Verfahren zur reflexionsbasierten Temperaturermittlung bei magnetostriktiven Längenmesssystemen.

Magnetostriktive Positionssensoren (MPS) werden für absolute und hochgenaue lineare Positionsmessungen eingesetzt. Diese Sensoren basieren auf einer Laufzeitmessung (engl.: Time-of-Flight (TOF)) einer Körperschallwelle innerhalb eines magnetostriktiven Wellenleiters. Nach dem Stand der Technik werden lediglich Positionswerte und deren Ableitungen, wie Geschwindigkeit oder Beschleunigung bestimmt. In diesem Beitrag wird eine Methode zur Temperaturermittlung am Ende des Wellenleiters beschrieben. Diese basiert auf der Auswertung der temperaturabhängigen Signalveränderungen von Reflexionen, welche am Ende des Wellenleiters entstehen, an dem ein Dämpfungsmaterial angebracht ist. Hierzu werden Algorithmen vorgestellt, um die Temperatur am Ende des Wellenleiters, ohne zusätzliche Hardware, aus dem empfangenen Signal zu ermitteln. Die Herleitungen werden durch Simulationen und Messergebnisse belegt. Weiterhin wird eine Möglichkeit zur vereinfachten Kalibrierung des Verfahrens betrachtet. Mit der vorgestellten Methode kann die ermittelte Temperatur als zusätzlicher Parameter verwendet werden, um z. B. eine temperaturabhängige Positionskalibrierung im Sinne eines Self-X Konzeptes eines „Smart Sensors" zu ermöglichen. Magnetostrictive position sensors (MPS) are used for absolute long-range as well as for high-precision linear position measurement. The working principle of these sensors is based on a Time-of-Flight (TOF) measurement of a structure-borne sound wave within a magnetostrictive waveguide. State-of-the-art techniques only determine the position or physically related parameters like velocity or acceleration. In this paper, a method for temperature estimation at the end of the waveguide is proposed. This is based on temperature dependent changes of reflection patterns that arise at the end of the waveguide where a damping material is placed by design. Various algorithms are discussed to establish how the temperature can be determined by analysis of the received signal without any additional hardware. The theoretical concept is proven by simulations and measurements. Furthermore, a method for simple calibration is evaluated. By applying the presented method temperature can be used as an additional parameter, for instance for position calibration and concepts leading to Self-X features of a smart sensor. [ABSTRACT FROM AUTHOR]