中， 使得XMR传感器1可安装于两个自由端之间，其中XMR传感器1的主平面平行于波导 体3的纵向方向而延伸，但与威拉里带4的纵向方向成横向。

由于XMR传感器1的延伸大于波导体3的横截面，所以威拉里带4优选略微成角 度，或略微呈V形形状背离彼此而延伸，因此其不附接在波导体3处，正好彼此相对。

由于XMR传感器1仅以XMR传感器的较窄侧附接在威拉里带4处，所以其较宽侧 一方面用于接纳信号导体8的接触点5，且另一方面用于接纳偏磁体2，偏磁体2的 磁极定向优选地与波导体3的纵轴横向延伸。

图7说明与根据图6的解决方案不同的解决方案，不同之处在于，所述两个威拉 里带4还布置于波导体3的横截面的相对侧上，但不在同一纵向位置处，而是偏移约 偏磁体2的长度的一半，偏磁体2以类似于图6的方式与所述两个威拉里带4的两个 自由端连接。每一威拉里带4配置有适当的XMR传感器1，使得实现冗余配置。

图8说明一解决方案，其中不同于根据图6的解决方案，一个威拉里带4和一个 XMR传感器1在同一方向上突出，且从波导体3的横截面的两个相对侧而不是从两个 威拉里带略微彼此平行，其中优选的是，偏磁体2随后布置于所述两个元件的自由突 出端之间，优选的是，偏磁体2的磁极定向又与XMR传感器1或威拉里带4的主平面 的纵向方向成横向。

图9的解决方案说明布置于与图6中相同的几何组合件中的偏磁体2，代替于两 个威拉里带4，两个XMR传感器1又与偏磁体2布置于自由端之间。用于数据导体8 的连接点5因此分别布置于XMR传感器1的背离波导体3而定向的一侧上。

图10说明改善测量结果的另一选择。

当仅为根据本发明的位置传感器(例如，单个XMR传感器1)提供一个检测器组 合件105(这是典型的)时，此XMR传感器1产生(例如)如图10a中所说明的信号 S1。

因此，将特定的信号值W0预定作为切换阈值，且因此作为机械弹性密度波到达 检测器组合件的时间点。

由于取决于例如温度等环境影响，所以信号S1的振幅且因此侧边斜率改变，且 S1’也可能如此，测量结果可随之变化时间差Δt，所述时间差表示测量不精确性。

原理中已知的恒定分数鉴别器方法(CFD)促进及时从具有可变信号振幅和可变 侧边斜率的模拟板脉冲确定确切的点。这得以实现是因为通过从输出信号S1产生虚 拟第二信号S2，且随后将所述两个信号S1和S2相加以形成总和信号S3，因此来消 除信号的波幅电平且因此侧边陡度。

如图10b中所说明的虚拟第二信号S2是从输出信号S1产生的，因为其(尤其是 在被延迟的情况下)移动了固定的时间量ΔT，其中所述时间量小于输出信号的上升 时间。另外，使输出信号逆变，并将其与介于0与1之间的因子相乘。

加法产生总和信号S3，其过零和上升沿独立于输出信号S1的振幅和侧边斜率。

根据本发明，代替于从输出信号S1产生虚拟第二信号S2，可将两个真实的信号 用于来自两个优选相同的检测器组合件的S1和S2，例如XMR传感器在纵向方向上(例 如，沿着距离传感器)偏移界定的量。

通过检测器布置的偏移，所述两个信号根据对S1和S2的要求而不论用任何方式 时移。

为了使到达第二检测器组合件的信号的振幅小于到达第一检测器组合件的振 幅，与第一检测器组合件相比，第二检测器组合件还具有较小的距波导体的横向距离。

为了提供两个信号S1和S2的求逆和随后的相加，因此仅所述两个XMR传感器必 须彼此连接，使得还提供其两个信号的相减，所述相减在数学上与对一个信号求逆和 随后将两个信号相加相同。

此解决方案需要第二检测器组合件，然而，其避免了从真实第一信号S1产生虚 拟第二信号S2的计算复杂性。

明确地说，存在其中两个检测器组合件因冗余和操作安全的缘故而以任何方式布 置在一个波导体处的许多应用。只要两个检测器组合件均正确地操作，就可将其信号 直接用作信号S1和S2，以用于产生总和信号S3。如果所述两个检测器组合件中的一 者失效，那么剩余的起作用的检测器组合件就单独继续操作，完成从真实的信号S1 以数学方式产生虚拟信号S2。这略微增加了处理时间，但距离传感器仍完全起作用。

图12说明具有具上述功能性的两个XMR传感器1a、1b的配置。

所述两个XMR传感器1a和1b以及用于信号处理的其它电子组件布置于具备导电 路径的电路互连7a+7b的前侧上，其中所述电路互连包含具有以其后侧彼此连接(尤 其来说，如图12b的正视图中所说明胶合在一起)的相同的圆周轮廓的两个电路板7a、 7b。

图12a中的电路板互连的正视图说明特定电路板7a、7b的圆周轮廓为C形的， 在其自由延伸的臂之间具有凸出部分15，压接套管14恰好配合在所述凸出部分15 中，电信号导体8穿过压接套管14而在波导体2的端部部分中电夹持到波导体2上。

以凸出部分15为基础，纵向凹槽12a、12b在电路板7a、7b中的每一者的的后 侧在相同位置处延伸，使得两个非纵向凹槽12a、12b在彼此相抵而胶合时，形成用 于信号导体8和波导体2的在套管14处开始彼此平行而延伸的穿通开口。

优选通过将金属压接套管14焊接在直接邻近于其而布置在路板7a、7b的前侧上 的焊点13c、13d处来提供附接。

此外，在图12a中说明布置在所说明的电路板7b的前侧上的分别呈正方形的焊 点13a、13b，其中接触点是用于焊接在XMR传感器1a、1b上的接触点，所述XMR传 感器1a、1b在纵向方向上偏移，且布置成距电路板7a和/或7b上的波导体2具有不 同距离。

如图12b中所说明，处理性电子设备的其它组件也布置于电路板7a、7b的向外 定向的前侧上。

由于特定的XMR传感器提供极其依赖于例如距离传感器的当前操作温度等环境影 响的测量结果，所以目前的应用优选相应地使用补偿由彼此连接的总共四个XMR传感 器1a到1d而非单个XMR传感器形成的根据图11的桥接电路的温度，其中可在本应 用中陈述单个XMR传感器的任何位置处使用桥接电路。

因此，两个相应的XMR传感器1a和1b或1c、1d分别布置在处于接地与电源电 压之间的电路的并行分支上，其中在一种情况下，第一XMR传感器1c，以及在另一种 情况下，另一XMR传感器1d，被磁屏蔽11覆盖，以使其不受从外部影响其的磁场影 响，甚至不受波导体2的磁场影响。

在布置于分支上的两个XMR传感器之间的两个分支上分别执行信号分解，且两个 彼此分接的信号的计算产生温度中性所得信号，因为未屏蔽的XMR传感器针对温度变 化在一个分支中提供(例如)上升的特定信号，且在另一分支中提供下降的特定信号。

参考标号和名称

1、1a、1b     XMR传感器、传感器芯片

1             偏磁体

2             波导体

4、4’        威拉里带

5             接触点

6             焊接点

7、7a、7b     电路板

8             信号导体

9             位移

10            主平面

11            磁屏蔽

12a、12b      纵向凹槽

13a-13d       焊点

14            压接套管

15            凸出部分

20            位置磁体

105           检测器组合件

B             磁感应

H             磁场强度

Δt           时间位移

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种位置传感器，其根据机械弹性密度波（MEDW）的运行时间原理而操作，所述位置传感器包括：

波导体（3），其配置为金属线；

功率脉冲产生器，其与所述波导体（3）耦合，以用于将功率脉冲馈送到所述波导体中；

位置磁体（20），其可沿所述波导体（3）移动；以及

检测器组合件（105），其布置于所述波导体（3）处，其中

所述检测器组合件（105）包含至少一个XMR传感器（1）。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述XMR传感器（1）配置为微型芯片，尤其是配置为裸芯片。

3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述XMR传感器（1）配置为平坦的，且其表面平行于所述波导体（3）的延伸方向或与所述波导体（3）的延伸方向成横向而延伸，或者在提供从所述波导体（3）横向突出并与之连接的磁弹性威拉里带（4）时，所述XMR传感器平行于所述威拉里带（4）而延伸。

4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述XMR传感器（1）不直接接触待扫描的磁弹性元件；所述待扫描的磁弹性元件是指所述波导体（3）或所述威拉里带（4）。

5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述威拉里带（4）和/或所述波导体（3）尤其来说以接触方式直接应用于所述XMR传感器（1）上，或者应用于传感器电路板（7）的背离所述XMR传感器（1）而定向的后侧上，且尤其来说与所述XMR传感器（1）一起布置在外壳中，所述外壳特别屏蔽外部磁场，尤其来说所述外壳是囊封或封闭的。

6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述XMR传感器（1）在与所述威拉里带（4）相同的横向方向上从所述波导体（3）突出，但相对于所述威拉里带（4）在所述波导体（3）的相对侧上。

7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中偏磁体（2）布置于所述XMR传感器（1）与所述威拉里带（4）之间，在其自由端之间，尤其来说，接触两个元件。

8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述XMR传感器（1）以横向方式居中布置在所述波导体（3）上，并与所述波导体连接，且偏磁体（2）平行于所述XMR传感器（1）的主平面（10）而布置，尤其来说，布置在所述电路板（7）的背离所述传感器芯片（1）而定向的后侧上。

9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中两个XMR传感器分别靠近所述波导体（3）而布置，且尤其来说，在界定的距离处沿所述波导体（3）而接触所述波导体（3），所述界定的距离尤其来说对应于为从在所述波导体（3）中流动的机械弹性密度波的波峰到波谷的距离的单倍或多倍的整数，以便提供具有界定相移的双信号。

10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述XMR传感器（1）布置成平行于所述波导体（3），且距其某一距离，且相应的磁弹性带在两侧上与所述波导体（3），特别是威拉里带（4）连接。

11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述威拉里带（4）用其两个自由端附接在所述波导体（3）上不同的轴向位置处，且所述XMR传感器（1）布置在所述威拉里带（4）的中心部分中。

12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述波导体经历单个或者特别是双弯曲或双拐弯，且所述XMR传感器（1）布置于所述弯曲的内径中，尤其是布置在从处于此位置的所述波导体（3）突出的威拉里带（4）处。

13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述检测器组合件（105）

进一步包含单个传感器（1），尤其来说，XMR传感器，以及随后连接的恒定分数鉴别器（CFD），或者

进一步包含两个传感器，尤其来说，两个XMR传感器（1、1’），以及随后连接的相加装置，且尤其来说，所述两个XMR传感器彼此轴向偏移，使得位于其间的波的运行时间比两个信号中的一者的上升侧边短，且所述两个XMR传感器彼此径向偏移。

14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器，其中所述至少一个XMR传感器（1a、1b）布置在电路板互连（7a+7b）的外侧上，所述电路板互连（7a+7b）包含用其后侧胶合在一起的两个电路板（7a、7b），其中纵向凹槽（12a、12b）布置在其后侧中，从而形成纵向穿通开口，至少所述波导体（2）的信号导体（8）延伸穿过所述穿通开口。

15.一种用于根据运行时间原理来确定位置磁体（20）相对于位置传感器的波导体（3）的位置的方法，其中

通过对磁场强度（H）的变化或磁场定向的变化作出反应的传感器来检测因处于所述波导体（3）的扫描位置的所述位置元件而改变的所述磁场强度（H）和/或所述磁场定向，

或者，通过对感应（B）的变化作出反应的传感器，尤其来说，XMR传感器（1）来检测变化的磁感应（B），其中感应的所述变化是通过处于所述波导体（3）的所述扫描位置的所述位置元件而引起的。

16.根据前述方法权利要求中任一权利要求所述的方法，其中类似于CFD方法，将各自来自一个传感器（1）并形成相同的密度波的两个模拟输出信号（S1、S2）转换成单个过零信号（S3），且将所述过零信号的过零界定为所述变化的磁场强度（H）和/或所述变化的磁场定向或所述磁感应（B）的时间点。

17.根据前述方法权利要求中任一权利要求所述的方法，其中来自一个传感器（1）的所述两个模拟输出信号（S1、S2）一方面是来自单个传感器的所述输出信号（S1），且另一方面是由所述输出信号（S1）通过时移、求逆以及与低于1的因子相乘而产生虚拟第二信号（S2）。