本發(fā)明涉及一種測(cè)量容器內(nèi)的液體水平的測(cè)量裝置和測(cè)量容器內(nèi)的液體水平的方法。本發(fā)明同樣地涉及這種測(cè)量裝置和測(cè)量方法的使用。

背景技術(shù)：

在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中，需要測(cè)量液體表面相比于參考高度的高度。

從現(xiàn)有技術(shù)中，已知使用浮在液體上的浮子以及通過(guò)確定浮子在容器內(nèi)的位置來(lái)得到液體水平的結(jié)論。

從現(xiàn)有技術(shù)中，已知在用于測(cè)量液體水平的測(cè)量裝置中使用磁感應(yīng)傳感器構(gòu)件。從DE 10156479 A1，已知的是采用可旋轉(zhuǎn)的支承桿臂，該支承桿臂的一端附接有浮子，該支承桿臂的可旋轉(zhuǎn)支承端連接至環(huán)形磁體，并且已知使用一傳感器，其中，當(dāng)該桿移動(dòng)時(shí)，環(huán)形磁體與其一起移動(dòng)，使得其改變作用在傳感器上的磁影響，這帶來(lái)了對(duì)應(yīng)于液體水平的輸出信號(hào)。采用可編程的霍爾效應(yīng)傳感器作為傳感器。從DE 19935652 A1已知的是，將磁體連接至浮子，以及在浮子的移動(dòng)路徑的外側(cè)提供一傳感器，該傳感器可測(cè)量在由磁體生成的磁場(chǎng)的磁力線的方向上取決于被浮子移動(dòng)的磁體的位置和/或定位而產(chǎn)生的變化，并且該傳感器可將其電子地重現(xiàn)在顯示器上。從DE 19925185 A1已知的是，提供了繞旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地支承的浮子，并且在浮子的旋轉(zhuǎn)軸線處安裝一磁體，該磁體安裝為與設(shè)置在管內(nèi)的磁場(chǎng)傳感器相反，并且設(shè)置為經(jīng)由電線向評(píng)估設(shè)備發(fā)射信號(hào)，該信號(hào)取決于浮子的角度位置。

從US 3982087、GB 1395075和DE 3241250 A1，測(cè)量裝置已知用于測(cè)量容器內(nèi)的液體水平，其中簧片觸頭被用作磁感應(yīng)傳感器構(gòu)件?；善|頭具有可移動(dòng)的部件。因此，這些測(cè)量裝置并且特別合適用于安裝在車輛中的容器內(nèi)。在行進(jìn)過(guò)程中的振動(dòng)可能導(dǎo)致簧片觸頭被損壞。

在使用簧片觸頭的測(cè)量裝置中，簧片觸頭的簧片觸頭的范圍通常是用于從液體密封的殼體中。液體的水平通過(guò)相應(yīng)簧片觸頭的開(kāi)關(guān)而檢測(cè)。系統(tǒng)的精確度從而取決于在測(cè)量路徑的每段上的簧片觸頭的尺寸和其數(shù)量。通過(guò)具有簧片觸頭的測(cè)量裝置，通常獲得10-20mm的精確度。

針對(duì)該背景，本發(fā)明基于該問(wèn)題，提出了一種用于測(cè)量容器內(nèi)的液體水平的測(cè)量裝置和測(cè)量方法，其可以更高的精度來(lái)測(cè)量容器內(nèi)的液體的水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該問(wèn)題通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1和2的測(cè)量裝置和根據(jù)權(quán)利要求10的測(cè)量方法來(lái)解決。優(yōu)選的實(shí)施例復(fù)現(xiàn)在從屬權(quán)利要求中以及復(fù)現(xiàn)在隨后的說(shuō)明書(shū)中。

本發(fā)明基于起始于這樣的基本思想，即在傳感器線路中采用不包含可移動(dòng)部件的磁感應(yīng)傳感器構(gòu)件，特別地在傳感器線路中不采用具有簧片觸頭的傳感器構(gòu)件。特別地，當(dāng)傳感器線路的至少一個(gè)傳感器構(gòu)件使用磁阻效應(yīng)或者是霍爾效應(yīng)傳感器或磁阻器或EMR傳感器時(shí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述思想。特別優(yōu)選地，在傳感器線路上使用這樣一種傳感器構(gòu)件，其使用磁阻效應(yīng)或其為霍爾傳感器或磁阻器或EMR傳感器，并且在其下游沒(méi)有安裝有觸發(fā)器(特別是D觸發(fā)器)。在傳感器構(gòu)件下游安裝的觸發(fā)器可以被認(rèn)為是簧片觸頭的電子實(shí)現(xiàn)方式。

根據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)量容器內(nèi)的液體水平的測(cè)量裝置具有這樣一種傳感器線路，其具有沿著測(cè)量路徑彼此分隔開(kāi)布置的兩個(gè)磁場(chǎng)感應(yīng)傳感器構(gòu)件。特別優(yōu)選地，傳感器線路具有不止兩個(gè)，特別優(yōu)選地不止三個(gè)，以及特別優(yōu)選地不止五個(gè)，以及特別優(yōu)選的不止10個(gè)傳感器構(gòu)件，特別優(yōu)選地不止15個(gè)傳感器構(gòu)件。所提供的傳感器構(gòu)件的數(shù)量特別地取決于測(cè)量路徑的長(zhǎng)度，使用的發(fā)射磁體幾何形狀以及由其引起的傳感器平行磁場(chǎng)分布，以及所需要的精度。在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器構(gòu)件彼此之間等距而對(duì)沿著測(cè)量路徑設(shè)置。然而，其他實(shí)施例也是可以想到的，其中在測(cè)量路徑的一些區(qū)段中的傳感器構(gòu)件相比于傳感器路徑的其他區(qū)段中設(shè)置為更接近彼此。例如，能夠想到這樣的實(shí)施例，其中在測(cè)量路徑的一些區(qū)段中需要特別高的精度，例如，在測(cè)量路徑的下端，在該下端處，容器內(nèi)液體的水平可能接近于容器的全空狀態(tài)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器線路中的所有傳感器構(gòu)件使用磁阻效應(yīng)。傳感器構(gòu)件可具有“各向異性-磁阻效應(yīng)”(AMR效應(yīng))，或是“巨大”的磁阻效應(yīng)(GMR效應(yīng))。然而，傳感器構(gòu)件也可具有其他效應(yīng)，諸如巨磁阻抗效應(yīng)(GMI)或隧道磁阻效應(yīng)(TMR)。傳感器構(gòu)件可類似地為霍爾效應(yīng)傳感器。傳感器構(gòu)件可類似地為基于“異常磁阻”效應(yīng)(EMR效應(yīng))的傳感器或磁阻器。這里，磁阻器(也被稱為磁相關(guān)阻抗(MDR))被理解為由半導(dǎo)體構(gòu)成的傳感器，其相對(duì)于通過(guò)電阻變化產(chǎn)生的磁場(chǎng)起作用。下文的效應(yīng)也被稱為Gauss效應(yīng)或是稱為Thomson效應(yīng)(以William Thomson命令)。

通過(guò)使用具有磁阻效應(yīng)或是為霍爾效應(yīng)傳感器的傳感器構(gòu)件帶來(lái)了這樣的額外的優(yōu)勢(shì)，它們的模擬信號(hào)性能還允許在兩個(gè)傳感器構(gòu)件之間的區(qū)域的浮子位置的內(nèi)插。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，使用具有螺旋條狀紋結(jié)構(gòu)的磁阻傳感器構(gòu)件。在該情況下，能夠想到采用支持場(chǎng)(support field)裝置，以確保穩(wěn)定的操作狀態(tài)，特別是當(dāng)沒(méi)有發(fā)射磁體時(shí)，當(dāng)發(fā)射磁體處于被移除狀態(tài)時(shí)，或是當(dāng)發(fā)射磁體非常弱時(shí)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，使用的磁阻傳感器構(gòu)件包含僅兩種不同類型的阻抗，其中阻抗帶取向?yàn)榕c測(cè)量路徑基本垂直以及與測(cè)量路徑基本成直角。這種設(shè)計(jì)的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，可獲得的傳感器阻抗和傳感器表面之間的關(guān)系，傳感器表面相比于螺旋條狀紋和旋轉(zhuǎn)傳感器來(lái)說(shuō)特別地大。這種傳感器構(gòu)件的特征線是單極的，即不區(qū)分由其檢測(cè)的磁場(chǎng)的北對(duì)齊和南對(duì)齊。與南北軸線平行于測(cè)量路徑對(duì)齊的浮子相互作用，這種傳感器構(gòu)件可確保與浮子的安裝位置無(wú)關(guān)的函數(shù)，至少如果該浮子具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，AMR傳感器(通過(guò)集成具有不同的溫度性能的阻抗材料而形成)具有輸出信號(hào)的這樣的溫度性能，在特征線的至少中間部分，在第一接近方向上，帶來(lái)了輸出信號(hào)的溫度獨(dú)立性。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，將可產(chǎn)生正弦類型或余弦類型的場(chǎng)的角度相關(guān)的傳感器信號(hào)的磁阻旋轉(zhuǎn)傳感器用作傳感器線路的傳感器構(gòu)件。使用旋轉(zhuǎn)傳感器具有這樣的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)確定傳感器位置的磁場(chǎng)角度時(shí)，傳感器輸出幅值的溫度相關(guān)性對(duì)角度的確定沒(méi)有影響，從而對(duì)發(fā)射器位置沒(méi)有影響。在根據(jù)本發(fā)明的裝置中的這種傳感器類型的進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)在于，能夠通過(guò)與磁場(chǎng)方向無(wú)關(guān)的MR信號(hào)幅值以及通過(guò)與該參數(shù)有關(guān)的溫度，通過(guò)兩個(gè)通道的輸出信號(hào)的平方和的根拉來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量，而無(wú)需使用額外的溫度傳感器。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，相應(yīng)的傳感器構(gòu)件具有磁阻元件的全橋布置(惠斯頓電橋)或是這些磁阻元件的半橋電路。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，可為每個(gè)傳感器構(gòu)件通過(guò)額外的全橋電路或額外的半橋電路。通過(guò)磁場(chǎng)感應(yīng)傳感器的適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，獲得了初始地依賴于磁場(chǎng)方向的兩個(gè)正弦類型和余弦類型的信號(hào)。在該情況下，能夠想到采用支持場(chǎng)裝置，以確保穩(wěn)定的操作狀態(tài)，特別是當(dāng)沒(méi)有發(fā)射磁體時(shí)，當(dāng)發(fā)射磁體處于被移除狀態(tài)時(shí)，或是當(dāng)發(fā)射磁體非常弱時(shí)。

額外地或替代地，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，傳感器線路的至少一個(gè)傳感器構(gòu)件，以及特別優(yōu)選的所有的傳感器構(gòu)件，具有產(chǎn)生第一中間信號(hào)的第一部分和產(chǎn)生第二中間信號(hào)的第二部分，第一中間信號(hào)的進(jìn)程與第二中間信號(hào)的進(jìn)程依賴于外部產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向和/或強(qiáng)度，并且第一中間信號(hào)大致具有正弦類型的進(jìn)程且第二中間信號(hào)大致具有余弦類型的進(jìn)程，并且第一部分的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)于第二部分的中點(diǎn)。通過(guò)產(chǎn)生正弦類型信號(hào)的第一部分相對(duì)于產(chǎn)生余弦類型信號(hào)的第二部分的這種布置方式，可以有利地實(shí)現(xiàn)這樣的效果，可從兩個(gè)中間信號(hào)的分析推導(dǎo)出瞬時(shí)的信號(hào)幅值。該信息可例如用于確定浮子的粗略位置(以低精度確定該浮子的位置)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器線路的傳感器構(gòu)件可以產(chǎn)生輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)通過(guò)將平行于傳感器線路的磁場(chǎng)與磁支持場(chǎng)疊加而確定。這可特別地實(shí)現(xiàn)為，在傳感器構(gòu)件的位置處，通過(guò)支持場(chǎng)裝置，產(chǎn)生永磁場(chǎng)，該永磁場(chǎng)取向?yàn)榇怪庇诰€路縱向方向，并且該永磁場(chǎng)的角度被線性平行的測(cè)量場(chǎng)(其由浮子產(chǎn)生并且在每個(gè)位置都比支持場(chǎng)弱)所影響。傳感器構(gòu)件可以是螺旋條狀紋傳感器或是旋轉(zhuǎn)傳感器或是由具有正弦類型信號(hào)并彼此正交取向的帶形成的單橋，并且然后產(chǎn)生基本上取決于在傳感器位置處的場(chǎng)角度的信號(hào)。通過(guò)將由浮子產(chǎn)生的場(chǎng)與在傳感器位置處的支持場(chǎng)疊加而產(chǎn)生的場(chǎng)的角度，在第一接近方向上僅取決于由浮子產(chǎn)生的場(chǎng)作用在線路方向上的分量。特別地，徑向場(chǎng)分量的影響從而被最小化，該徑向場(chǎng)分量可能例如由于浮子的位置的徑向移動(dòng)或是翻倒而產(chǎn)生。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，單獨(dú)的傳感器的輸出信號(hào)的表現(xiàn)與相應(yīng)的傳感器構(gòu)件相對(duì)于磁發(fā)射器的中間位置不呈徑向?qū)ΨQ。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，測(cè)量路徑是線性延伸的測(cè)量路徑。在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器線路是集成到殼體中的。這能夠?qū)鞲衅骶€路與液體分隔開(kāi)。傳感器線路的殼體可從而同時(shí)被用作當(dāng)浮子從相對(duì)于傳感器線路的第一相對(duì)位置移動(dòng)到相對(duì)于傳感器線路的第二相對(duì)位置的用于浮子的引導(dǎo)件。在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器線路的殼體被設(shè)計(jì)為類似條狀，并且浮子被形成為環(huán)形或柱形形狀使得其可被推到條上。如果該條是線性延伸的條，其可規(guī)定出線性延伸的測(cè)量路徑。還可以想到，通過(guò)條的形狀，規(guī)定出不同于線性延伸的測(cè)量路徑的測(cè)量路徑，例如如果該條是橢圓弧形，特別優(yōu)選地形成為跟隨圓形弧形。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器線路的殼體形成為類似條，并且浮子形成為環(huán)形或者柱形形狀、并且推到該條上，并且該環(huán)形形狀或柱形形狀的浮子的孔的直徑大于該條形殼體的外徑。特別優(yōu)選地，當(dāng)浮子布置為相對(duì)于條的縱向軸線在條的相反側(cè)上對(duì)稱地布置，并且在環(huán)形形狀或柱形形狀的浮子的向內(nèi)指向的表面和條的外表面之間設(shè)置有1mm的游隙，特別優(yōu)選地超過(guò)1mm的游隙，特別優(yōu)選地超過(guò)2mm的游隙。已知的是殼體可能在容器內(nèi)結(jié)晶。在該情況下，可以想到這樣的操作條件，其中僅一些晶體形成在液體中。在現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于測(cè)量容器中液體的水平的測(cè)量裝置中，其中浮子沿著條被引導(dǎo)，當(dāng)浮子和條之間的游隙選擇為過(guò)窄時(shí)這帶來(lái)了晶體阻礙該浮子移動(dòng)的情況，這意味著所述浮子不再能夠檢測(cè)液體的水平。使用磁阻效應(yīng)或是霍爾效應(yīng)傳感器的傳感器構(gòu)件的采用，特別地相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用簧片觸頭的實(shí)施例，在浮子和條之間選擇更大的游隙。因此，根據(jù)采用磁阻效應(yīng)或是為霍爾效應(yīng)傳感器的傳感器構(gòu)件的本發(fā)明的采用方式提供了進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)，即，這些測(cè)量裝置能夠更好的使用，即使是在結(jié)晶的液體的情況下。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，測(cè)量裝置具有BUS系統(tǒng)的形式，即用于在傳感器構(gòu)件惡化測(cè)量裝置的評(píng)估單元之間經(jīng)由通用傳輸路徑而傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其中在每種情況下的一個(gè)傳感器構(gòu)件沒(méi)有涉及在其他傳感器構(gòu)件和評(píng)估單元之間的數(shù)據(jù)傳輸中。通過(guò)使用BUS系統(tǒng)，能夠節(jié)省線纜，在替代的實(shí)施例中，例如線纜將不得不從相應(yīng)的傳感器構(gòu)件直接引導(dǎo)至評(píng)估單元。這里，BUS系統(tǒng)額外地提供了這樣的優(yōu)勢(shì)，其安裝空間小于將以其他方式不得不從傳感器構(gòu)件引導(dǎo)至評(píng)估單元的所有電纜的總和。此外，BUS系統(tǒng)相比于單獨(dú)的電線更不容易受到干擾。BUS系統(tǒng)類似地允許測(cè)量裝置的模塊化設(shè)計(jì)。通過(guò)使用BUS系統(tǒng)，當(dāng)制造根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置時(shí)，能夠?qū)y(cè)量裝置調(diào)整為適應(yīng)于在每種情況下單獨(dú)地制造并且容易地適應(yīng)于用戶的需求，特別地相對(duì)于將采用的傳感器構(gòu)件的數(shù)量。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，BUS系統(tǒng)與移位寄存器一起實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中，兩個(gè)或更多的傳感器元件局部地連結(jié)以形成區(qū)塊(“處理單元”)。根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置可具有n個(gè)這樣的區(qū)塊。從相應(yīng)的區(qū)塊，該區(qū)塊的單獨(dú)的傳感器的模擬測(cè)量值被載入到BUS上。在該情況下，在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，可以設(shè)想的是，每個(gè)區(qū)塊具有多路復(fù)用器，分配到該區(qū)塊的傳感器構(gòu)件的模擬測(cè)量值作為輸入信號(hào)而施加到該多路復(fù)用器并且該多路復(fù)用器的輸出信號(hào)被載入到BUS上。通過(guò)適當(dāng)?shù)丶せ钕鄳?yīng)的區(qū)塊的相應(yīng)的多路復(fù)用器，相應(yīng)的區(qū)塊的相應(yīng)的傳感器構(gòu)件的模擬測(cè)量值可一個(gè)接著一個(gè)地被載入到BUS上。每個(gè)模擬測(cè)量值可從而在評(píng)估時(shí)間內(nèi)被饋送到評(píng)估單元，該評(píng)估時(shí)間對(duì)應(yīng)于直到所有的模擬測(cè)量值已經(jīng)被載入到BUS上一次的時(shí)間。移位寄存器的使用的優(yōu)勢(shì)在于，特別地，可使用對(duì)于在電子裝置中的安裝是標(biāo)準(zhǔn)化的或是可以通用地大批量制造的結(jié)構(gòu)元件。此外，可在小的安裝空間中使用限定數(shù)量的電路軌跡。因此，測(cè)量路徑可形成為非常長(zhǎng)，例如甚至好幾米并且但是具有大量的傳感器構(gòu)件。

在替代的實(shí)施例中，該替代實(shí)施例也是優(yōu)選地，可使用數(shù)字總線結(jié)構(gòu)作為BUS系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，相應(yīng)的傳感器構(gòu)件的模擬測(cè)量值通過(guò)在相應(yīng)傳感器構(gòu)件的本地區(qū)域中轉(zhuǎn)換器而被轉(zhuǎn)換為數(shù)字測(cè)量值，在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，所述數(shù)字測(cè)量值在轉(zhuǎn)換之前被放大。另外，在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，模擬測(cè)量值或數(shù)字測(cè)量值的一個(gè)校準(zhǔn)可以在相應(yīng)的傳感器構(gòu)件的本地區(qū)域中進(jìn)行。例如，為了在相應(yīng)的傳感器構(gòu)件的本地區(qū)域中執(zhí)行這些任務(wù)，可以提供由集成電路，一方面?zhèn)鞲衅鳂?gòu)件連接到該集成電路，并且另一方面該集成電路連接到數(shù)字總線結(jié)構(gòu)。可從而實(shí)現(xiàn)的是，每個(gè)傳感器可用作測(cè)量點(diǎn)，其可經(jīng)由相應(yīng)的編址讀取，或是用作“菊花鏈”布置(例如，SPI-BUS)。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，連接到相應(yīng)的傳感器構(gòu)件的集成電路具有模擬放大部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和用于BUS通信的處理單元，以及在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，具有用于標(biāo)定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件和/或集成的溫度補(bǔ)償。在該實(shí)施例中，模擬信號(hào)路徑被縮短并且從而獲得了免受干擾的更好的保護(hù)。BUS系統(tǒng)可被縮減到四條線路(Supply+和-，DATA，Clock)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，浮子被設(shè)計(jì)為使得，其可圍繞傳感器線路的縱向方向自由地旋轉(zhuǎn)，其中傳感器線路的縱向方向?qū)?yīng)于測(cè)量線路。這可特別優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)為，傳感器線路被集成到設(shè)計(jì)為條的殼體中，而浮子被設(shè)計(jì)為環(huán)形或柱形形狀。在現(xiàn)有技術(shù)已知的實(shí)施例中，其中環(huán)形形狀或柱形形狀的浮子具有凹部，設(shè)置在條上并且在條的縱向方向上延伸的肋部接合在該凹部中。從而，環(huán)形形狀或柱形形狀的浮子不會(huì)繞條的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。浮子在條上的這種引導(dǎo)的采用從而帶來(lái)了液體中的結(jié)晶阻擋浮子沿著條的縱向軸線的移動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)(如果晶體位于肋和界定凹部的壁之間的間隙中)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，浮子被設(shè)計(jì)為能夠繞傳感器線路的縱向延伸方向自由地旋轉(zhuǎn)，這樣的事實(shí)意味著，能夠無(wú)需這種引導(dǎo)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器線路具有支持場(chǎng)裝置，其在傳感器構(gòu)件中產(chǎn)生磁支持場(chǎng)。采用的支持場(chǎng)裝置可由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)元件(例如永磁體)構(gòu)成。然而，支持磁場(chǎng)裝置也可由例如當(dāng)通過(guò)電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)所需的多個(gè)部件構(gòu)成。在優(yōu)選的實(shí)施例中，支持場(chǎng)裝置由多個(gè)永磁體形成，其中至少一個(gè)永磁體，特別優(yōu)選地精確地一個(gè)永磁體被分配至每個(gè)傳感器構(gòu)件。然而，也可以想到其他的實(shí)施例，其中支持場(chǎng)裝置的一個(gè)永磁體被分配至多個(gè)一起的傳感器構(gòu)件。如果，在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，傳感器構(gòu)件設(shè)置在支撐構(gòu)件上，例如印刷電路板上，永磁體可在相同的印刷電路板設(shè)置在傳感器旁邊或與設(shè)置為與傳感器相反。類似地，永磁體可直接設(shè)置在傳感器基板上或下方。將形成支持場(chǎng)裝置的磁體布置在傳感器構(gòu)件的附近使得能夠適應(yīng)具有較少的延伸場(chǎng)的較小的磁體，因此，在實(shí)際使用中，可以減少由于粘附金屬雜質(zhì)而引起的問(wèn)題。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，額外的永磁體可在與傳感器和其他結(jié)構(gòu)元件相同的焊接過(guò)程中施加到印刷電路板。為了改進(jìn)焊接或膠粘過(guò)程，磁體可設(shè)置有表面涂覆。

在特別簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，支持場(chǎng)裝置由單個(gè)磁體構(gòu)成，該單個(gè)磁體在多個(gè)區(qū)段中不同地被磁化。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器沿著測(cè)量路徑均勻地布置。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，在該實(shí)施例中提供由支持場(chǎng)裝置，其中使用的永磁鐵類似地均勻布置。

為了避免在傳感器位置的偏離的磁流密度，在傳感器的行的相應(yīng)的外部傳感器的情況下，通過(guò)磁體的行的斷裂，相應(yīng)的外部磁體可以包括不同與內(nèi)部磁體的形狀或條件。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，支持場(chǎng)裝置具有形成為相同的永磁體。

為了有助于安裝過(guò)程中磁體的操作以及確保所有磁體的正確的磁化，該步驟有利地通過(guò)未磁化的磁體而進(jìn)行，該些未磁化的磁體僅在額外的生產(chǎn)步驟中被磁化。

磁場(chǎng)感應(yīng)傳感器構(gòu)件，特別是磁阻傳感器構(gòu)件，特別是螺旋條狀紋傳感器，通常具有這樣的特征線進(jìn)程，對(duì)于傳感器中由磁場(chǎng)生成發(fā)射器產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)分量的每個(gè)場(chǎng)強(qiáng)度，該特征線進(jìn)程復(fù)現(xiàn)了由傳感器構(gòu)件產(chǎn)生的傳感器信號(hào)的強(qiáng)度相對(duì)于能夠由傳感器構(gòu)件產(chǎn)生的最大傳感器信號(hào)的關(guān)系的值，該行程僅在磁場(chǎng)向量的部分小的場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)域中是大致線性的并且在靠近特征線基本線性行進(jìn)的區(qū)段非線性地行進(jìn)。通過(guò)使用支持場(chǎng)裝置。能夠影響傳感器的特征線，從而以調(diào)整外部磁場(chǎng)的磁場(chǎng)分量的場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)域，其中特征線線性地行進(jìn)。從而，用于產(chǎn)生傳感器信號(hào)的裝置可通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇該支持場(chǎng)裝置而被調(diào)節(jié)，例如使得，傳感器的特征線由于當(dāng)發(fā)射器的信號(hào)過(guò)強(qiáng)時(shí)而變得非線性的情況下，通過(guò)采用支持場(chǎng)裝置，提供了這樣一種特征線進(jìn)程，其中，一方面，在預(yù)期有最強(qiáng)的發(fā)射器磁體的情況下，由此在傳感器中產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)度仍然在傳感器特征線的大范圍的線性區(qū)域中，另一方面，提供這樣的特征線進(jìn)程，即使在遠(yuǎn)離的較弱的磁體的情況下，該特征線進(jìn)程仍然能夠被很好的評(píng)估。支持場(chǎng)的使用還能夠提供該裝置的單個(gè)結(jié)構(gòu)，其可與具有發(fā)射器的不同磁場(chǎng)的不同的發(fā)射器一起使用。

在使用螺旋條狀紋傳感器時(shí)以及在磁阻旋轉(zhuǎn)傳感器的情況下，支持磁場(chǎng)的使用帶來(lái)了信號(hào)傳感器與N-S定向的無(wú)關(guān)性，N-S定向是各向異性的磁阻傳感器的典型特征且被克服，并且從而單個(gè)傳感器構(gòu)件的信號(hào)形狀不再相對(duì)于發(fā)射器磁體位置鏡像對(duì)稱。因此，當(dāng)評(píng)估單個(gè)傳感器信號(hào)時(shí)，位置確定的不確定度被降低。因此，在所有位置都明晰的發(fā)射器磁體的位置確定能夠通過(guò)在發(fā)射器磁體的動(dòng)作區(qū)域中的更少的單個(gè)傳感器元件而實(shí)現(xiàn)，這意味著，對(duì)于給定的水平測(cè)量范圍，單獨(dú)的傳感器構(gòu)件的平均間隔增加，或是其總數(shù)可以降低。

如果將具有相同的可逆磁化的溫度系數(shù)的材料用于支持場(chǎng)的磁體和發(fā)射器的磁體，傳感器構(gòu)件的敏感度以及從而傳感器信號(hào)將幾乎不會(huì)被永磁體的溫度行為所影響。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，浮子具有不止一個(gè)永磁體，其中所有的永磁體或者相對(duì)于軸線軸向地磁化，或者所有的永磁體相對(duì)于軸線徑向地磁化，并且其中所有的永磁體在與永磁體相交并且垂直于軸線的平面中徑向?qū)ΨQ地布置。這里永磁體的徑向?qū)ΨQ設(shè)置被理解為表明，當(dāng)浮子繞軸線旋轉(zhuǎn)某一角度時(shí)，永磁體再次與彼此重合。在具有這樣的浮子的情況下，可在相應(yīng)的單個(gè)傳感器構(gòu)件處取決于浮子相對(duì)于該單個(gè)傳感器構(gòu)件的定位而產(chǎn)生大致與傳感器線路平行的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的本地強(qiáng)度確定相應(yīng)的單個(gè)傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)。在特征線在南極和北極不同的傳感器布置中，具有徑向磁化磁體的浮子設(shè)計(jì)特別地提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，(只要浮子具有對(duì)稱的機(jī)械結(jié)構(gòu))，關(guān)于頂部/底部的安裝可以根據(jù)需求進(jìn)行。在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置中，當(dāng)浮子位于第一測(cè)量位置時(shí)，由浮子產(chǎn)生的磁場(chǎng)在第一位置沿著基本平行于測(cè)量路徑的傳感器線路延伸，并且，當(dāng)浮子位于第二測(cè)量位置時(shí)，由浮子產(chǎn)生的磁場(chǎng)在第二位置沿著基本平行于測(cè)量路徑的傳感器線路延伸。特別優(yōu)選地，第一測(cè)量位置選擇為使得，傳感器構(gòu)件設(shè)置在沿著傳感器線路的第一位置處，在該位置處由浮子產(chǎn)生的磁場(chǎng)大致平行于測(cè)量路徑。此外，第二測(cè)量位置優(yōu)選地選擇為使得，傳感器構(gòu)件設(shè)置在沿著傳感器線路的第二位置處，在該位置處由浮子產(chǎn)生的磁場(chǎng)大致平行于測(cè)量路徑。在該優(yōu)選的實(shí)施例中，從而在每個(gè)測(cè)量位置設(shè)置一個(gè)傳感器構(gòu)件，其僅觀察到大致平行于測(cè)量路徑延伸的測(cè)量場(chǎng)。在本發(fā)明的大部分實(shí)施例中，在第一測(cè)量位置和第二測(cè)量位置之間將存在任意數(shù)量的測(cè)量位置，因?yàn)樵诘谝缓偷诙y(cè)量位置之間的水平可能占據(jù)任意數(shù)量的狀態(tài)，并且浮在液體上的浮子可從而占據(jù)相對(duì)于傳感器線路的任意數(shù)量的位置。

在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，浮子具有在浮子的周向上等距分布的多個(gè)永磁體，該浮子設(shè)計(jì)為環(huán)形或者柱形形狀，其中所有的永磁體或者相對(duì)于軸線軸向地對(duì)齊，或者所有的永磁體相對(duì)于軸線徑向地對(duì)齊，并且其中所有的永磁體在與永磁體相交并且垂直于軸線的平面中徑向?qū)ΨQ地布置，其中永磁體的數(shù)量為二，特別優(yōu)選地為三，特別優(yōu)選地為四，或是特別優(yōu)選地為五。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，浮子具有中空-柱形磁體，該中空-柱形磁體的縱向軸線平行于測(cè)量路徑指向或者位于測(cè)量路徑上，并且磁體徑向或軸向平行于縱向軸線被磁化。相對(duì)于具有在設(shè)計(jì)為環(huán)形形狀或是柱形形狀的浮子的周邊上等距分布的多個(gè)永磁體的浮子，中空-柱形的磁體的使用簡(jiǎn)化了浮子結(jié)構(gòu)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，該裝置具有溫度測(cè)量裝置，其可測(cè)量容器內(nèi)液體的溫度。因此，與溫度相關(guān)的傳感器的補(bǔ)償和/或發(fā)射器參數(shù)可以產(chǎn)生。溫度測(cè)量可類似地給出將被測(cè)量高度的液體的狀態(tài)的指示。溫度測(cè)量裝置可具有單獨(dú)提供的測(cè)量構(gòu)件，例如具有鉑測(cè)量電阻的測(cè)量構(gòu)件。溫度測(cè)量裝置可類似地使用具有PN結(jié)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件。溫度測(cè)量裝置可類似地使用例如具有非線性阻抗(諸如熱敏電阻)的結(jié)構(gòu)元件。溫度測(cè)量裝置可類似地使用例如熱電結(jié)構(gòu)元件，諸如熱電偶。溫度測(cè)量裝置可類似地通過(guò)評(píng)估傳感器線路的輸出信號(hào)，例如通過(guò)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)傳感器的溫度相關(guān)的MR信號(hào)幅值(其中MR信號(hào)幅值可經(jīng)由兩個(gè)通道的輸出信號(hào)的平方和而被檢測(cè))，來(lái)檢測(cè)溫度。溫度測(cè)量裝置還可以是評(píng)估單元的一部分。特別地，微控制器中的溫度可通過(guò)帶隙基準(zhǔn)而被檢測(cè)。其優(yōu)點(diǎn)在于，無(wú)需用于測(cè)量溫度的額外的部件。

本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步有利的構(gòu)造在于，多個(gè)信號(hào)傳感器構(gòu)件的傳感器信號(hào)以時(shí)間順序通過(guò)多路復(fù)用器的幫助而被饋送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使得用于評(píng)估信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)量小于將被評(píng)估的獨(dú)立的傳感器信號(hào)的數(shù)量。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，電導(dǎo)體可被設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置的傳感器線路的區(qū)域中。電導(dǎo)體被配置為使得，當(dāng)電流流過(guò)該電導(dǎo)體時(shí)，該電導(dǎo)體產(chǎn)生場(chǎng)，該場(chǎng)在傳感器線路中產(chǎn)生信號(hào)，該信號(hào)獨(dú)立于傳感器線路相對(duì)于電導(dǎo)體在第一接近方向上的位置。因此，使用該信號(hào)，能夠控制獨(dú)立傳感器構(gòu)件的敏感度。因此例如可以控制傳感器構(gòu)件的功能。

根據(jù)本發(fā)明用于測(cè)量容器內(nèi)液體水平的方法，該容器具有根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置，設(shè)想如下方案，當(dāng)確定浮子沿著測(cè)量路徑的位置時(shí)，傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)值相比較，并且比較的結(jié)果是用于確定浮子位置的基礎(chǔ)。特別地，作為方法的一部分，進(jìn)行了傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)與從存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的傳感器構(gòu)件特征線得到的期望的傳感器信號(hào)的增量比較。術(shù)語(yǔ)“傳感器構(gòu)件特征線”被理解為傳感器構(gòu)件的輸出電壓與在浮子移動(dòng)方向上浮子和傳感器構(gòu)件之間間隔之間的函數(shù)關(guān)系。在該情況下，在用于多個(gè)可能位置(浮子可能相對(duì)于傳感器線路位于該多個(gè)位置處)的評(píng)估單元中，通過(guò)使用存儲(chǔ)的傳感器構(gòu)件特征線得到的針對(duì)傳感器線路的單獨(dú)的傳感器構(gòu)件的期望的傳感器信號(hào)被檢測(cè)，并且測(cè)量的信號(hào)和期望的信號(hào)之間的差值的平方和最小(最小二乘法)的位置處的位置被輸出作為浮子的實(shí)際位置除了水平信息之外，液體的溫度也可被傳遞至進(jìn)一步的處理單元。如果沒(méi)有達(dá)到一定的液體溫度或者超過(guò)一定的液體溫度，則可以發(fā)送警告信號(hào)。

如果傳感器構(gòu)件的特征線是溫度相關(guān)的，那么，在優(yōu)選的實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于不同的操作溫度的傳感器構(gòu)件特征線可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并且當(dāng)該執(zhí)行該方法時(shí)以檢測(cè)期望的傳感器信號(hào)時(shí)，通過(guò)使用在優(yōu)選實(shí)施例中的溫度測(cè)量，可選擇最有可能對(duì)應(yīng)于測(cè)量溫度的傳感器構(gòu)件特征線。替代地，由傳感器構(gòu)件產(chǎn)生的測(cè)量值在使用傳感器構(gòu)件的已知的溫度行為被進(jìn)一步地評(píng)估之前，可被轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的傳感器構(gòu)件特征線的期望的電壓值所相關(guān)的溫度。

特別地，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置，和/或根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法優(yōu)選地在以下情況下使用，當(dāng)測(cè)量容器內(nèi)墨水的水平時(shí)，當(dāng)測(cè)量容器內(nèi)溶劑的水平時(shí)，或是當(dāng)測(cè)量容器內(nèi)含尿素液體的水平時(shí)。

該水平測(cè)量的一個(gè)當(dāng)前的應(yīng)用是從商用車和乘用車排出的廢氣的凈化。合成尿素水溶液用于在SCR催化劑中對(duì)廢氣進(jìn)行后處理。為此，尿素-水溶液從柴油機(jī)中被噴射到廢氣中，以降低廢氣中氮氧化物(NOx)的比例。在該情況下，在還原反應(yīng)中，NOx被還原為N₂O，并且形成氮?dú)夂退?。其他的還原劑和/或還原劑前體(其例如在廢氣中或在廢氣的區(qū)域中僅被轉(zhuǎn)換為還原劑)是已知的。這些方法通常稱為SCR方法(SCR：選擇性催化還原)。通過(guò)選擇性催化還原，氮氧化物以更大的可選擇性被還原為氮?dú)?，例如，由此，在廢氣中的氮氧化物濃度可被顯著地降低。通過(guò)尿素的熱分解，實(shí)際上的還原物質(zhì)，即氣態(tài)氨從作為還原劑前體的尿素生成。

一些尿素-水溶液在低于-11.5℃的溫度以下結(jié)晶。該結(jié)晶實(shí)際上是可逆的，但是其導(dǎo)致技術(shù)問(wèn)題，由于該結(jié)晶，尿素-水溶液不再適合于操作。

水平測(cè)量?jī)x可以與檢測(cè)物理或化學(xué)測(cè)量變量的其他的傳感器單元(其使得能夠獲得液體的量或其確定液體水平)一起安裝。溫度測(cè)量?jī)x還可以是另一傳感器單元的一部分。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明將通過(guò)使用附圖而被更詳細(xì)地討論，這些附圖僅示出了實(shí)施例。在圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于測(cè)量液體的水平的測(cè)量裝置的第一設(shè)計(jì)的示意圖，

圖2是根據(jù)圖1的實(shí)施例中所使用的浮子的示意性側(cè)面截面圖，

圖3示出了用于根據(jù)圖1的實(shí)施例的浮子的磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的指向線路方向的磁場(chǎng)分量的場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)程，

圖4示出了根據(jù)圖1的實(shí)施例的傳感器線路的傳感器構(gòu)件的傳感器特征線，其示出了輸出信號(hào)取決于指向線路方向的磁場(chǎng)分量的主要的場(chǎng)強(qiáng)度，

圖5示出了針對(duì)浮子的不同相對(duì)位置的傳感器構(gòu)件和沿著根據(jù)圖1的實(shí)施例的傳感器線路(y-方向)的傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)的進(jìn)程，

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于測(cè)量液體的水平的測(cè)量裝置的第二設(shè)計(jì)的示意圖，

圖7是根據(jù)圖6的實(shí)施例中所使用的浮子的示意性側(cè)面截面圖，

圖8示出了用于根據(jù)圖6的實(shí)施例的浮子的磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的指向線路方向的磁場(chǎng)分量的場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)程，

圖9示出了根據(jù)圖6的實(shí)施例的傳感器線路的傳感器構(gòu)件的傳感器特征線，其示出了輸出信號(hào)取決于指向線路方向的磁場(chǎng)分量的主要的場(chǎng)強(qiáng)度，

圖10示出了針對(duì)浮子的不同相對(duì)位置的傳感器構(gòu)件和沿著根據(jù)圖6的實(shí)施例的傳感器線路(y-方向)的傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)的進(jìn)程，

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于測(cè)量液體的水平的測(cè)量裝置的第三設(shè)計(jì)的示意圖，

圖12是根據(jù)圖11的實(shí)施例中所使用的浮子的示意性側(cè)面截面圖，

圖13示出了用于根據(jù)圖11的實(shí)施例的浮子的磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的指向線路方向的磁場(chǎng)分量的場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)程，

圖14示出了根據(jù)圖11的實(shí)施例的傳感器線路的傳感器構(gòu)件的傳感器特征線，其示出了輸出信號(hào)取決于指向線路方向的磁場(chǎng)分量的主要的場(chǎng)強(qiáng)度，

圖15示出了針對(duì)浮子的不同相對(duì)位置的傳感器構(gòu)件和沿著根據(jù)圖11的實(shí)施例的傳感器線路(y-方向)的傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)的進(jìn)程，

圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于測(cè)量液體的水平的測(cè)量裝置的第四設(shè)計(jì)的示意圖，

圖17是根據(jù)圖16的實(shí)施例中所使用的浮子的示意性側(cè)面截面圖，

圖18示出了用于根據(jù)圖16的實(shí)施例的浮子的磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的指向線路方向的磁場(chǎng)分量的場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)程，

圖19示出了根據(jù)圖16的實(shí)施例的傳感器線路的傳感器構(gòu)件的傳感器特征線，其示出了輸出信號(hào)取決于指向線路方向的磁場(chǎng)分量的主要的場(chǎng)強(qiáng)度，

圖20示出了針對(duì)浮子的不同相對(duì)位置的傳感器構(gòu)件和沿著根據(jù)圖16的實(shí)施例的傳感器線路(y-方向)的傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)的進(jìn)程，

圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于測(cè)量液體的水平的測(cè)量裝置的第五設(shè)計(jì)的示意圖，

圖22是根據(jù)圖21的實(shí)施例中所使用的浮子的示意性側(cè)面截面圖，

圖23示出了用于根據(jù)圖21的實(shí)施例的浮子的磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的指向線路方向的磁場(chǎng)分量的場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)程，

圖24示出了根據(jù)圖21的實(shí)施例的傳感器線路的傳感器構(gòu)件的傳感器特征線，其示出了輸出信號(hào)取決于指向線路方向的磁場(chǎng)分量的主要的場(chǎng)強(qiáng)度，

圖25示出了針對(duì)浮子的不同相對(duì)位置的傳感器構(gòu)件和沿著根據(jù)圖21的實(shí)施例的傳感器線路(y-方向)的傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)的進(jìn)程，

圖26a和b示出了產(chǎn)生正弦類型、場(chǎng)角度相關(guān)的傳感器信號(hào)的一個(gè)傳感器構(gòu)件以及產(chǎn)生余弦類型、場(chǎng)角度相關(guān)的傳感器信號(hào)的另一傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)依賴于溫度的關(guān)系，以及

圖27示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于測(cè)量液體的水平的測(cè)量裝置的第六設(shè)計(jì)的示意圖，

圖28是根據(jù)圖27的實(shí)施例中所使用的浮子的示意性側(cè)面截面圖，

圖29示出了用于根據(jù)圖27的實(shí)施例的浮子的磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的指向線路方向的磁場(chǎng)分量的場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)程，

圖30示出了根據(jù)圖27的實(shí)施例的傳感器線路的傳感器構(gòu)件的傳感器特征線，其示出了輸出信號(hào)取決于指向線路方向的磁場(chǎng)分量的主要的場(chǎng)強(qiáng)度，

圖31示出了針對(duì)浮子的不同相對(duì)位置的傳感器構(gòu)件和沿著根據(jù)圖27的實(shí)施例的傳感器線路(y-方向)的傳感器構(gòu)件的輸出信號(hào)的進(jìn)程，

圖32示出了在傳感器線路的觀察方向上的示意性截面圖，其示出了支持場(chǎng)磁體相關(guān)于傳感器構(gòu)件的布置以及由支持場(chǎng)磁體在傳感器構(gòu)件中產(chǎn)生的磁場(chǎng)，

圖33示出了具有兩個(gè)中空柱形磁體的浮子的示意性側(cè)視圖，該兩個(gè)中空柱形磁體以軸向平行的方式被磁化，

圖34示出了具有徑向磁化的兩個(gè)條形磁體的浮子的平面圖，

圖35示出了具有徑向磁化的三個(gè)條形磁體的浮子的平面圖，

圖36示出了用于根據(jù)具有移位寄存器的實(shí)施例的本發(fā)明的測(cè)量裝置的BUS系統(tǒng)的示意圖，

圖37示出了用于根據(jù)具有數(shù)字化BUS結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的本發(fā)明的測(cè)量裝置的BUS系統(tǒng)的示意圖，以及

圖38示出了用于傳感器構(gòu)件的集成電路的示意圖，其適合于處理傳感器構(gòu)件的模擬測(cè)量值，以通過(guò)根據(jù)圖37的數(shù)字化BUS結(jié)構(gòu)作為數(shù)字測(cè)量值傳輸。

具體實(shí)施方式

在圖1-5中示出的根據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)量容器(沒(méi)有更詳細(xì)地示出)內(nèi)液體水平P的測(cè)量裝置，具有浮子1，該浮子具有配置為環(huán)形/中空柱形形狀的永磁體2。該裝置進(jìn)一步具有傳感器線路4，該傳感器線路由沿著測(cè)量路徑彼此分隔開(kāi)布置的15個(gè)磁場(chǎng)感應(yīng)傳感器構(gòu)件3形成。中空柱形的磁體2的縱向軸線平行于測(cè)量路徑對(duì)齊，并且磁體2平行于該縱向軸線而軸向地被磁化。該裝置還具有評(píng)估單元6。

在圖1中，浮子1示出為處于沿著測(cè)量路徑的測(cè)量位置處。在該測(cè)量位置處，浮子1占據(jù)一相對(duì)于傳感器線路4的相對(duì)位置。如果液體的水平改變，則浮在液體上的浮子1沿著傳感器線路4移動(dòng)，并且占據(jù)沿著測(cè)量路徑的另一測(cè)量位置以及從而占據(jù)相對(duì)于傳感器線路4的另一相對(duì)位置。

在圖1所示出的測(cè)量位置處，由浮子1產(chǎn)生的磁場(chǎng)在傳感器構(gòu)件5的位置處基本上平行于測(cè)量路徑延伸。如果浮子1移動(dòng)至另一測(cè)量位置，則由浮子1產(chǎn)生的磁場(chǎng)在傳感器線路的另一位置處基本上平行于測(cè)量路徑延伸。

可從圖1看出，傳感器構(gòu)件4并未沿著測(cè)量路徑等距地布置。因此，沿著測(cè)量路徑形成有其中水平可以更高的精度被檢測(cè)的區(qū)域(當(dāng)在測(cè)量路徑的每段中具有更多數(shù)量的傳感器構(gòu)件)，并且形成有水平以較低的精度被檢測(cè)的區(qū)域。

圖4示出了所使用的傳感器元件4是單極傳感器元件。它們輸出的輸出信號(hào)與磁體的南北對(duì)齊無(wú)關(guān)。這樣的傳感器構(gòu)件也可用于根據(jù)本發(fā)明的沒(méi)有使用支持場(chǎng)的測(cè)量裝置中。單極傳感器構(gòu)件例如是，AMR傳感器，而沒(méi)有具有限定場(chǎng)方向的單獨(dú)的支持場(chǎng)的影響，例如DE 10342260 A1所描述的。

根據(jù)圖1的實(shí)施例提供了這樣的優(yōu)勢(shì)，特征線(圖4)沒(méi)有翻轉(zhuǎn)，這意味著不需要支持場(chǎng)。該特征線的形式特別地通過(guò)陡峭的信號(hào)側(cè)而支持浮子位置的精確確定。借助于溫度補(bǔ)償，該溫度補(bǔ)償在約輸出電壓范圍中間處獨(dú)立，輸出電壓的溫度相關(guān)性可被最小化，因此，當(dāng)數(shù)字化傳感器信號(hào)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換范圍的更好的利用。如果使用具有彼此正交布置的電阻帶的惠斯通電橋作為傳感器類型，則可通過(guò)低的傳感器表面需求而得到更高的傳感器阻抗。

圖1所示出的圖中復(fù)現(xiàn)的點(diǎn)表示可在示于圖1的操作條件下(即，當(dāng)浮子1位于適于圖1的位置處)在單獨(dú)的傳感器構(gòu)件的信號(hào)輸出處提取的單獨(dú)的傳感器構(gòu)件3的輸出信號(hào)(測(cè)量值A(chǔ))。圖1中示出的圖中所復(fù)現(xiàn)的曲線復(fù)現(xiàn)了輸出信號(hào)的進(jìn)程(以與圖5相比較的方式)，如將由浮子的磁體(圖3)產(chǎn)生的磁場(chǎng)和傳感器線路(圖4)的相應(yīng)的傳感器構(gòu)件的傳感器特征線的指向線路方向的磁場(chǎng)分量的場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)程考慮在內(nèi)將發(fā)生的輸出信號(hào)。該曲線進(jìn)程可被存儲(chǔ)在評(píng)估單元6在非易失性存儲(chǔ)器中，或者可通過(guò)溫度補(bǔ)償從存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的曲線進(jìn)程而生成。為了檢測(cè)浮子的位置，在圖中示出的曲線進(jìn)程沿著圖的y-方向數(shù)學(xué)地移動(dòng)，直到其占據(jù)圖1中的最適合的位置，在該位置處，對(duì)于每一測(cè)量值A(chǔ)，誤差(與曲線進(jìn)程的差值)是最小的。浮子的位置可通過(guò)重合在測(cè)量值A(chǔ)上的從而檢測(cè)的曲線的最適合的位置而確定。

第二實(shí)施例，其在圖6-10中示出，示出了中空柱形磁體12的使用，其縱向軸線平行于測(cè)量路徑對(duì)齊，磁體12相對(duì)于縱向軸線徑向地被磁化。傳感器線路14的傳感器構(gòu)件13與第一實(shí)施例中的傳感器構(gòu)件3是相同的傳感器類型。相比于第一結(jié)構(gòu)(圖1-5)，第二實(shí)施例的相同的結(jié)構(gòu)元件以相同的附圖標(biāo)記表示，但是增加了10。相比于軸向磁化的浮子磁體的使用，該實(shí)施例提供了這樣的優(yōu)勢(shì)，由于該徑向磁化，對(duì)于傳感器構(gòu)件的給定輸出電壓，可能的傳感器位置的最大數(shù)量從6減少到4，(在圖10中示出的曲線進(jìn)程的側(cè)的數(shù)量相比于圖5中示出的曲線進(jìn)程)，并且從而較低的傳感器目的足以實(shí)現(xiàn)位置的一定程度的確定。

第三實(shí)施例，其在圖11-15中示出，示出了中空柱形磁體22的使用，其縱向軸線平行于測(cè)量路徑對(duì)齊，磁體22相對(duì)于縱向軸線軸向地被磁化。傳感器線路24的傳感器構(gòu)件23是具有螺旋條狀紋結(jié)構(gòu)的磁阻傳感器，其中然而也可使用具有彼此正交但是相對(duì)于線路縱向方向傾斜平均45°的電阻帶的惠斯通電橋。相比于第一結(jié)構(gòu)(圖1-5)，第三實(shí)施例的相同的結(jié)構(gòu)元件以相同的附圖標(biāo)記表示，但是增加了20。

在第三實(shí)施例中，如圖11-15所示，傳感器線路具有支持場(chǎng)，該支持場(chǎng)正交于線路縱向方向曲線并且穩(wěn)定特征線，例如DE 102010025170 B4中描述的。與由浮子21產(chǎn)生的磁場(chǎng)的南北對(duì)齊相關(guān)的特征線形狀(圖14)在確定發(fā)射器位置時(shí)降低不明確性，并且能夠減小沿著傳感器線路的傳感器密度。

第四實(shí)施例，其在圖16-20中示出，示出了中空柱形磁體32的使用，其縱向軸線平行于測(cè)量路徑對(duì)齊，磁體32相對(duì)于縱向軸線徑向地被磁化。傳感器線路34的傳感器構(gòu)件33是螺旋條狀紋類型的傳感器構(gòu)件，其中然而也可使用具有彼此正交并且相對(duì)于線路縱向方向傾斜平均45°的電阻帶的惠斯通電橋，類似于第三實(shí)施例的傳感器構(gòu)件23。相比于第一結(jié)構(gòu)(圖1-5)，第三實(shí)施例的相同的結(jié)構(gòu)元件以相同的附圖標(biāo)記表示，但是增加了30。圖16示出了，溫度傳感器37可設(shè)置為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置的一部分。

在第四實(shí)施例中，如圖16-20所示，傳感器線路具有支持場(chǎng)，該支持場(chǎng)正交于線路縱向方向取向并且穩(wěn)定特征線，例如DE 102010025170 B4中描述的。與由浮子31產(chǎn)生的磁場(chǎng)的南北對(duì)齊相關(guān)的特征線形狀(圖19)在確定發(fā)射器位置時(shí)降低不明確性，并且能夠減小沿著傳感器線路的傳感器密度。

第五實(shí)施例，其在圖21-25中示出，示出了中空柱形磁體42的使用，其縱向軸線平行于測(cè)量路徑對(duì)齊，磁體42相對(duì)于縱向軸線軸向地被磁化。傳感器線路44的傳感器構(gòu)件43是旋轉(zhuǎn)傳感器類型的傳感器構(gòu)件，即具有旋轉(zhuǎn)45°的兩個(gè)惠斯通電橋的AMR傳感器，例如DE 10308030 B4中描述的。相比于第一結(jié)構(gòu)(圖1-5)，第四實(shí)施例的相同的結(jié)構(gòu)元件以相同的附圖標(biāo)記表示，但是增加了40。

用作傳感器線路44的傳感器構(gòu)件43的磁阻旋轉(zhuǎn)傳感器產(chǎn)生正弦類型和余弦類型的場(chǎng)角度相關(guān)的傳感器信號(hào)(電橋信號(hào))。兩個(gè)電橋信號(hào)的評(píng)估允許，溫度相關(guān)的傳感器信號(hào)幅值的檢測(cè)，而與發(fā)射器的位置無(wú)關(guān)，而得知溫度相關(guān)的傳感器信號(hào)能夠得到關(guān)于當(dāng)前主要操作溫度的結(jié)論。兩個(gè)橋信號(hào)的評(píng)估能夠獨(dú)立于與溫度相關(guān)的傳感器幅值來(lái)確定在傳感器位置處的場(chǎng)角度以及從而測(cè)量完全溫度無(wú)關(guān)的水平。如果具有相同可逆磁化的溫度系數(shù)的材料用于支持磁體和發(fā)射器磁體，則當(dāng)評(píng)估傳感器信號(hào)時(shí)獲得的在傳感器構(gòu)件處的場(chǎng)角度以及從而水平高度在溫度改變時(shí)實(shí)際上不變化。

在第五實(shí)施例中，如圖21-25所示，傳感器線路具有支持場(chǎng)，該支持場(chǎng)正交于線路方向并且穩(wěn)定特征線。與由浮子41產(chǎn)生的磁場(chǎng)的南北對(duì)齊相關(guān)的特征線形狀(圖24)在確定發(fā)射器位置時(shí)降低不明確性，并且能夠減小沿著傳感器線路的傳感器密度。

圖21在一個(gè)相應(yīng)的繪出的圖中示出了一個(gè)惠斯通電橋的輸出信號(hào)(測(cè)量值A(chǔ))，以及在另一相應(yīng)的圖中示出了旋轉(zhuǎn)45°的另一相應(yīng)的惠斯通電橋的輸出信號(hào)(測(cè)量值A(chǔ))。類似地，在圖24和25中，相應(yīng)的上圖示出了相關(guān)于一個(gè)惠斯通電橋的傳感器特征線、或是輸出信號(hào)的進(jìn)程，而相應(yīng)的下圖示出了相關(guān)于旋轉(zhuǎn)45°的另一惠斯通電橋的傳感器特征線、或是輸出信號(hào)的進(jìn)程。

圖26a示出了兩個(gè)電橋信號(hào)的輸出信號(hào)的平方和的絕對(duì)值在較低值(具有較小直徑的閉合圈)和較高值(具有較大直徑的閉合圈)之間，并且取決于溫度。然后使用下面的方程：

其中，T表示溫度，VMR為一個(gè)電橋信號(hào)的輸出信號(hào)且VMR2為第二電橋信號(hào)的輸出信號(hào)，并且TK表示磁阻效應(yīng)的材料相關(guān)的溫度系數(shù)，r(T0)描述了在參考溫度T0時(shí)的信號(hào)幅值。圖26b示出了在兩個(gè)電橋信號(hào)的輸出信號(hào)的平方和以及溫度之間的線性關(guān)系，使得能夠從兩個(gè)電橋信號(hào)的輸出信號(hào)的平方和的跟來(lái)得到溫度。

第六實(shí)施例，其在圖27-31中示出，示出了中空柱形磁體52的使用，其縱向軸線平行于測(cè)量路徑對(duì)齊，磁體52相對(duì)于縱向軸線徑向地被磁化。傳感器線路54的傳感器構(gòu)件53是旋轉(zhuǎn)傳感器類型的傳感器構(gòu)件，例如DE 10308030 B4中描述的。相比于第一結(jié)構(gòu)(圖1-5)，第六實(shí)施例的相同的結(jié)構(gòu)元件以相同的附圖標(biāo)記表示，但是增加了50。

在第六實(shí)施例中，如圖27-31所示，傳感器線路具有支持場(chǎng)，該支持場(chǎng)穩(wěn)定特征線，例如DE 10308030 B4所描述的。與由浮子51產(chǎn)生的磁場(chǎng)的南北對(duì)齊相關(guān)的特征線形狀(圖30)在確定發(fā)射器位置時(shí)降低不明確性，并且能夠減小沿著傳感器線路的傳感器密度。

圖27在一個(gè)相應(yīng)的繪出的圖中示出了一個(gè)惠斯通電橋的輸出信號(hào)(測(cè)量值A(chǔ))，以及在另一相應(yīng)的圖中示出了旋轉(zhuǎn)45°的另一相應(yīng)的惠斯通電橋的輸出信號(hào)(測(cè)量值A(chǔ))。類似地，在圖30和31中，相應(yīng)的上圖示出了相關(guān)于一個(gè)惠斯通電橋的傳感器特征線、或是輸出信號(hào)的進(jìn)程，而相應(yīng)的下圖示出了相關(guān)于旋轉(zhuǎn)45°的另一惠斯通電橋的傳感器特征線、或是輸出信號(hào)的進(jìn)程。

圖32示出了在傳感器線路的觀察方向上的示意性截面圖，其示出了支持場(chǎng)磁體61相關(guān)于傳感器構(gòu)件63的布置。傳感器構(gòu)件設(shè)置在印刷電路板64上，并且支持場(chǎng)磁體61設(shè)置在印刷電路板64相反于傳感器構(gòu)件63的一側(cè)上。由支持場(chǎng)磁體61生成的支持場(chǎng)的磁場(chǎng)線如虛線所示。箭頭66示出了，在傳感器構(gòu)件的區(qū)域中支持場(chǎng)僅在垂直于傳感器線路的一個(gè)方向上延伸并且不在傳感器構(gòu)件63的高度方向上延伸。在優(yōu)選的實(shí)施例中，支持場(chǎng)磁體以圖32所示的方式被分配至傳感器線路的每個(gè)傳感器構(gòu)件。

圖33示出了具有兩個(gè)中空柱形磁體72的浮子71的示意性側(cè)視圖，該兩個(gè)中空柱形磁體以軸向平行的方式被磁化。通過(guò)使用兩個(gè)中空柱形的磁體，磁場(chǎng)的強(qiáng)度可增加。

圖34示出了具有徑向磁化的兩個(gè)條形磁體82的浮子81的平面圖。條形磁體82彼此偏移180°設(shè)置。條形磁體92在與永磁體相交并且垂直于軸線的平面內(nèi)以徑向?qū)ΨQ的方式設(shè)置。

圖35示出了具有徑向磁化的三個(gè)條形磁體92的浮子的平面圖，條形磁體92彼此偏移120°設(shè)置。條形磁體92在與永磁體相交并且垂直于軸線的平面內(nèi)以徑向?qū)ΨQ的方式設(shè)置。

圖36示出了用于根據(jù)具有移位寄存器的實(shí)施例的本發(fā)明的測(cè)量裝置的BUS系統(tǒng)100的示意圖。測(cè)量裝置的傳感器構(gòu)件3設(shè)置為沿著測(cè)量路徑彼此隔開(kāi)地設(shè)置。在每種情況下，八個(gè)傳感器構(gòu)件3邏輯上合并到一個(gè)區(qū)塊中。在圖36中，測(cè)量裝置具有n個(gè)區(qū)塊以及從而8n個(gè)傳感器構(gòu)件。每個(gè)區(qū)塊具有多路復(fù)用器101。相應(yīng)的多路復(fù)用器101的輸入信號(hào)是分配至相應(yīng)的區(qū)塊的相應(yīng)的傳感器構(gòu)件3的模擬測(cè)量值。作為輸出信號(hào)，多路復(fù)用器在BUS系統(tǒng)100的DATA線上提供模擬測(cè)量值，并且實(shí)際上是對(duì)應(yīng)于多路復(fù)用器101的當(dāng)前存在的激活狀態(tài)的應(yīng)當(dāng)被連接的那個(gè)傳感器構(gòu)件3的相應(yīng)的模擬測(cè)量值。多路復(fù)用器101經(jīng)由Sens+和Sens-線路而被提供電力。多路復(fù)用器可經(jīng)由A0、A1、A2線路而被激活，使得其可將傳感器構(gòu)件的模擬測(cè)量值一個(gè)接一個(gè)載入到DATA線上。

圖37示出了用于根據(jù)具有數(shù)字化BUS結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的本發(fā)明的測(cè)量裝置的BUS系統(tǒng)110的示意圖。與未示出的供給線一起，BUS還具有CLK線和DATA線。對(duì)每個(gè)傳感器構(gòu)件(在此未詳細(xì)地示出)分配有集成電路“MR_IC”111，該集成電路處理傳感器構(gòu)件的相應(yīng)的模擬測(cè)量值，并且將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字測(cè)量值，以從而當(dāng)相應(yīng)的電路111適當(dāng)?shù)丶せ顣r(shí)、將該數(shù)字測(cè)量值載入到DATA線上。

集成電路111可具有示于圖38中的基本設(shè)計(jì)。據(jù)此，來(lái)自于傳感器構(gòu)件3的模擬測(cè)量值被饋送到電路111。模擬測(cè)量值通過(guò)放大器“OP”112被放大并且通過(guò)轉(zhuǎn)換器113被轉(zhuǎn)換為數(shù)字測(cè)量值。數(shù)字測(cè)量值被饋送到功能區(qū)塊113。此外，來(lái)自于存儲(chǔ)器115的標(biāo)定值和來(lái)自于溫度傳感器116的溫度信號(hào)被饋送到該功能區(qū)塊114。使用該信息，功能區(qū)塊可進(jìn)行數(shù)字測(cè)量值的標(biāo)定和溫度補(bǔ)償。適當(dāng)調(diào)整的信號(hào)被饋送至通信構(gòu)件117，該通信構(gòu)件與BUS配合通信。集成電路111還具有供電單元118。用于傳感器構(gòu)件的集成電路的示意圖(其中集成電路適合于處理傳感器構(gòu)件的模擬測(cè)量值，用于通過(guò)根據(jù)圖37的數(shù)字化總線結(jié)構(gòu)作為數(shù)字測(cè)量值輸出)，

圖39示出了用于傳感器構(gòu)件的進(jìn)一步的集成電路的示意圖，所述集成電路適合于處理傳感器構(gòu)件的模擬測(cè)量值，以通過(guò)根據(jù)圖37的數(shù)字化總線結(jié)構(gòu)作為數(shù)字測(cè)量值傳輸。