VERFAHREN UND ANORDNUNG ZUM BESTIMMEN DES ABSTANDES ZWISCHEN EINER PROFILIERTEN OBERFLÄCHE VON EINER SICH RELATIV DAZU BEWEGENDEN FUNKTIONSFLÄCHE MITTELS ZWEIER MESSPULEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Ab¬ standes einer in Richtung der Abstandsbestimmung profilier- ten, leitfähigen Oberfläche von einer sich relativ zu der O- berfläche bewegenden Funktionsfläche mit einer Messanordnung, bei der ein Sensor mit einer ersten und einer zweiten Mess¬ spule zum Erzeugen jeweils eines elektromagnetischen Wechsel¬ feldes eingangsseitig mit einer Oszillator-Anordnung und aus- gangsseitig mit seinen eine dem Abstand zwischen der ersten und der zweiten Messspule jeweils einerseits und der Oberflä ^¬ che andererseits entsprechende erste und zweite Messgröße be ^¬ reitstellenden Ausgängen über eine Demodulator-Einrichtung mit einer Analog-Digital-Wandlereinrichtung zur Gewinnung von den ersten und zweiten Messgrößen entsprechenden ersten und zweiten digitalen Messwerten verbunden sind und bei der an die Analog-Wandler-Einrichtung ein Rechenbaustein angeschlos¬ sen ist.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift DE 195 25 131 C2 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Sensor mit zwei Messspulen verwendet, die senkrecht zur leitfähigen Oberfläche unmittelbar hintereinander angeordnet und zusätzlich zueinander versetzt sind. Die beiden Messspu- len werden bei dem bekannten Verfahren eingangsseitig mit

Frequenzen von jeweils einem Oszillator beaufschlagt, wobei sich die Oszillatorfrequenzen voneinander unterscheiden. In Abhängigkeit vom jeweiligen Abstand des Sensors von der leit-

fähigen Oberfläche ergibt sich eine Impedanzänderung in den Messspulen, die mittels ausgangsseitig an den Messspulen an¬ geschlossenen Differenzverstärkern erfasst wird. Mittels ei¬ ner den Differenzverstärkern nachgeschalteten Demodulator- Einrichtung mit zwei Demodulatoren und einen dieser nachge- ordneten Schaltung mit zwei EPROMS werden digitale Messwerte erzeugt, die dem Abstand der jeweiligen Spule des Sensors von der leitfähigen Oberfläche entsprechen. Die digitalen Mess¬ werte werden einem Rechenbaustein in Form eines Vergleichers zugeführt und dort daraufhin untersucht, ob unter Einräumung eines gewissen Toleranzbereiches die digitalen Messwerte bei ^¬ der Messspulen übereinstimmen. Ist dies der Fall, dann gilt der jeweils erfasste Abstand als korrekt ermittelt, und es wird ein OK-Signal vom Rechenbaustein erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen des Abstandes einer in Richtung der Abstandsbestim¬ mung profilierten, leitfähigen Oberfläche von einer sich re¬ lativ dazu bewegenden Funktionsfläche derart auszugestalten, dass der mit diesem Verfahren bestimmte Abstand weitestgehend unabhängig vom Profil der leitenden Oberfläche ist. Handelt es sich bei der profilierten, leitfähigen Oberfläche um die Oberfläche des Langstators eines MagnetSchwebebahnsystems, dann sollen mit dem bekannten Verfahren Abstandsmessungen er- möglicht sein, die den sogenannten Nut-Zahn-Ripple, d. h. die Impedanzänderungen der Messspulen beim Überfahren der Zähne und Nuten, reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein- gangs angegebenen Art erfindungsgemäß ein Sensor eingesetzt, dessen zweite Messspule auf der von der profilierten Oberflä¬ che abgewandten Seite der ersten Messspule in einem festen, bekannten Abstand von der ersten Messspule angeordnet ist,

und im Rechenbaustein wird ein den Abstand der Funktionsflä ^¬ che von der Oberfläche angebender Abstandsmesswert aus dem ersten und dem zweiten digitalen Messwert unter Berücksichti¬ gung eines Referenz-Digitalwertes und des festen Abstands er- rechnet wird, wobei der Referenz-Digitalwert dem Messwert ei ^¬ ner, sich außerhalb des Einflussbereichs der Oberfläche be ^¬ findlichen, den Messspulen zugeordneten Referenzspule ent¬ spricht .

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be ^¬ steht darin, dass bei ihm der Einfluss des Profils der profi ^¬ lierten, leitfähigen Oberfläche auf das Messergebnis weitge ^¬ hend eliminiert ist; bei einem Magnetschwebebahnsystem ist das Messergebnisse durch den Nut-Zahn-Ripple nicht nennens- wert beeinflusst. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch temperaturänderungsbedingte Abstandsmessfehler kompen¬ sierbar sind.

Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Sensor mit line- arer Kennlinie verwendet, dann ist es vorteilhaft, wenn im Rechenbaustein ein den Abstand der Funktionsfläche von der Oberfläche angebender Abstandsmesswert nach der Beziehung

, /N1-N3 d=f\ .a

{N2-N1 bestimmt wird, wobei Nl den ersten digitalen Messwert, N2 den zweiten digitalen Messwert, N3 den Referenz-Digitalwert und a den festen Abstand zwischen den Messspulen bezeichnet. Bevor¬ zugt ist dabei daran gedacht, den Abstand d direkt mit dem Produkt aus dem oben angegebenen Quotienten und dem festen Abstand a zu bestimmen.

Weist dagegen der Sensor bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine nichtlineare Kennlinie auf, dann erfolgt vorteilhafter ^¬ weise die Bestimmung des Abstandes nach der Beziehung _d _\n(Nl)-\n(N3) _a ln(_V2)-In(Nl) ^' ' wobei Nl den ersten digitalen Messwert, N2 den zweiten digi¬ talen Messwert, N3 den Referenz-Digitalwert und a den festen Abstand bezeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Referenz- Digitalwert zur Bestimmung des jeweiligen Abstandes in unter¬ schiedlicher Weise bereitgestellt werden. So kann es vorteil ^¬ haft sein, wenn der Referenz-Digitalwert mittels einer Refe ^¬ renzspule des Sensors gewonnen wird, die den Messspulen be ^¬ nachbart außerhalb des Einflussbereichs der Oberfläche ange- ordnet ist.

Als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn der Referenz-Digitalwert in einem Speicher des Rechenbausteins gespeichert ist und bei der Bestimmung des Abstandes aus dem Speicher abgerufen wird. In diesem Falle kann nämlich auf ei¬ ne separate Referenzspule verzichtet werden. Allerdings ist bei dieser Ausführungsform der Referenz-Digitalwert der je¬ weiligen Temperatur anzupassen.

Um sicherzustellen, dass das mit dem erfindungsgemäßen Ver¬ fahren ermittelte Messergebnis des Abstandes zwischen der leitfähigen Oberfläche und der sich bewegenden Funktionsflä¬ che richtig ist, wird aus dem ersten und dem zweiten digita ^¬ len Messwert im Rechenbaustein durch Umsetzung jeweils eine erste und eine zweite digitale Abstandsmessgröße gebildet, und es werden die beiden digitalen Abstandsmessgrößen unter Gewinnung einer Vergleichsgröße miteinander verglichen; bei

einer dem festen Abstand zwischen den Messspulen entsprechen¬ den Vergleichsgröße wird von dem Rechenbaustein ein Sensor- Sicherheitssignal erzeugt. Dabei wird bei der Erzeugung des Sensor-Sicherheitssignals vorteilhafterweise ein gewisser To- leranzbereich der Vergleichsgröße zugelassen.

Zur weiteren Erhöhung der Messsicherheit bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels einer Umschalt ^¬ einrichtung in einem Schaltzustand der Eingang der ersten Messspule an eine Referenzspannung angeschlossen und der Ein¬ gang der zweiten Messspule mit der Oszillatorfrequenz beauf¬ schlagt; in einem weiteren Schaltzustand der Eingang der zweiten Messspule an die Referenzspannung angeschlossen und der Eingang der ersten Messspule mit der Oszillatorfrequenz beaufschlagt; aus den sich in den verschiedenen Schaltzustän¬ den am Ausgang der Analog-Wandler-Einrichtung ergebenden Sig¬ nalen wird im Rechenbaustein ein Störsignal ermittelt. Auf diese Weise lassen sich Störungen, die z. B. durch das Betreiben mehrerer nebeneinander liegender Sensorsysteme auf- treten könnten, eliminieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich besonders vorteil ^¬ haft einfach durchführen, wenn die beiden Messspulen von der Oszillator-Anordnung mit gleichfrequenten Signalen beauf- schlagt werden und die Beaufschlagung mit den gleichfrequen¬ ten Signalen abwechselnd derart erfolgt, dass zu einer Zeit nur jeweils eine Messspule beaufschlagt ist. Dadurch ist nicht nur der Aufwand hinsichtlich der Oszillator-Anordnung klein gehalten, sondern es können auch die Messspulen und ggf. von ihnen gebildete Resonanzkreise gleich ausgeführt sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können unterschiedlich ausgestaltete Oszillator-Anordnungen zur Abgabe der gleichfrequenten Signale eingesetzt werden. So wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Oszillatoranordnung zwei Os- zillatoren aufweist, die abwechselnd angesteuert werden.

Ebenfalls vorteilhaft erscheint es, wenn bei einer Oszilla ^¬ tor-Anordnung mit zwei gleichfrequente Signale abgebenden Os ^¬ zillatoren die Oszillatoren abwechselnd mit den ihnen jeweils nachgeordneten Messspulen verbunden werden.

Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn bei einer Oszillator- Anordnung mit einem einzigen Oszillator der Oszillator aus- gangsseitig abwechselnd mit der ersten oder der zweiten Mess- spule verbunden wird, weil in diesem Falle die Oszillator- Anordnung mit einem einzigen Oszillator auskommt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zum Bestimmen des Abstandes einer in Richtung der Abstandsbestimmung profi- lierten, leitfähigen Oberfläche von einer sich relativ zu der Oberfläche bewegenden Funktionsfläche mit einer Messanord ^¬ nung, bei der ein Sensor mit einer ersten und einer zweiten Messspule zum Erzeugen jeweils eines elektromagnetischen Wechselfeldes eingangsseitig mit einer Oszillator-Anordnung und ausgangsseitig mit seinen eine dem Abstand zwischen der ersten und der zweiten Messspule jeweils einerseits und der Oberfläche andererseits entsprechende erste und zweite Mess ^¬ größe bereitstellenden Ausgängen über eine Demodulator- Einrichtung mit einer Analog-Digital-Wandlereinrichtung zur Gewinnung von den ersten und zweiten Messgrößen entsprechen¬ den ersten und zweiten digitalen Messwerten verbunden sind und bei der an die Analog-Wandler-Einrichtung ein Rechenbau¬ stein angeschlossen ist. Eine solche Anordnung ist in der o-

ben bereits ausführlich behandelten deutschen Patentschrift DE 195 25 131 C2 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Anordnung so weiterzuentwickeln, dass sie eine Messung des Abstandes der profilierten, leitenden Oberfläche von der Funktionsfläche unbeeinflusst von dem Profil der Oberfläche zulässt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß die zweite Messspule des Sensors auf der von der profilierten Oberfläche abgewandten Seite der ersten Messspule in einem vorgegebenen Abstand angeordnet und der Rechenbaustein so ausgeführt, dass in ihm ein den Abstand der Funktionsfläche von der Oberfläche angebender Abstandsmesswert aus dem ersten und dem zweiten digitalen Messwert unter Berücksichtigung eines Referenz- Digitalwert und des festen Abstands errechnet wird, wobei der Referenz-Digitalwert dem Messwert einer außerhalb des Ein ^¬ flussbereichs der Oberfläche befindlichen, den Messspulen zu¬ geordneten Referenzspule entspricht.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be¬ steht darin, dass bei ihr der Einfluss der Profilierung der leitfähigen Oberfläche auf die Abstandsmessung bei sich rela¬ tiv zu dieser Oberfläche bewegenden Funktionsfläche weitest- gehend eliminiert ist und dass auch Temperaturänderungen kei ^¬ nen nennenswerten Einflüsse auf das Messergebnis haben.

Der Rechenbaustein kann in der erfindungsgemäßen Anordnung unterschiedlich ausgeführt sein; eine vorteilhafte Ausführung wird darin gesehen, dass der Rechenbaustein so ausgeführt ist, das in ihm der Abstandsmesswert nach der Beziehung

, /N1-N3 d=f\ .a

\N2-N1

bestimmbar ist, wobei Nl den ersten digitalen Messwert, N2 den zweiten digitalen Messwert, N3 einen Referenz-Digitalwert und „a" den festen Abstand bezeichnet, wobei der Referenz- Digitalwert dem Messwert einer außerhalb des Einflussbereichs der Oberfläche befindlichen, den Messspulen zugeordneten Re¬ ferenzspule entspricht. Einer solchen Ausführung des Rechen¬ bausteins wird immer dann der Vorzug gegeben, wenn der Sensor der erfindungsgemäßen Anordnung eine etwa lineare Kennlinie aufweist .

Ist dies nicht der Fall, dann wird es zur Erzielung einer Ii- nearisierten Kennlinie als vorteilhaft angesehen, wenn der Rechenbaustein so ausgeführt ist, dass in ihm die Bestimmung des Abstandes nach der Beziehung

_d _ InQYl)-In(AT3) ^ ln(_V2)-In(M)) ^'

erfolgt, wobei Nl den ersten digitalen Messwert, N2 den zwei ^¬ ten digitalen Messwert, N3 einen Referenz-Digitalwert und a den festen Abstand bezeichnet, wobei der Referenz-Digitalwert dem Messwert einer außerhalb des Einflussbereichs der Ober ^¬ fläche befindlichen, den Messspulen zugeordneten Referenzspu¬ le entspricht.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann tatsächlich eine Re¬ ferenzspule vorhanden sein. Diese Referenzspule ist dann im Sensor so anzuordnen, dass sie außerhalb des Einflussberei ^¬ ches der Oberfläche auf dem Sensor angeordnet ist. Die Refe ^¬ renzspule ist daher nicht in ihrer Impedanz von der leitenden Oberfläche beeinflusst und gestattet es, Temperatureinflüsse auf das Abstandsmessergebnis zu kompensieren.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungs¬ gemäßen Anordnung ist dem Rechenbaustein ein Speicher zuge¬ ordnet, in dem der Referenz-Digitalwert gespeichert ist. In diesem Falle wird auf eine Referenzspule verzichtet und ge- wissermaßen fiktiv eine Referenzspule verwendet. Allerdings ist hierbei zu berücksichtigen, dass der Referenz-Digitalwert der jeweiligen Temperatur anzupassen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Oszillator- Anordnung unterschiedlich ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Oszillator-Anordnung zwei gleichfrequente Signale abgebende Oszillatoren aufweist und die Oszillatoren über eine Umschalteinrichtung mit den ihnen jeweils nachgeordneten Messspulen derart verbunden sind, dass nur jeweils eine Messspule mit ihrem vorgeordneten Oszillator verbunden ist. Durch eine derartige Anordnung ist sichergestellt, dass die Messspulen voneinander entkoppelt sind und sich nicht gegenseitig unter Verfälschung des Mess ^¬ ergebnisses beeinflussen können.

Vorteilhaft kann es aber auch sein, wenn die Oszillator- Anordnung einen einzigen Oszillator aufweist und der Oszilla¬ tor ausgangsseitig über einen Umschalter derart mit den bei ^¬ den Messpulen verbunden ist, dass zu einer Zeit jeweils nur eine Messspule an den Oszillator angeschlossen ist. Der be¬ sondere Vorzug dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass sie mit einem einzigen Oszilla¬ tor auskommt.

Ist die erfindungsgemäße Anordnung mit einer Referenzspule ausgerüstet, dann wird es zur Erzielung einer möglichst ein ^¬ fach ausgestatteten Anordnung als vorteilhaft angesehen, wenn zwischen dem Sensor und der Demodulator-Einrichtung ein MuI-

tiplexer angeordnet ist, der vom Rechenbaustein taktgesteuert ist .

Zur Erzielung besonders zuverlässiger Messergebnisse wird es ferner als vorteilhaft angesehen, wenn die Oszillator- Anordnung als gleichfrequente Signale sinusförmige Spannungen und zwei um 90° in der Phase zueinander verschobene Rechteck ^¬ spannungen abgibt, und die beiden Rechteckspannungen an An¬ steuereingängen von zwei Demodulatoren liegen, die jeweils einer Messspule nachgeordnet sind und die Demodulator- Einrichtung bilden.

Als vorteilhaft wird es ferner angesehen, wenn die Umschalt ^¬ einrichtung zwei synchron arbeitende Umschalter enthält und in einer Schaltstellung der Umschalteinrichtung über den ei¬ nen Umschalter die erste Messspule an den Oszillator und über den anderen Umschalter gleichzeitig die zweite Messspule an eine Referenzspannungsquelle angeschlossen ist und in der an ^¬ deren Schaltstellung der Umschalteinrichtung über den zweiten Umschalter die erste Messspule mit der Referenzspannungsquel ^¬ le und gleichzeitig die zweite Messspule mit dem Oszillator verbunden ist. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen An¬ ordnung ermöglicht es nämlich, Fremdstörungen durch äußere Einflüsse bzw. Magnetfelder, beispielsweise durch nebengeord- nete weitere Sensoren zu eliminieren.

Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn zwischen der ersten Messspule und dem ihr nachgeordneten Demodulator ein erster Summierer und zwischen der zweiten Messspule und dem ihr nachgeordneten Demodulator ein zweiter Summierer angeord¬ net ist und ein der ersten Messspule nachgeschalteter Phasen¬ schieber mit dem zweiten Summierer und ein der zweiten Mess-

spule nachgeschalteter Phasenschieber mit dem ersten Summie¬ rer verbunden ist.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in Figur 1 schematisch ein gemäß der Erfindung aufgebauter Sen¬ sor in seiner Stellung bezüglich einer profilierten Oberflä¬ che, in

Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sensors gemäß der Erfindung, in Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mess¬ anordnung mit einer Referenzspule, in

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messanordnung mit einem einzigen Oszillator und einem nachgeordneten Um¬ schalter, in Figur 5 ein zusätzliches Ausführungsbeispiel mit einem Oszil ^¬ lator und einem an Referenzspannungen angeschlossenen Um¬ schalter, in

Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Oszillator und einem an Referenzspannungen liegenden Umschalter mit Störsignalkompensation und in

Figur 7 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Oszillatoren und Um ^¬ schalter gezeigt.

Wie die Figur 1 erkennen lässt, weist der dort dargestellte Sensor 1 eine erste Messspule 2 und eine zweite Messspule 3 auf. Die beiden Messspulen haben für sich betrachtet gleiche elektrische Kennwerte, wie Induktivität und Güte. Die beiden Messspulen 2 und 3 sind in einem vorgegebenen Abstand a von¬ einander angeordnet, und zwar senkrecht zu einer profilierten leitfähigen Oberfläche 4; der Abstand a ist dabei wesentlich kleiner als der Messbereich der Abstandsbestimmung. Die Ober¬ fläche kann von der Oberfläche eines Stators eines Magnet ^¬ schwebebahnsystems gebildet sein kann; Nuten und Zähne in ei-

ner solchen Oberfläche 4 bilden das Profil dieser Oberfläche und verlaufen senkrecht zur Zeichenebene in nicht dargestell ^¬ ter Weise nebeneinander. Der Sensor 1 ist in nicht darge¬ stellter Weise mit einer relativ zur Oberfläche 4 bewegbaren Funktionsfläche verbunden, die bei einem Magnetschwebebahn¬ system vom so genannten Tragmagneten des Magnetschwebebahn¬ fahrzeugs gebildet ist.

Der Sensor 1 ist ferner mit einer Referenzspule 5 versehen, die außerhalb des Einflussbereiches der leitfähigen Oberflä ^¬ che 4 angeordnet ist, also nicht durch Wirbelstromeffekte in der leitfähigen Oberfläche 4 beeinflusst ist. Der Abstand der Referenzspule 5 von der ersten Messspule 2 entspricht im dar ^¬ gestellten Ausführungsbeispiel dem maximalen Messbereich dmax des mit dem dargestellten Sensor 1 erfassbaren Abstandes d der Messspule 2 von der leitfähigen Oberfläche 4. Die Refe ^¬ renzspule 5 stimmt hinsichtlich Induktivität und Güte mit den beiden Messspulen 2 und 3 überein.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Sensor 9 ist die Anordnung der ersten und zweiten Messspule anders vorgenommen. Hier ist die erste Messspule 10 in einem Bereich 11 eines Gehäuses 12 untergebracht, der gegenüber einem zweiten Bereich 13 abge¬ schirmt ist. In diesem zweiten Bereich 13 ist die zweite Messspule 14 untergebracht, und zwar wiederum in einem Ab ^¬ stand a gegenüber der ersten Messspule 10, wobei hier der Ab ^¬ stand a kleiner als die Höhe einer Messspule sein kann, weil die Messspulen 10 und 14 seitlich versetzt zueinander liegen. Mit „M" ist in der Figur 2 die magnetische Kopplung zwischen den beiden Messspulen und mit „φs" der Einfluss eines Stör¬ feldes, beispielsweise von einem benachbarten weiteren Sensor bezeichnet .

Figur 3 zeigt eine Messanordnung der erfindungsgemäßen Anord¬ nung mit einem Oszillator 20, an den über jeweils einen Span¬ nungsstromumsetzer 21, 22 und 23 eine hier nur schematisch dargestellte erste Messspule 24, eine zweite Messspule 25 und eine Referenzspule 26 eines im Übrigen nicht weiter darge ^¬ stellten Sensors 27 angeschlossen sind.

Entsprechend den Abstandsänderungen des Sensors 27 auf einer nicht dargestellten Funktionsfläche von einer ebenfalls nicht gezeigten, profilierten Oberfläche liefern die Messspulen 24 und 25 an ihren Ausgängen Spannungen Ul und U2; dabei ent¬ spricht die Spannung Ul dem Abstand der ersten Messspule 24 von der hier nicht dargestellten leitenden Oberfläche und die Spannung U2 dem Abstand der zweiten Messspule 25 von der pro- filierten Oberfläche entsprechend den Impedanzänderungen der beiden Messspulen. Die Spannung U3 der Referenzspule 26 ist abstandsunabhängig und ist ein Maß für die jeweilige Tempera ^¬ tur am Sensor 27. Die Spannungen Ul bis U3 liegen eingangs- seitig an einem Multiplexer 28, der ausgangsseitig mit einer Demodulator-Einrichtung in Form eines Deomodulators 29 ver¬ bunden ist. Dem Demodulator 29 ist ein Analog-Digital-Wandler 30 als Analog-Digital-Wandlereinrichtung nachgeschaltet, an dessen Ausgang ein Rechenbaustein 31 in Form eines Mikro- controlers angeschlossen ist; der Rechenbaustein 31 steuert über eine Verbindungsleitung 32 den Multiplexer 28. An einem Ausgang 33 des Rechenbausteins 31 steht ein Abstandsmesswert Z an, der dem Abstand d gemäß Figuren 1 und 2 entspricht.

Die Messanordnung nach Figur 3 arbeitet in der Weise, dass die von dem Multiplexer 28 jeweils nacheinander an den Demo¬ dulator 29 abgegebenen Spannungen dort mittels von dem Oszil¬ lator 20 über eine Leitung 34 zugeführter Rechteckimpulse je¬ weils demoduliert werden. Die nacheinander am Ausgang des De-

modulators 29 anstehenden Messgrößen werden im Analog- Digital-Wandler 30 in digitale Messwerte Nl bis N3 umgesetzt. Dabei ergibt sich Nl gemäß der Bezeichnung Nl=Im(Zc)+k-d , wobei Im(Zc) den Imaginäranteil der Koppelimpedanz der Mess ^¬ spule 24 und k einen Proportionalitätsfaktor bezeichnet. Der digitale Messwert N2 errechnet sich gemäß der Gleichung N2=Jm(Zc)+k-d , in der Im(Zc) den Imaginärteil der Koppelimpedanz der zweiten Messspule 25 und k wiederum einen Proportionalitätsfaktor be¬ schreibt. Der Referenz-Digitalwert ist durch N3=Im(Zc) gegeben, wobei Im(Zc) den Imaginärteil der Impedanz der Refe ^¬ renzspule 26 angibt. Die Koppelimpedanzen Zc der beiden Mess- spulen können in vorteilhafter Weise so ermittelt werden, wie es in der älteren deutschen Patentanmeldung 103 32 761.4-52 beschrieben ist. Die Werte Nl bis N3 werden dann im Rechen¬ baustein 33 beispielsweise nach einer Beziehung

, .V1--V3 d= .a

N2-N1 ausgewertet, wobei Nl digitale Messwerte aufgrund der ersten Messspule 24, N2 digitale Messwerte aufgrund der zweiten Messspule 25 und N3 Referenz-Digitalwerte aufgrund der Refe ^¬ renzspule 26 sind; a ist dabei der in der Figur 3 nicht er ^¬ kennbare konstante, bekannte Abstand zwischen der ersten Messspule 24 und der zweiten Messspule 25, wie er in Figur 1 beispielsweise gezeigt ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel einer Messanordnung der erfin¬ dungsgemäßen Anordnung gemäß Figur 4 handelt es sich um einen im Wesentlichen zweikanaligen Aufbau, der allerdings zunächst einkanalig ausgeführt ist, indem ein einziger Oszillator 40 vorgesehen ist, der über eine Umschalteinrichtung 41 abwech-

selnd mit einem Spannungs-Stromumsetzer 42 oder einem weite¬ ren Spannungs-Stromumsetzer 43 verbunden ist. Den Umsetzern 42 und 43 ist ein Sensor 44 nachgeordnet, und zwar in der Weise, dass eine hier nur schematisch dargestellte erste Messspule 45 in Reihe mit einem Kondensator 46 zur Bildung eines Resonanzkreises mit dem Ausgangsstrom des Umsetzers 42 beaufschlagt ist. Dem weiteren Spannungs-Stromumsetzer 43 ist eine zweite Messspule 47 in Reihe mit einem weiteren Konden ^¬ sator 48 unter Bildung eines Resonanzkreises nachgeordnet.

Die am Ausgang des Sensors 44 auftretenden Spannungen U4 und U5 liegen eingangsseitig an jeweils einem Demodulator 49 bzw. 50 einer Demodulator-Einrichtung 51. Jeder Demodulator 49 bzw. 50 wird von dem Oszillator 40 mit zwei 90° gegeneinander phasenverschobenen Rechteckspannungen UrI und Ur2 bzw. Ur3 und Ur4 beaufschlagt. Damit ergeben sich an den Ausgängen der Demodulatoren 49 und 50 in bekannter Weise dem Realteil ReI bzw. Re2 und dem Imaginärteil ImI bzw. Im2 der Impedanzen der ersten und der zweiten Messspule 45 bzw. 47 entsprechende Messgrößen, die in nachgeordneten Analog-Digital-Wandlern 52 und 53 einer Analog-Digital-Wandlereinrichtung 54 in digitale Messwerte umgesetzt werden.

Die digitalen Messwerte Nl und N2 am Ausgang der Analog- Digital-Wandler 52 und 53 werden in einem Rechenbaustein 55 nach der oben angegebenen Beziehung ausgewertet und führen an einem Ausgang 54 zu einem Abstandsmesswert Z, der dem jewei¬ ligen Abstand d (vgl. z. B. Figur l)der Funktionsfläche von einer profilierten leitfähigen Oberfläche entspricht. Dies erfolgt in einer Funktion Messwert-Erfassung 55a des Rechen¬ bausteins 55, der außerdem mit einem Speicher 59 versehen ist, in dem ein Referenz-Digitalwert entsprechend einer fik ^¬ tiven Referenzspule gespeichert ist. Aus diesem Speicher 59

wird ein Referenz-Digitalwert N3 abgefragt. Der Referenz- Digitalwert N3 kann in nicht dargestellter Weise mittels ei ^¬ nes Temperaturfühlers mit nachgeordneter Elektronik der je¬ weiligen Temperatur der Messanordnung nachgeführt werden.

Wie die Figur 4 ferner zeigt, ist in dem Rechenbaustein 55 eine Sicherheitsüberwachung 55b als Funktion vorgesehen, die den digitalen Messwert Nl bzw. N2 der ersten und der zweiten Messspule 45 bzw. 47 jeweils für sich in einen Abstandsmess- wert umwandelt und überprüft, ob die Differenz der ermittel ^¬ ten Abstandsmesswerte mit gewissen Toleranzen dem Abstand a entsprechen. Werden die Toleranzgrenzen eingehalten, wird ein Signal Si vom Rechenbaustein 55 abgegeben, das anzeigt, dass die Messung in Ordnung ist. Weiterhin wird in der Sicher- heitsüberwachung 55b die korrekte Funktion des Oszillators 40 überprüft .

Die Umschalteinrichtung 41 ist übrigens vom Taktgeber des Re¬ chenbausteins 55 taktgesteuert.

Bei der Messanordnung nach Figur 4 ist nicht nur der Ab- standsmesswert korrekt ermittelt und die richtige Arbeitswei ^¬ se überwacht, sondern auch der Einfluss der Kopplung zwischen den beiden Messspulen durch den Einsatz der Umschalteinrich- tung 41 eliminiert.

Die in Figur 5 dargestellte Messanordnung stimmt in großen Teilen mit der nach Figur 4 überein, weshalb hier zunächst auf die Beschreibung zur Figur 4 ausdrücklich Bezug genommen wird; mit Elementen nach Figur 4 übereinstimmende Teile in Figur 5 sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Eine Abweichung der Anordnung nach Figur 5 von der nach Figur 4 besteht darin, dass hier eine Umschalteinrichtung 60 mit zwei Umschaltern 61 und 62 verwendet wird, mit denen in einem Schaltzustand die erste Messspule 45 an eine Referenzspannung Ref und die zweite Messspule 47 an den Ausgang des Oszilla ^¬ tors 40 anschließbar ist. In einer zweiten Schaltstellung der Umschalter 61 und 62 ist die erste Messspule 45 an den Aus ^¬ gang des Oszillators 40 und die zweite Messspule 47 an die Referenzspannung Ref angeschlossen.

Liegt bei der Messanordnung nach Figur 5 beispielsweise die erste Messspule 45 an der Referenzspannung, dann kann die Störumgebung der ersten Messspule 45 erfasst werden. Liegt die erste Messspule 45 am Ausgang des Oszillators 40, dann wird ein Messwert entsprechend dem Abstand d (siehe z. B. Fi ^¬ gur 1) erfasst. Entsprechend arbeitet die zweite Messspule 47, so dass von dem Rechenbaustein 63 die zu einem Zeitpunkt von der beispielsweise ersten Messspule 45 ermittelten Ab ^¬ standswerte mit der von der zweiten Messspule 47 ermittelten Störungen verrechnet werden können und in einer Funktion 55c ein Störsignal St ermittelt werden kann, das dann in der Funktion Messwerterfassung 55a berücksichtigt wird.

Eine andere Art, auftretende Störungen zu eliminieren zeigt die Figur 6, die eine Messanordnung ähnlich der nach Figur 5 zeigt, so dass auch hier wiederum der Einfachheit halber zu ^¬ nächst auf die Beschreibung zu Figur 5 verwiesen wird. Abwei ^¬ chend von der Ausführungsform nach Figur 5 ist bei der Mess¬ anordnung nach Figur 6 den Messspulen 45 und 47 jeweils ein Summierer 70 und 71 mit jeweils einem Eingang nachgeordnet.

Ein jeweils weiterer Eingang der Summierer 70 und 71 ist über einen Phasenschieber 72 bzw. 73 mit dem Ausgang der jeweils anderen - nicht direkt vorgeordneten - Messspule 47 bzw. 45

verbunden sind. In den Summierern 70 und 71 werden die Stö¬ rungen eliminiert, so dass bei diesem Ausführungsbeispiel die den Demodulatoren 49 und 50 zugeführten Messwerte frei von Störungen sind und so weiter verarbeitet werden können, wie es im Zusammenhang mit der Figur 4 beschrieben worden ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 7 entspricht weitgehend dem nach Figur 5; eine wesentliche Abweichung besteht hier nur darin, dass zwei Oszillatoren 80 und 81 verwendet werden, die jeweils für sich an die Umschalter 61 und 62 der Um¬ schalteinrichtung 60 angeschlossen sind. Ansonsten ist eine Übereinstimmung mit der Messanordnung nach Figur 5 gegeben.