專利名稱：用于測量間隙的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量磁懸浮軌道的列車的懸浮磁鐵與磁懸浮軌道的位 置固定的反應(yīng)軌之間的間隙并產(chǎn)生給出該間隙的大小的間隙測量值的方 法。
背景技術(shù)：
這樣的方法例如由Tansrapid —類的磁懸浮軌道而公知。為調(diào)節(jié)的目的 而測量間隙，從而使軌道列車能夠總是保持在預(yù)定的距離范圍內(nèi)懸浮在軌 道上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種實施成本很低的測量間隙的方法。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求1特征的方法來解決。優(yōu)選實施 方式在從屬權(quán)利要求中給出。
按照本發(fā)明，為了形成間隙測量值，對由懸浮磁鐵產(chǎn)生的磁場或?qū)χ?少 一個與此相關(guān)的測量參數(shù)進(jìn)行分析。
本發(fā)明方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于，在其中無需有源測量組件，即例如不需 要自身產(chǎn)生磁場的測量組件，因為按照本發(fā)明的間隙測量是對反正也要由 懸浮磁鐵產(chǎn)生的磁場分布進(jìn)行分析，也就是說對于間隙測量例如不需要產(chǎn) 生額外的場。
通過按照本發(fā)明的對由懸浮^F茲鐵產(chǎn)生的^f茲場的雙重利用，使得該間隙 測量在結(jié)構(gòu)上例如可以完全集成到懸浮磁鐵中，由此降低了制造成本，特 別是安裝成本。
優(yōu)選在僅考慮由懸浮磁鐵產(chǎn)生的磁場的情況下來確定間隙測量值。 按照本發(fā)明方法的特別優(yōu)選的第一實施方式，通過調(diào)制施加在懸浮^茲 鐵上的勵磁電壓來調(diào)制流過懸浮磁鐵的勵磁電流，基于該對勵磁電壓的調(diào)制來采集勵磁電流的改變，并確定出給出由懸浮磁鐵、反應(yīng)軌以及間隙組 成的磁系統(tǒng)的電感的電感值，以及利用該電感值和勵;茲電流值形成間隙測 量值?？梢詫﹄姼兄颠M(jìn)行利用，因為間隙對》茲通并因此而對產(chǎn)生的電感有 決定性的影響。本發(fā)明方法的該第一變形的優(yōu)點(diǎn)在于，整個間隙測量都可 以集成到懸浮磁鐵的電子控制裝置或控制電路中，從而使間隙測量的硬件 成本很低。
優(yōu)選在考慮勵磁電流值的時間變化以及勵磁電壓的變化的情況下來根
據(jù)下式計算所述電感值 L =(AUm*At)/AIm
其中，AUm是勵磁電壓的變化，AIm是勵磁電流的變化，而At表示勵磁電 流變化所需的時間。
為了獲得間隙測量值，優(yōu)選引入其中包括對于不同電感和勵磁電流值 或者說對于相應(yīng)的測量值對的間隙值的、預(yù)先確定的特征曲線族。
優(yōu)選借助先前實施的對懸浮磁鐵和反應(yīng)軌針對不同間隙大小的測量， 或借助對結(jié)構(gòu)相同的懸浮磁鐵和結(jié)構(gòu)相同的反應(yīng)軌進(jìn)行的測量，或借助對 包括懸浮磁鐵、反應(yīng)軌和間隙的磁系統(tǒng)的模擬來產(chǎn)生特征曲線族。
在高勵磁電流時首先可能出現(xiàn)的問題是，由于懸浮磁鐵和/或反應(yīng)軌的 不茲鐵中的飽和狀態(tài)而使間隙測量失真例如電感與間隙間的對應(yīng)失去唯一 性。為此具有優(yōu)點(diǎn)的是，當(dāng)勵磁電流值低于預(yù)先給定的邊界時將以所述方 式從特征曲線族中讀出的間隙值作為間隙值測量值繼續(xù)使用，而對于高于 該邊界的勵一磁電流值則繼續(xù)進(jìn)行測量。
優(yōu)選在該繼續(xù)測量的范圍內(nèi)，利用無源磁場傳感器測量由懸浮磁鐵引 起的總磁通或其中的部分磁通以形成磁通測量值，以及借助該磁通測量值 和勵磁電流值推導(dǎo)出第二間隙值。無源磁場傳感器指自身不產(chǎn)生磁場僅對 存在的磁場進(jìn)行測量的傳感器。
作為總》茲通的一部分例如測量漏》茲通或引起懸浮的有效石茲通。
優(yōu)選通過引入其中包括對于不同-茲通測量值和勵-茲電流值或者說對于 相應(yīng)的測量對的間隙值的、預(yù)先確定的第二特征曲線族來獲得第二間隙值。 該第二特征曲線族優(yōu)選利用先前實施的對懸浮磁鐵和反應(yīng)軌針對不同間隙
大小的測量，或借助對結(jié)構(gòu)相同的懸浮磁鐵和結(jié)構(gòu)相同的反應(yīng)軌進(jìn)行的測
7量，或借助對包括懸浮磁鐵、反應(yīng)軌和間隙的磁系統(tǒng)的模擬來產(chǎn)生。
在第 一特征曲線族提供兩種可能的不同間隙值的情況下，優(yōu)選將第一 特征曲線族的與所述第二間隙值更靠近的間隙值用作間隙測量值。
替代地，在第一特征曲線族提供兩種可能的不同間隙值的情況下，還 可以將第一特征曲線族的與所述第二間隙值上更靠近的間隙值與該第二間 隙值求平均來形成最終的間隙測量值。
按照本發(fā)明方法的特別優(yōu)選的第二實施方式，利用無源磁場傳感器測 量由勵;茲電流引起的》茲通以形成;茲通測量值，并借助該-茲通測量值和勵》茲 電流值形成間隙測量值。
作為磁通例如可以測量總磁通、漏磁通、引起懸浮的有效磁通。
優(yōu)選通過引入其中包括對于不同》茲通測量值和勵;茲電流值或?qū)τ谙鄳?yīng) 的測量值對的間隙值的、預(yù)先確定的特征曲線族來獲得間隙測量值。
這樣的特征曲線族優(yōu)選利用先前實施的對懸浮磁鐵和反應(yīng)軌針對不同 間隙大小的測量，或借助對結(jié)構(gòu)相同的懸浮磁鐵和結(jié)構(gòu)相同的反應(yīng)軌進(jìn)行 的測量，或借助對包括懸浮磁鐵、反應(yīng)軌和間隙的磁系統(tǒng)的模擬來產(chǎn)生。
按照本發(fā)明方法的特別優(yōu)選的第三實施方式，利用第 一無源^磁場傳感 器測量由懸浮磁鐵引起的第 一磁通以形成第 一磁通測量值，利用第二無源 磁場傳感器測量由懸浮磁鐵引起的、與該第 一磁通不同的第二磁通以形成 第二》茲通測量值，以及通過弓1入其中包括針對不同的第 一磁通和第二磁通 或者說針對相應(yīng)的測量值對的間隙值的、預(yù)先確定的特征曲線族來獲得間 隙測量值。
例如，第一磁通通過由懸浮磁鐵引起的總磁通來形成，第二磁通由有 效磁通或由由懸浮磁鐵引起的漏磁通形成。
替代地，還可以由由懸浮磁鐵引起的有效磁通來形成第一磁通，而由 由懸浮磁鐵引起的漏磁通形成第二磁通。
特征曲線族優(yōu)選借助先前實施的對懸浮磁鐵和反應(yīng)軌針對不同間隙大 小的測量，或借助對結(jié)構(gòu)相同的懸浮磁鐵和結(jié)構(gòu)相同的反應(yīng)軌進(jìn)行的測量， 或借助對包括懸浮磁鐵、反應(yīng)軌和間隙的磁系統(tǒng)的模擬來產(chǎn)生。
此外本發(fā)明還涉及一種用于測量磁懸浮軌道的列車的懸浮磁鐵與磁懸 浮軌道的位置固定的反應(yīng)軌之間的間隙并產(chǎn)生給出該間隙的間隙測量值的 裝置。對此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能夠以非常低的成本制 造的用于測量間隙的裝置。
本發(fā)明的該技術(shù)問題是這樣解決的該裝置具有分析裝置，其為了確 定間隙測量值而對由懸浮磁鐵產(chǎn)生的磁場或?qū)χ辽?一個與此相關(guān)的測量值 力口以考慮、。
關(guān)于本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)參見以上結(jié)合本發(fā)明方法的實施例的優(yōu)點(diǎn)，因
為本發(fā)明方法和裝置的優(yōu)點(diǎn)基本上是對應(yīng)的。
優(yōu)選在僅考慮由懸浮磁鐵產(chǎn)生的磁場的情況下來確定間隙測量值。 按照本發(fā)明裝置的特別優(yōu)選的第 一實施方式，分析裝置具有 -信號源，產(chǎn)生用于調(diào)制施加在懸浮磁鐵上的勵磁電壓的調(diào)制電壓； -與懸浮磁鐵連接的測量裝置，用于測量通過經(jīng)調(diào)制的勵磁電壓引起
的厲力》茲電 流;
-與該測量裝置連接的測量值形成裝置，其在考慮由于勵磁電壓調(diào)制 造成的勵磁電流的時間變化的情況下，確定描述包括懸浮磁鐵、反應(yīng)軌以 及間隙的磁系統(tǒng)的電感的電感值，并利用該電感值和勵;茲電流值形成間隙
測量值。
該測量值形成裝置例如可以由計算裝置構(gòu)成并例如包含在控制裝置中。
優(yōu)選測量值形成裝置包括存儲裝置或與存儲裝置相連，在該存儲裝置 中存儲預(yù)先確定的特征曲線族，在該特征曲線族中包括針對不同電感和勵 》茲電流值的間隙值。
根據(jù)本發(fā)明裝置的特別優(yōu)選的第二實施方式，分析裝置具有
-測量裝置，用于測量流過懸浮磁鐵的勵磁電流；
-無源磁場傳感器，用于測量由勵磁電流引起的磁通以形成磁通測量
值；
-測量值形成裝置，其利用磁場傳感器的磁通測量值和測量裝置的勵 》茲電流值形成間隙測量值。
根據(jù)該第二實施方式，優(yōu)選測量值形成裝置包括存儲裝置或與存儲裝
置相連，在該存儲裝置中存儲預(yù)先確定的特征曲線族，其中包括針對不同 》茲通測量值和勵/磁電流值的間隙值。
按照本發(fā)明裝置的特別優(yōu)選的第三實施方式，分析裝置具有-第一無源磁場傳感器，用于測量由懸浮磁鐵引起的第一磁通以形成
第一;茲通測量值；
-第二無源磁場傳感器，用于測量由懸浮磁鐵引起的與該第一磁通不 同的第二磁通以形成第二磁通測量值；以及
-測量值形成裝置，其利用該第一磁通測量值和第二磁通測量值形成 間隙測量值。
根據(jù)該第三實施方式，優(yōu)選測量值形成裝置包括存儲裝置或與存儲裝
置相連，在該存儲裝置中存儲預(yù)先確定的特征曲線族，其中包括針對不同 的第 一 和第二勵;茲電流值的間隙值。
為確定間隙而引入其磁場的懸浮磁鐵可以由支撐磁鐵的一個或多個單 極構(gòu)成，或者由支撐^f茲鐵的全部單極的整體來形成。
與分析裝置的具體實施方式
無關(guān)，根據(jù)本發(fā)明的第一、第二、第三實 施方式或其它變形，當(dāng)分析裝置構(gòu)成為懸浮磁鐵的一體化的組成部分時， 都具有組件數(shù)最少的優(yōu)點(diǎn)。
如從以上實施方式中可以看到的，有多種用于形成間隙測量值的優(yōu)選 測量變量。當(dāng)利用兩個或多個測量變量來分別形成單獨(dú)的間隙測量值再將 得到的單獨(dú)間隙測量值進(jìn)行平均以形成最終的間隙測量值時，能夠簡單并 由此而具有優(yōu)點(diǎn)地形成非常準(zhǔn)確的測量結(jié)果。在形成平均值時可以對單獨(dú) 的間隙測量值同等加權(quán)地加以考慮；還可以對每個引入的測量變量優(yōu)選首 先量化地確定相應(yīng)的測量準(zhǔn)確性，然后在考慮相應(yīng)的測量準(zhǔn)確性的情況下 對這些單獨(dú)的間隙測量值進(jìn)行平均。優(yōu)選具有較高測量準(zhǔn)確性的變量的權(quán) 重高于具有較低測量準(zhǔn)確性的變量。


以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖中舉例示出 圖1示意性示出磁懸浮軌道的磁支撐系統(tǒng)的原理圖， 圖2示出用于測量間隙的裝置的第一實施例，其中，確定并考慮支撐 系統(tǒng)的電感，
圖3舉例示出用于確定支撐系統(tǒng)的電感的電流和電壓變化， 圖4舉例示出特征曲線族，從該特征曲線族中根據(jù)支撐系統(tǒng)的電感以 及懸浮磁鐵的勵磁電流讀出間隙值，圖5示出用于測量間隙的裝置的第二實施例，其中，考慮支撐系統(tǒng)的 電感以及懸浮磁鐵的磁通和懸浮磁鐵的勵磁電流，
圖6示出用于測量間隙的裝置的第三實施例，其中，考慮懸浮磁鐵的 第二磁通、懸浮磁鐵的勵磁電流和支撐系統(tǒng)的電感，
圖7示出用于測量間隙的裝置的第四實施例，其中，考慮懸浮磁鐵的
兩個石茲通以及懸浮》茲鐵的勵》茲電流，
圖8示出用于測量間隙的裝置的第五實施例，其中，考慮懸浮磁鐵的
一個磁通以及懸浮磁鐵的勵磁電流，
圖9示出用于測量間隙的裝置的第六實施例，其中，考慮懸浮磁鐵的 兩個磁通，
圖IO示出用于測量間隙的裝置的第七實施例，其中，測量在支撐,茲鐵 的單極上進(jìn)行。
為清楚起見，在圖1至10中對相同或相似的組件采用相同的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式
圖1舉例示出具有懸浮磁鐵20的磁支撐系統(tǒng)10。懸浮磁鐵20具有繞 該懸浮磁鐵20纏繞的勵磁繞組30。懸浮磁鐵20屬于圖1中未示出的磁懸 浮軌道的軌道列車。
位置固定的反應(yīng)軌40通過間隙S與懸浮磁鐵20分開，反應(yīng)軌40屬于 圖1中未示出的磁懸浮軌道的軌道一側(cè)的裝置。
當(dāng)電流(以下稱為勵石茲電流Imag )流過勵/磁繞組30時產(chǎn)生》茲通。由勵 石茲繞組30產(chǎn)生的總》茲通Bg包括穿過間隙S并流經(jīng)反應(yīng)軌40的有效^茲通 Bn,以及對該支撐系統(tǒng)不起作用也就是丟失的漏》茲通Bs,由此下式成立
Bg = Bs + Bn。
為了測量反應(yīng)軌40和懸浮磁鐵20之間的間隙S,可以采用不同的測量 變量，這些變量考慮用于確定間隙測量值的、由懸浮磁鐵產(chǎn)生的磁場。
圖2示出用于測量間隙S的裝置的第一實施例，其中，確定并考慮磁 支撐系統(tǒng)10的電感L?？梢钥闯?，懸浮^f茲鐵20可以在整體上由支撐^t鐵的 多個單極構(gòu)成。替代地，還可以借助一個單極來實施以下描述的測量方法 在這種情況下為測量引入的懸浮,茲鐵由一個這樣的單極構(gòu)成。
從圖2可以看到分析裝置100，其與懸浮磁鐵20連接。分析裝置100具有信號源110，信號源110在輸出端與耦合輸入裝置120的輸入端E120a 連接。耦合輸入裝置120的另一輸入端E120b與控制電壓源130連接，控 制電壓源130提供用于產(chǎn)生反應(yīng)軌40和懸浮磁鐵20之間預(yù)先給定的間隙S 的電壓Ua。為了進(jìn)行控制，控制電壓源130通過控制導(dǎo)線140與用未示出 的計算裝置實現(xiàn)的控制裝置150連接。
耦合輸入裝置120具有加法器160，加法器160在輸入端與耦合輸入裝 置120的兩個輸入端E120a和E120b連接、在輸出端與放大器170連接。 放大器170的輸出端例如可以構(gòu)成耦合輸入裝置120的輸出端A120。
耦合輸入裝置120的輸出端A120與懸浮磁鐵20的勵磁繞組30連接， 在此為清楚起見僅示意性地以方塊示出勵磁繞組30。
測量裝置180與勵;茲繞組30連接，對由耦合輸入裝置120輸出的、施 加在懸浮磁鐵20上的勵磁電壓Umag和流過懸浮磁鐵20的勵磁電流Imag 進(jìn)行測量并產(chǎn)生相應(yīng)的勵;茲電流值Imag，和勵石茲電壓值Umag，。
測量裝置180在輸出端與控制裝置150連接，控制裝置150對測量值 Imag，和Umag，進(jìn)行分析，并在輸出端產(chǎn)生表征間隙S大小的間隙測量值 Sm。
存儲裝置190與控制裝置150連接，在其中以L-Imag特征曲線族195 的形式存儲了用于形成間隙測量值Sm的特征曲線族。 根據(jù)圖2的裝置例如如下運(yùn)行
控制裝置150控制控制電壓源130使其產(chǎn)生輸出電壓Ua。通過輸出電 壓Ua在懸浮磁鐵20中產(chǎn)生有效磁通Bn (參見圖1 )，該有效磁通Bn導(dǎo)致 反應(yīng)軌40與懸浮磁鐵20之間的間隙S。該控制借助通過控制導(dǎo)線140的控 制信號ST1實現(xiàn)。
控制裝置150通過另一控制導(dǎo)線200產(chǎn)生另一控制信號ST2,該控制 信號ST2到達(dá)信號源110，信號源IIO據(jù)此產(chǎn)生具有預(yù)先給定的周期長度T 和振幅AUm的矩形信號AU(t)。優(yōu)選矩形信號AU(t)的振幅AUm在絕對值上 小于控制電壓源130的輸出電壓Ua，因為矩形信號AU(t)僅用于測量而非用 于"承載，，或造成間隙S。由此，在耦合輸入裝置120的輸出端A120形成 按照下式的懸浮》茲l失20的勵石茲電壓Umag(t):
Umag(t) = Ua+AU(t)
12勵磁電壓Umag的相應(yīng)時間變化在圖3示出。
基于由懸浮磁鐵20、間隙S以及反應(yīng)軌40構(gòu)成的磁支撐系統(tǒng)10的電 感L,勵磁電流變化Imag(t)由下式得出
Umag(t) = L*dlmag(t)/dt
勵磁電流的變化同樣在圖3示出。
現(xiàn)在可以相對簡單地計算磁支撐系統(tǒng)10的電感L，其中，按照下式對 A力/f茲電流變化Imag進(jìn)4亍分片斤
L =(AUm*At)/AIm L =(AUm*T/2)/AIm
其中，AUm為勵磁電壓的變化，AIm為勵磁電流的變化，而At為勵;茲電流 變化需要的時間。
電感L是間隙S的表征參數(shù)，因為總磁通Bg與間隙S相關(guān)，因此可 以通過分析電感L來確定間隙S。
圖4舉例示出L-Imag特征曲線族195，該特征曲線族適于才艮據(jù)電感L 和勵/磁電流Imag來確定間隙S 。可以看到對于不同間隙值的多條特征曲線。
在圖4的例子中可以看出，對于低于約17A的勵磁電流Imag，根據(jù)相 應(yīng)的勵石茲電流Imag和相應(yīng)的電感L可以有唯一的間隙S的對應(yīng)，由此可以 借助勵/磁電流Imag和電感L的測量值來確定間隙S。如果例如測得勵-磁電 流lmag二10A以及電感L=0.8H,則間隙S約為10mm。如果在該勵》茲電流 Imag=10A的情況下測得電感L=0.4H，則間隙S約為30mm。
因此控制裝置150能夠從L-Imag特征曲線族195根據(jù)電感L和勵磁電 流Imag讀出間隙測量值Sml ，并將其作為間隙測量值Sm在輸出端輸出。
在按照圖4的L-Imag特征曲線族195中，例如從以下出發(fā)對于大于 約17A的勵磁電流，在懸浮》茲鐵20的^茲體和/或反應(yīng)軌40的；茲體中出現(xiàn)飽 和現(xiàn)象，并且因此函數(shù)L—Imag, S)不再唯一。例如當(dāng)勵磁電流為17A電感 L約為0.9H時，間隙可以是2mm,也可以是4mm ，因為對于間隙為2mm 的曲線和對于間隙為4mm的曲線在該位置上或者說對該測量值對(17A; 0.9H)相交。
為了在超過17A的大勵磁電流Imag的情況下也能進(jìn)行唯一而可靠的間
13隙測量，按照第二實施例，除了已述的根據(jù)電感L的間隙測量還實施提供
第二間隙值Sm2的其它測量。圖5舉例示出相應(yīng)的裝置。從中可以看出， 在控制裝置150上連接了有源或優(yōu)選是無源的磁場傳感器300 (例如霍爾探 針(Hallsonde)或磁阻傳感器)，》茲場傳感器300對懸浮磁鐵20的;茲通、 即有效磁通Bn、總磁通Bg或漏磁通Bs進(jìn)行測量并形成磁通測量值Bm。
在這種情況下，在存儲裝置190中還存儲Bm-Imag特征曲線族310形 式的第二特征曲線族，其中包含與間隙相關(guān)的、對于不同^f茲通測量值Bm和 所屬的勵磁電流值Imag的間隙值。
控制裝置150由此在引入Bm-Imag特征曲線族310的情況下對^茲場傳 感器300的磁通測量值Bm和勵^茲電流Imag進(jìn)行分析，并從Bm-Imag特征 曲線族310讀出第二間隙值Sm2。
將該第二間隙值Sm2與可能的L-Imag特征曲線族195的間隙值Sml 相比較，并將L-Imag特征曲線族195的間隙值Sml中與該第二間隙值Sm2 一致性最好的間隙值Sml作為間隙測量值Sm輸出。替代地，還可以將該 第二間隙值Sm2和與之一致性最好的第一間隙值Sml按照下式進(jìn)行平均
Sm= ( Sml十Sm2 ) /2。
為了進(jìn)一步提高測量準(zhǔn)確性還可以采用另一個有源或無源的磁場傳感 器，如結(jié)合圖6描述的。
在該第三實施例中，與控制裝置150連接的除了第一有源或優(yōu)選為無 源的磁場傳感器300 (例如霍爾元件)外，還有第二有源或優(yōu)選為無源的磁 場傳感器400(例如霍爾元件)，其測量第二》茲通、即與第一;茲場傳感器300 不同的另一磁通。第二磁場傳感器400根據(jù)第一磁場傳感器300測量的^茲 通的類型來測量有效磁通Bn、總磁通Bg或漏磁通Bs以形成第二磁通測量 值Bm2。
在這種情況下，在存儲裝置190中還存儲Bm-Bm2特征曲線族410形 式的第三特征曲線族，其中包含與間隙相關(guān)的、對于不同磁通測量值對Bm 和Bm2的間隙^i Sm3。
由此，在引入Bm-Bm2特征曲線族的情況下控制裝置150此外還對第 二磁場傳感器400的第二磁通測量值Bm2進(jìn)行分析，并且從Bm-Bm2特征 曲線族中讀出第三間隙值S m3 。
可以將該第三間隙值Sm3與其它間隙值Sml和Sm2求平均。為此優(yōu)選將第二間隙值Sm2和/或第三間隙值Sm3與L-Imag特征曲線族195的可 能的間隙值Sm 1相比較，并將L-Imag特征曲線族的間隙值Sm 1中與該兩 個間隙值Sm2和Sm3 —致性最好的間隙值Sml與該兩個間隙值Sm2和Sm3 按照下式進(jìn)行平均
Sm= (Sml+Sm2+Sm3) /3。
圖7示出分析裝置100的第四實施例。在該實施例中控制裝置150僅 借助Bm-Imag特征曲線族310和Bm-Bm2特征曲線族410來確定間隙測量 值Sm，其中，控制裝置150根據(jù)勵磁電流Imag和磁通值Bm從Bm-Imag 特征曲線族310中讀出間隙值Sm2,并根據(jù)磁通值Bm和Bm2從Bm-Bm2 特征曲線族410中讀出間隙值Sm3。然后將該兩個間隙值Sm2和Sm3按照 下式進(jìn)行平均以形成間隙測量值Sm:
Sm= ( Sm2十Sm3 ) /2。
兩個磁場傳感器300和400優(yōu)選為無源傳感器(例如霍爾元件)。
圖8示出分析裝置100的第五實施例。在該實施例中控制裝置150僅 借助Bm-Imag特征曲線族310來確定間隙測量值Sm，其中，控制裝置150 根據(jù)勵磁電流Imag和;茲通值Bm從Bm-Imag特征曲線族310中讀出間隙值 Sm2并將其作為間隙測量值Sm輸出。在此^f茲場傳感器300優(yōu)選為無源傳感 器(例如霍爾元件)。
圖9示出分析裝置100的第六實施例。在該實施例中控制裝置150僅 借助Bm-Bm2特征曲線族410來確定間隙測量值Sm，其中，控制裝置150 #>據(jù)兩個優(yōu)選為無源的；茲場傳感器300和400 (例如霍爾元件)的》茲通值 Bm和Bm2從Bm-Bm2特征曲線族410中讀出間隙值Sm3,并將其作為間 隙測量值Sm輸出。
圖IO示出用于測量間隙S的裝置的第七實施例。在該實施例中懸浮磁 鐵20由支撐,茲鐵600的單極構(gòu)成。分析裝置100測量該單極上的勵》茲電流 Imag和勵》茲電壓Umag，并利用無源》茲場傳感器300的和/或通過測量脈沖 形成的有源,茲場傳感器400的磁通測量值確定間隙測量值Sm。箭頭P表示 磁懸浮軌道的行駛方向。
在按照圖IO的例子中，可以對支撐磁鐵600的每個單極并由此是冗余 地確定各間隙。由于支撐磁鐵600的極靴的寬度在行駛方向上大于極隙的 寬度，因此可以用所描述的、基于勵磁電流Imag和勵磁電壓Umag的測量
15方法輕易地抑制由.良應(yīng)勒j 40的溝槽產(chǎn)生的測量信號的波動(Ripple )，因為
其相對于在極隙區(qū)域內(nèi)的測量來說可以有較大的未受干擾的整體長度。附圖標(biāo)記列表
10磁支撐系統(tǒng)(magnetisches Tragesystem ) 20懸浮;茲4失 30勵/磁繞組
40反應(yīng)軌(Reaktionsschiene)
100分析裝置
110信號源
120耦合輸入裝置
130控制電壓源
140控制導(dǎo)線
150控制裝置
160加法器
170放大器
180測量裝置
190存儲裝置
195 L-Imag特征曲線族
200其它控制導(dǎo)線
300磁場傳感器
310 Bm- Imag特征曲線族
400-茲場傳感器
410 Bm-Bm2特征曲線族
600支撐-磁鐵
Sml間隙<直
Sm2間隙4直
Sm3間隙it
Sm間隙測量值
Imag勵磁電流(Magnetstrom)
Imag，勵磁電流值
Umag勵磁電壓(Magnetspannung)
Umag，厲力/磁電壓測量4直
17Ua輸出電壓
Bg總磁通(Gesamtfluss)
Bn有效磁通
Bs漏磁通
S間隙
L電感
STl控制信號ST2其它控制信號T周期長度△Um振幅△U(t)矩形信號P^亍^史方向
權(quán)利要求
1. 一種測量磁懸浮軌道的列車的懸浮磁鐵(20)與磁懸浮軌道的位置固定的反應(yīng)軌(40)之間的間隙(S)并產(chǎn)生給出該間隙的大小的間隙測量值(Sm)的方法，其特征在于，為了形成該間隙測量值，對由該懸浮磁鐵(20)產(chǎn)生的磁場(Bn，Bg，Bs)或?qū)χ辽僖粋€與此相關(guān)的測量值(L，Bm，Bm2)進(jìn)行分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過調(diào)制施加在懸浮磁鐵上的勵磁電壓(Umag)來調(diào)制流過懸浮磁鐵 的厲力不茲電;克(Imag);基于該對勵》茲電壓的調(diào)制(AUm)來采集勵;茲電流的改變(AIm)，并 確定出描述由懸浮磁鐵、反應(yīng)軌以及間隙構(gòu)成的磁系統(tǒng)的電感的電感值 (L);以及利用該電感值(L)和勵-茲電流值(Imag)形成間隙測量值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在考慮勵磁電流值的時 間變化以及勵磁電壓的變化的情況下計算所述電感值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，.其特征在于，通過引入其中包括 對于不同電感(L)和勵石茲電流值(Imag)的間隙值(Sml)的、預(yù)先確定 的特征曲線族(195)來獲得所述間隙測量值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，其特征在于，對于低于 預(yù)先給定的邊界的勵磁電流值將以這種方式從特征曲線族中讀出的間隙值(Sml)作為間隙值測量值(Sm)繼續(xù)使用，而對于高于該邊界的勵磁電 流值繼續(xù)進(jìn)行測量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在該繼續(xù)測量的范圍內(nèi)，利用無源磁場傳感器(300)測量由懸浮磁鐵 引起的總磁通(Bg )或其中的部分磁通(Bs, Bn )以形成磁通測量值(Bm); 以及借助該磁通測量值(Bm)以及所述勵磁電流值(Imag)推導(dǎo)出第二間 隙值(Sm2 )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過引入其中包括對于不同》茲通測量值(Bm)和勵^茲電流值(Imag)的間隙值(Sm2 )的、預(yù)先 確定的第二特征曲線族(310)來獲得所述第二間隙值(Sm2)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，在第一特征曲線族 提供兩種可能的不同間隙值的情況下，將第一特征曲線族的與所述第二間 隙值更靠近的間隙值與該第二間隙值求平均，以形成間隙測量值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用無源磁場傳感器(300)測量由流過懸浮磁鐵的勵磁電流(Imag) 引起的磁通以形成磁通測量值(Bm);以及借助該-茲通測量值(Bm)以及所述勵^磁電流值(Imag)形成間隙測量 值(Sm2 )。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，通過引入其中包括對于 不同^F茲通測量值(Bm)和勵》茲電流值(Imag)的間隙值(Sm2 )的、預(yù)先 確定的特征曲線族(310)來獲得所述間隙測量值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用第一無源磁場傳感器(300)測量由懸浮磁鐵引起的第一磁通以形 成第一磁通測量值(Bm)，以及利用第二無源磁場傳感器(400)測量由懸 浮磁鐵引起的、與該第 一磁通不同的第二磁通以形成第二磁通測量值 (Bm2),以及通過引入其中包括針對第一磁通(Bm)和第二磁通(Bm2)的不同測 量值對的間隙值(Sm2)的、預(yù)先確定的特征曲線族(410)來獲得間隙測 量值。
12. —種用于測量磁懸浮軌道的列車的懸浮磁鐵(20 )與磁懸浮軌道的 位置固定的反應(yīng)軌(40)之間的間隙(S)并產(chǎn)生給出該間隙的大小的間隙 測量值(Sm)的裝置，其特征在于，該裝置具有分析裝置(100)，用于對由該懸浮磁鐵(20)產(chǎn)生的磁場 (Bg, Bn, Bs)或?qū)χ辽僖粋€與此相關(guān)的測量值(L，Bm, Bm2)進(jìn)行分析 以產(chǎn)生該間隙測量值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述分析裝置(100)具有信號源(110),產(chǎn)生用于調(diào)制施加在懸浮磁鐵上的勵磁電壓(Umag)的調(diào)制電壓(AU(t));與懸浮磁鐵連接的測量裝置(180),用于測量通過經(jīng)調(diào)制的勵磁電壓 (Umag)引起的A力》茲電流(Imag);與該測量裝置連接的測量值形成裝置(150)，其在考慮由于勵磁電壓 調(diào)制造成的勵磁電流的時間變化(AI)的情況下，確定出描述由懸浮磁鐵、 反應(yīng)軌以及間隙構(gòu)成的；茲系統(tǒng)的電感的電感值(L)，并利用該電感值和勵 磁電流值(Imag)形成間隙測量值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述分析裝置具有 測量裝置(180)，用于測量流過懸浮磁鐵(20)的勵磁電流(Imag); 無源磁場傳感器(300)，用于測量由勵磁電流引起的磁通以形成磁通測量值(Bm);測量值形成裝置(150)，其利用磁場傳感器的磁通測量值(Bm)和測 量裝置的勵磁電流值(Imag，)形成間隙測量值(Sm)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述分析裝置具有 第一無源磁場傳感器(300)，用于測量由懸浮磁鐵(20)引起的第一》茲通以形成第一^茲通測量值(Bm);第二無源磁場傳感器(400)，用于測量由懸浮磁鐵(20)引起的與該 第 一磁通不同的第二磁通以形成第二磁通測量值(Bm2 );以及測量值形成裝置，其利用該第一磁通測量值(Bm)和第二磁通測量值 (Bm2)形成間隙測量值(Sm)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項所述的裝置，其特征在于，所述分 析裝置(100)具有信號源(110)，產(chǎn)生用于調(diào)制施加在懸浮磁鐵上的勵磁電壓(Umag) 的調(diào)制電壓(AU(t));與懸浮磁鐵連接的測量裝置(180),用于測量通過經(jīng)調(diào)制的勵磁電壓 (Umag)引起的勵磁電流(Imag);第一無源磁場傳感器(300)，用于測量由勵磁電流引起的第一磁通以 形成第一-茲通測量值(Bm);第二無源磁場傳感器(400)，用于測量由懸浮磁鐵(20)引起的與該 第 一磁通不同的第二磁通以形成第二磁通測量值(Bm2 );與該測量裝置連接的測量值形成裝置(150)，-其在考慮由于勵磁電壓調(diào)制造成的勵磁電流的時間變化(AI)的情況 下，確定出描述由懸浮磁鐵、反應(yīng)軌以及間隙的磁系統(tǒng)的電感的電感值(L )， 并利用該電感值和勵^磁電流值(Imag)形成第一間隙值(Sml )，-其利用第一磁場傳感器(300)的第一磁通測量值(Bm)和測量裝置 的勵磁電流值(Imag，)形成第二間隙值(Sm2)，-其利用該第一磁通測量值(Bm)和第二^茲通測量值(Bm2)形成第 三間隙測量值(Sm3 )，以及-其利用這三個間隙值(Sml，Sm2,Sm3)產(chǎn)生間隙測量值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量磁懸浮軌道的列車的懸浮磁鐵(20)與磁懸浮軌道的位置固定的反應(yīng)軌(40)之間的間隙(S)并產(chǎn)生給出該間隙的大小的間隙測量值(Sm)的方法。按照本發(fā)明，為了形成該間隙測量值，對由該懸浮磁鐵(20)產(chǎn)生的磁場(Bn，Bg，Bs)或?qū)χ辽僖粋€與此相關(guān)的測量值(L，Bm，Bm2)進(jìn)行分析。
文檔編號B60L13/06GK101511632SQ200680055801
公開日2009年8月19日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者羅伯特·施米德 申請人:西門子公司