专利名称：用于声音距离测量的无节律脉冲序列的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对可以沿着预定的运动轨道移动的目标，具体地讲为电动机驱动的电梯的电梯轿厢，的位置进行检测的位置检测设备，该位置检测设备包括沿着运动轨道延伸的信号传输介质；可以随所述可移动目标一起移动的信号发生器，利用该信号发生器可以在根据所述信号发生器的运动而变化的耦合位置，将信号耦合到信号传输介质中；至少一个信号接收器，位于所述运动轨道端点的提取位置，利用该信号接收器可以从信号传输介质中提取信号；一个信号传播时间测量装置，适合于通过对在提取位置提取的信号进行估算，确定在耦合位置与提取位置之间的信号传播时间；以及一个处理装置，适合于根据所确定的信号传播时间，获得表示目标沿着运动轨道的瞬时位置的位置信号。
背景技术：
文献EP 0694792 A1和相应的US 5736695 A揭示了这种利用超声波能量的设备。在电梯轿厢的声音信号发生器将声音脉冲耦合到例如金属导线形式的声音导体中。在电梯轨道的上端或者下端的接收器接收声音脉冲。根据已知的在声音导体中的声音速度和测量的脉冲的声音行进或传播时间，可以计算信号发生器与接收器之间的距离并且由此计算在电梯轨道中的电梯轿箱的位置。
为了能够测量声音传播时间，测量装置必须能够将在电梯轨道的端部接收的声音脉冲与具体的传输脉冲准确地对应起来。在这种已知的设备的情况下，通过使发送的两个脉冲之间的时间间隔大于从声音导体的一端到另一端的声音传播时间来确保这一点。因此，在某一时刻，在声音导体上总是只有一个声音脉冲，并且这个声音脉冲只能属于最后发送的脉冲。
不利之处在于电梯的行进距离越长，测量值的实现速率越低。这使得测量变慢并且对偶然的干扰和白噪声，例如在信号处理过程中的量化误差，十分敏感。
例如，从安装在慕尼黑奥林匹克大厦中的，行进轨道近200米，运行速度为7m/s的电梯可以见到，以大于在声音导体两端之间的声音传播时间的时间间隔传输声音脉冲会在具有长行进轨道的电梯中引起一些问题。假设沿着金属导线的长度声音传播时间为每20毫秒100米，则对于奥林匹克塔的电梯的近200米长的行进轨道来说，在行进轨道的下端和上端之间需要40毫秒的声音传播时间。在连续耦合到金属导体中的声音脉冲之间的时间间隔大于金属导体两端的声音传播时间的情况下，连续的声音脉冲应该具有大于40毫秒的时间间隔。在运行速度为7m/s的情况下，在传输两个连续声音脉冲之间，电梯轿箱应该运动28cm。对于按照1mm的精度对其中的电梯轿箱进行控制的现代电梯系统来说，仅沿着行进轨道对电梯轿箱的位置每隔28cm进行一次检测是完全不够的。
根据DE 19903645 A1和相应的CA 2296472 A1已知，为了获得更高的实现速率，发送彼此之间的时间间隔相同并且时间间隔短于在从电梯轨道的一端到另一端的声音导体中的声音传播时间的测量脉冲。这导致了在同一时间，在用作声音导体的金属导线上总有多个声音脉冲。为了能够在接收侧将这些测量脉冲的每一个脉冲确定为具体发送的测量脉冲，除了这些测量脉冲之外还要发送同步脉冲，同步脉冲之间在时间上的距离大于声音脉冲从声音导体的一端到另一端的最大传播时间，并且利用预定的特征使这些同步脉冲与测量脉冲不同。例如，每个同步脉冲和与之相邻的测量脉冲之间有一个时间间隔。这样，可以将接收的测量脉冲准确地与最后发送的同步脉冲相对应。然后，利用与各个同步脉冲有关的识别号码，可以在接收器一侧将两个连续同步脉冲之间的测量脉冲与发送的具体测量脉冲对应起来。
然而，这种方法也不是没有缺点。一方面，只能在相应的同步脉冲到达之后才能将接收脉冲与具体发送的脉冲对应起来。另一方面，这种方法对由于反射脉冲引起的干扰很敏感，尤其是考虑到接收脉冲通常没有理想的脉冲边缘，而是畸变的脉冲边缘。例如，会引起反射，因为实际上在声音导体的两端是衰减部件，但是这些衰减部件并不完全吸收声音脉冲，而是反射部分声音脉冲。在沿着声音导体的特定位置，这样的反射使不属于同一传输脉冲的脉冲相遇。如果在沿着声音导体的特定位置，在传输脉冲与反射脉冲之间出现有害的干扰，则由于测量脉冲之间的时间间隔相同，这种干扰影响所有测量脉冲。
由两个相邻脉冲之间的最小时间间隔确定估算算法所需要的硬件和软件。这个间隔越小，所需要的处理时钟速率越高，所需要的硬件和软件越高并且硬件和软件所需要的成本越高。按照已知的方法，由于使各个同步脉冲位于与该同步脉冲相邻的两个测量脉冲之间的事实，必须将硬件和软件设计为与同步脉冲和与同步脉冲相邻的测量脉冲之间的时间主距离或者间隔相对应的处理速率。因此，硬件和软件需要比单独处理测量脉冲更复杂的设计。即，对于适当地处理测量脉冲来说，如果没有同步脉冲，则简单得多的硬件和软件就足够了。
发明概述本发明的目的是解决已知方法的上述问题，具体地讲是提供一种位置检测设备，其中在相邻测量脉冲之间的脉冲距离短于信号传输介质两端之间的信号传播时间并且不另外需要同步脉冲的情况下，接收脉冲能够准确地与传输脉冲相对应。
利用如权利要求1所述的本发明的位置检测设备实现了这个目的。从属权利要求中说明了按照本发明的位置检测设备的实施例。
本发明提供了一种位置检测设备，用于对可以沿着预定的运动轨道移动的目标的位置进行检测，该位置检测装置包括沿着运动轨道延伸的信号传输介质；可以与所述可移动目标一起移动的信号发生器，利用该信号发生器可以在根据所述信号发生器的运动变化的耦合位置，将信号耦合到信号传输介质中；至少一个信号接收器，位于所述运动轨道端点的提取位置，利用该信号接收器可以从信号传输介质中提取信号；一个信号传播时间测量装置，适合于通过对在提取位置提取的信号进行估算，确定在耦合位置与提取位置之间的信号传播时间；以及一个处理装置，适合于从所确定的信号传播时间中获得表示目标沿着运动轨道的瞬时位置的位置信号。按照本发明的位置检测设备的特征在于，其信号发生器提供周期性重复的信号脉冲序列，其中，对于每对连续的信号脉冲，连续信号脉冲之间的时间间隔不同，重复的信号脉冲序列的周期时间大于耦合位置与提取位置之间的最大距离情况下的最大信号传播时间，其特征还在于连续信号脉冲之间的时间间隔小于最大信号传播时间。
本发明利用周期性重复的无节律脉冲序列，能够准确地使连续到达信号接收器的接收信号分别与信号发生器相应发送的脉冲相对应。由于周期时间，即，周期性重复的脉冲序列之间的时间间隔大于耦合位置与提取位置之间的最大距离的最大信号传播时间，在某一特定瞬间，在信号传送介质中总是仅有这种属于同一脉冲序列的脉冲。由于距离前一个脉冲的预定的时间间隔与相应的脉冲序列的一个特定脉冲相对应，因此出现在信号接收器的每个接收脉冲能够准确地与信号发生器发送的一个特定的传输脉冲相对应。
利用按照本发明的无节律脉冲序列，各个相邻脉冲之间的最小时间间隔可以保持一定大小，其比在按照DE 19903645 A1的位置检测设备的同步脉冲中出现的与该同步脉冲相邻的测量脉冲的时间间隔大得多。
因此，按照本发明的位置检测设备可以用比在DE 19903645 A1的情况下需要的硬件和软件简单的硬件和软件实现。
在本发明的一个实施例中，选择在每个脉冲序列的每对连续脉冲之间的时间间隔不同的序列，以便使脉冲序列的非相邻脉冲之间，例如，脉冲序列的第一与第三、第二与第五、第三与第六或者第一与第五、第二与第六、第三与第七等之间，的时间间隔不同，以及脉冲序列的每个特定对的非相邻脉冲的脉冲序列的脉冲之间的时间间隔也不相同。其有利之处在于，即使由于干扰使脉冲序列的部分脉冲无法用于位置检测，在接收侧其它的脉冲仍然能够准确地分别与相关的发送脉冲相对应。因此，在这种情况下，也能够保证对信号发生器的瞬时位置与信号接收器的位置之间的信号传播时间进行可靠的计算。
在本发明的一个实施例中，由声音信号，具体为超声波信号，构成所述信号，由声音导体，具体为金属轨道、金属索或金属导线，构成所述信号传输介质，由声音信号发生器构成所述信号发生器，由声音信号接收器构成所述信号接收器，并且由声音传播时间测量装置构成所述信号传播时间测量装置。但是，为实现本发明的目的，还可以使用其他信号传输介质，例如，通过它能够传输声音脉冲、光脉冲或射频脉冲的光波导、电波导或者空气间隙。
在本发明的一个实施例中，在运动轨道的一端提供了一个单独的信号接收器，可移动目标的相应的瞬时位置根据信号发生器与信号接收器之间的信号传播时间确定，作为可移动目标至单独的信号接收器所在的运动轨道的一端的距离。
在本发明另一个实施例中，在运动轨道的每一端各提供了一个信号接收器，根据可移动目标相对于运动轨道的一端和另一端的瞬时位置，确定信号传播时间。按照这种方式，不仅能够确定可移动目标的瞬时位置，而且能够确定在两个信号接收器之间的运动轨道的总长。当将某个瞬间确定的总长与以前确定的总长相比时，可以发现其间在运动轨道中是否出现变化，例如，由于温度起伏而引起的变化。这样就提供了不仅对由于温度起伏而引起的变化进行识别，而且根据存储在运动轨道长度的参考值对其进行补偿的可能性。
在本发明的一个实施例中，在两个信号接收器接收的接收信号提供给一个公用处理装置，如根据EP 0694792 A1所述，并且在所述处理装置中，形成两个信号接收器发送所述接收信号的瞬间之间的差值。根据这个时间差，可以推算可移动目标的瞬时位置。两个接收信号之间的时间差为零表示可移动目标正好位于两个信号接收器的位置的中间。在时间差不等于零的情况下，根据时间差的符号，确定可移动目标位于运动轨道的中间与一个或者另一个信号接收器之间。
在本发明的另一个实施例中，每个信号接收器具有一个与其关联的信号传播时间测量装置，通过该信号传播时间测量装置，在独立于接收信号到达另一个信号接收器的信号传播时间的情况下，确定接收信号到达两个信号接收器中的一个信号接收器的信号传播时间。为此，除了由分别相关的信号接收器提供接收信号之外，还直接给两个信号传播时间测量装置提供信号发生器的发送信号。通过对提供到那里的两个信号进行比较，每个信号传播时间测量装置能够由此确定通过信号传输介质从信号发生器的瞬间位置到相关信号接收器的位置的信号传播时间。


图1示出了包括按照本发明的位置检测设备的电梯系统实施例；图2示出了按照本发明的无节律脉冲序列的实施例；图3示出了用于检测脉冲识别号码的装置的框图；
图4示出本发明的脉冲序列的两个脉冲(a)和时钟脉冲序列(b)。
具体实施例方式
以下说明的并且在图1中示出的本发明的实施例涉及用于电梯系统，即用于检测可沿着电梯轨道移动的电梯轿箱1 2的位置，的位置检测设备。沿着位于电梯通道中的电梯轨道延伸的是声音导体1 3形式的信号传输介质，最好是金属轨道、金属索或者金属导线。但是，除了金属以外的其他材料的声音导体也是适合的，如硬塑料材料的声音导体。声音导体13从电梯通道的下端延伸到上端。
布置在电梯轿箱12之上的是可以与电梯轿箱12一起移动的信号发生器15，包括在信号发生器侧面的用于生成电传输脉冲的信号生成装置以及在信号发生器旁边的用于将电传输脉冲转换为声音脉冲的信号转换器。这个信号转换器为可以沿着声音导体13移动并且适合于将声音脉冲耦合到声音导体13的信号耦合器17提供信号。从信号耦合器17的具体位置，声音脉冲以声音导体13固有的声音速度行进到声音导体13的上端19和下端21，这些由图1中的上行声音脉冲23和下行声音脉冲25示出。
在声音导体13的上端19的区域中，提供了一个上部信号提取器27，用于将由上部信号提取器27耦合出或者提取出的声音脉冲23提供给上部信号接收器29，利用上部信号接收器29将提取的声音脉冲23转换为电接收脉冲。在声音导体13的下端21的区域中，提供了一个下部信号提取器31，利用下部信号提取器31从声音导体13中提取下行声音脉冲25。下部信号提取器31向下部信号接收器22提供信号，利用该下部信号接收器22将从声音导体13中提取的声音脉冲转换为电接收脉冲。以稳固的方式安装两个信号提取器27和31，即，使他们不能相对于声音导体13移动。
上部信号接收器29和下部信号接收器33分别将其接收脉冲提供给上部信号传播时间测量装置35和下部信号传播时间测量装置37。通过电线39将两个信号传播时间测量装置35和37与信号发生器15的信号生成装置连接，并将由信号生成装置生成的电传输脉冲提供给电线39，通过电线39将这些脉冲从其馈入地点输送到信号传播时间测量装置35和37，这由图1中的指向上部信号传播时间测量装置35的电传输脉冲41和指向下部信号传播时间测量装置37的电脉冲43示出。
由于在电梯轿箱12沿着电梯通道移动期间，信号发生器15相对于电线39移动，因此馈送位置随着电梯轿箱一起移动。为此，按照本身已知的方式，本发明的实施例利用了从在上部通道端的区域中的悬吊位置悬吊到电梯轿箱12的悬吊索。
通过比较上部信号接收器29提供的电接收信号与信号生成装置提供的指向上的电传输脉冲41，上部信号传播时间测量装置35确定上行声音脉冲23从信号耦合器或注入器17到上部信号提取器27的声音传播时间。通过比较下部信号接收器33提供的电接收脉冲的到达时刻与从信号发生器15指向下的电传输脉冲43的到达时刻，下部信号传播时间测量装置37确定下行声音脉冲25从声音耦合器17的相应位置到下部信号提取器31的位置的声音传播时间。在信号接收器29和33提供的电接收脉冲与电传输脉冲41和43之间分别出现的时间间隔衡量声音脉冲23和25从信号发生器15的相应位置分别到上部信号提取器27和下部信号提取器31的声音传播时间。
将两个信号传播时间测量装置35和37确定的信号传播时间提供给处理装置45，通过该处理装置45检测信号发生器15的瞬时位置和电梯轿箱12的瞬时位置。根据信号传播时间测量装置35提供的信号传播时间，处理装置45确定电梯轿箱12到上部信号提取器27的瞬时距离，根据信号传播时间测量装置37提供的信号传播时间，处理装置45计算电梯轿箱12到下部信号提取器31的瞬时距离。由处理装置45确定的电梯轿箱12的瞬时位置被输送到电梯控制器47，电梯控制器47具体控制电梯轿箱12的动和停以及电梯门(没有示出)的开启。
由于借助于两个信号传播时间测量装置35和37彼此独立地确定声音耦合器17到上部信号提取器27的瞬时距离和到下部信号提取器31的瞬时距离，处理装置45还能够计算两个信号提取器27和31之间的总距离。通过存储在某个时间确定的两个信号提取器27和31之间的总距离并且通过将后来确定的这个总距离的值与存储的值相比较，可以检测变化，例如，由于温度起伏而引起的变化，这提供了前述的对所确定的相应的电梯轿箱位置的温度影响进行补偿的可能性。
由于彼此独立地确定声音耦合器17的瞬时位置与声音提取器29和31之间的两个距离，因此还提供了冗余度，在干扰和故障情况下更安全。在对上行声音脉冲23或下行声音脉冲25进行信号传播时间测量失败的情况下，剩下的信号传播时间测量值仍然能够确定电梯轿箱12的瞬时位置，作为分别到信号提取器27或31的距离，仍然能够对信号提取器27或31的提取信号进行估算。
下面将通过图2说明本发明如何保证准确地将分别到达信号接收器29和33的每个接收脉冲与在信号发生器侧的分别相关的传输脉冲相对应，尽管脉冲序列的连续时间脉冲之间的时间间隔小于两个信号提取器29与31之间的信号传播时间。
图2示出了利用本发明的实施例，具有识别号码1到11的11个脉冲的脉冲序列，所述脉冲序列以33毫秒为周期重复。例如，这样周期的脉冲序列被设计为用于电梯轿箱12的运动轨道的长度为130米的电梯系统。假设在金属声音导体13中的声音传播时间为100米每20毫秒，则周期为33毫秒的脉冲序列应该适合于最大长度为160米的运动轨道。
图2以毫秒为单位示出了每两个相邻脉冲之间的时间间隔或间隔长度。按照本发明，对于脉冲序列的每对连续的信号脉冲，连续信号脉冲之间的时间间隔是不同的。在图2所示的脉冲序列的情况下，相邻脉冲间隔的长度不出现两次。因此，通过其相对于特定的前一个脉冲的时间间隔，准确地定义了脉冲序列的11个脉冲中的每一个。
由于周期性重复的信号脉冲序列的周期是这样选择的，即它大于在两个信号提取器27和31之间出现的最大声音传播时间，因此声音导体13能够总是仅传送属于同一脉冲序列的声音脉冲。因此，在声音导体13上永远不会出现与前面的脉冲的时间间隔相同的两个脉冲。
两个信号传播时间测量装置35和37都配备有用于通过按照时间确定刚刚到达的接收脉冲与前一个接收脉冲之间的时间间隔，确定各个接收脉冲的脉冲识别号码的装置。为此，可以给两个信号传播时间测量装置35和37都配备具有图3所示结构的脉冲识别号码确定装置。这个脉冲识别号码确定装置包括计数器49、其中存储至少一个电子表格的存储器51以及与电路A3，并且还可能包括按照图3所示布线的延迟部件τ。计数器49具有标为计数开始的第一输入端、标为时钟输入的第二输入端以及复位输入端。加在计数开始输入端的是分别由信号接收器29和31提供的电信号脉冲。时钟输入端连接到时钟发生器，由计数器49对时钟发生器的时钟脉冲进行计数。计数器49还包括一个输出端，来自该输出端的各个达到的计数值用于与电路A3，通过第一输入端给与电路A3提供计数器49的计数值并且通过第二输入端给与电路A3提供信号脉冲。与电路A3的输出信号作为输入信号提供给存储器51。最后到达的接收脉冲的脉冲识别号码在存储器51的输出端起作用。
图4a示出了在图2中示出的脉冲序列中的两个脉冲，图4b示出了时钟脉冲。
以下将说明在图3中示出的电路结构的运行模式。
计数器49由脉冲序列的下降沿开始对时钟脉冲进行计数。当脉冲序列的信号具有逻辑值“0”时，与电路A3被闭锁。到脉冲序列的下一个脉冲开始为止，随着变换为逻辑值“1”，与电路A3被打开，逻辑值“1”将此时计数器49达到的当前计数值传送到存储器51。这个到逻辑值“1”的转换还触发了计数器的复位。该复位以关于当前的计数值从计数器输出端传送到存储器51的时间延迟发生。这样，时间序列就使得在如图4所示的第二脉冲开始时计数器49达到的计数值通过与电路A3加到存储器51的输入端，然后在计数器49能够对下一个时钟脉冲进行计数之前使其复位。当计数器49复位时，计数器49准备好从图4a中的第二脉冲的下降沿开始进行新的计数操作。
利用常规的电路元件时，一般其固有的延迟就足够了。否则，可以添加在图3中用虚线示出的延迟部件。
在本发明的一个实施例中，利用微控制器进行运行时间测量，对其软件进行编程，以便按照前述的节奏对序列进行控制，即，首先读取计数值，然后将计数器49复位。在这种情况下，与电路A3和延迟部件τ不是必须的。
存储器51中存储一个电子表格，该表格使相应的脉冲识别号码与图2中的脉冲序列的每个间隔值对应起来，由此准确识别在具体脉冲序列中的最后接收的接收脉冲。由此可以准确地分别将相关的接收脉冲与在信号传播时间测量装置35和37中分别接收的电脉冲41和43中的任何一个对应起来，并且测量出各个接收脉冲的准确传播时间。
在信号传播时间测量装置35和37中对电传输脉冲41和43的脉冲识别号码的判断可以利用对应于图3的电路进行。
按照本发明的已经提到的实施例，如果选择在脉冲序列的连续脉冲之间的时间间隔不同的序列，使得对于每个特定的脉冲对，脉冲序列的非相邻脉冲对之间的时间间隔不同，则不仅当各个脉冲序列的所有脉冲分别到达信号接收器29和33时可以确保将各个接收脉冲与相关的传输脉冲对应起来，而且当仅有一部分脉冲序列的脉冲分别到达相应的信号接收器29和33时，也能够确保将各个接收脉冲与相关的传输脉冲对应起来。这些可以利用下列表格说明，例如，表格示出了具有间断的脉冲序列的各个相邻脉冲之间的时间间隔，在具有间断的脉冲序列中与脉冲间断相邻的两个脉冲之间为每隔一个脉冲、每隔3个脉冲、每隔5个脉冲和每隔8个脉冲。
在脉冲序列具有间断的情况下，各个相邻脉冲间的时间间隔为每隔一个脉冲每隔三个脉冲脉冲之间的时间间隔脉冲之间的时间间隔1和3 6.6毫秒1和5 12.7毫秒2和4 5.8毫秒2和6 12.2毫秒3和5 6.1毫秒3和7 11.7毫秒4和6 6.4毫秒4和8 12.3毫秒5和7 5.6毫秒5和9 11.8毫秒6和8 5.9毫秒6和10 11.3毫秒7和9 6.2毫秒7和12 11.9毫秒8和10 5.4毫秒8和1 11.4毫秒9和12 5.7毫秒10和1 6.0毫秒每隔五个脉冲每隔八个脉冲脉冲之间的时间间隔脉冲之间的时间间隔1和7 18.3毫秒1和10 27毫秒2和8 18.1毫秒2和12 26.7毫秒3和9 17.9毫秒3和1 26.8毫秒4和10 17.7毫秒5和12 17.5毫秒6和1 17.3毫秒这个表格说明了对于每个脉冲位置，在去掉了若干个脉冲的相邻脉冲之间的时间间隔不同。即使只有部分脉冲序列分别到达相应的信号接收器29和33，也可以根据这个具有间隔的脉冲序列的两个连续脉冲之间脉冲间隔的长度，准确地判断刚刚接收的接收脉冲涉及到具有脉冲序列的该脉冲识别号码的哪个脉冲。
为了能够准确地将接收到的脉冲序列的接收脉冲仅与间断对应起来，在图3中示出的脉冲识别号码确定装置的实施例不仅包含存储在存储器51的电子表格中的全部脉冲序列的各个脉冲之间的所有脉冲间隔，而且包含用于接收到的间断一个脉冲的脉冲序列的所有间隔，用于接收到的间断两个脉冲的脉冲序列的所有间隔，用于接收到的间断三个脉冲的脉冲序列的所有间隔等。沿着脉冲序列对所有可能的每个脉冲间断进行这样的处理。
如果电子存储器51接收到来自与电路A3的计数值，则将该计数值与存储在存储器51的电子表格中的所有间隔相比较。如果，例如计数值对应于3.3毫秒的脉冲间隔，则这肯定是没有间断的脉冲序列的第8个脉冲。如果计数值对应于例如11.8毫秒的脉冲间隔，则肯定包含其中去掉了第6、7、8号脉冲的具有间断的序列的第九个脉冲。如果计数值对应于例如26.7毫秒的脉冲间隔，则肯定包含其中去掉了第3到第10号脉冲的具有间断的脉冲序列的第11个脉冲。
通过使用按照本发明的脉冲序列，在不需要附加同步脉冲的情况下，保证即使仅有脉冲序列的小部分脉冲分别到达信号接收器29和33，也总能够将各个接收脉冲与相关的传输脉冲对应起来。
有各种起使脉冲边沿或多或少变平的作用的影响因素。由于这个原因，在测量连续脉冲之间的时间间隔的过程中必须考虑一定的公差。为了保证接收到的脉冲与相关的传输脉冲之间的同步足够可靠，设置了有利于脉冲间隔测量的公差限制。在图2所示的例子中，这个公差是固定的，例如，为了仍然能够识别具体定义的间隔，与在脉冲序列的两个具体脉冲之间定义的时间间隔的偏差必须不超过或者小于10微秒。
在信号接收器29和/或33重复旧信号内容的情况下，使用不同的间隔长度提供了确定不合格性能的可能性。各个相邻脉冲之间的各个间隔是信号内容的一部分，按照规定的脉冲序列，系统已经定义了间隔长度的动态变化的期望值。如果期望值与测量的间隔长度不一致，则认定系统的性能不合格。假如是没有间断的脉冲序列的脉冲或者是有间断的脉冲序列的脉冲，借助于存储在存储器51中的表格能够确定在两个连续脉冲之间的预期的间隔长度。
如果在脉冲序列的规则脉冲之间出现干扰并且有部分反射的脉冲，其中，反射可能是由于在声音导体13的两端的信号衰减部件不合适或故障引起的或者是由于用作声音导体13的金属导线弯曲引起的，则出现仅影响脉冲序列的一个脉冲的系统测量误差。可以通过滤波减小这种干扰的影响，并且可以出于诊断的目的对其进行观测。
按照本发明的测量方法对周期性噪音信号的敏感度小于常规测量方法。
图2中示出的脉冲序列被设计为用于电梯轿箱的行进轨道为130米的电梯系统。脉冲序列的33毫秒的周期时间大于在用作声音导体13的导线中的最大声音传播时间，在长度为130米的情况下，最大声音传播时间为29毫秒。由于在声音导体的导线上不会出现具有相同脉冲识别号码的两个脉冲，因此保证准确地将接收信号与传输信号对应起来。
在将按照本发明的脉冲序列用于本发明的过程中，不需要同步脉冲。在按照本发明的情况下，在常规测量方法中的同步脉冲的功能，即将各个(具有相同脉冲间隔的)脉冲分别与相关传输脉冲对应起来的功能被取代了，这是利用了与前一个脉冲的时间距离能够准确地识别相应的脉冲序列的每个脉冲并且由于脉冲序列的周期大于在声音导体两端之间的声音传播时间，因而在某个时刻在声音导体上只能出现同一脉冲序列的一个脉冲。
在图2中所示的例子的脉冲序列被优化到这样的程度，在脉冲序列的任意连续接收脉冲之间去掉两个脉冲的情况下，对于脉冲序列的所有可能间断位置，间断地点的间隔距离将在8.5毫秒的9.5毫秒的范围内变化。这样的脉冲间隔与具有利用声音信号传播时间测量装置的位置检测装置的电梯系统常用的软件的运行周期一致。
按照本发明的脉冲序列具有如下优点与按照DE 1903645 A1的脉冲序列相比，按照本发明的脉冲序列提高了对由于声音脉冲与这些声音脉冲的反射相冲突而引起的干扰的抵抗力，这是通过确定在连续脉冲之间的各个不同的间隔长度来实现的。
与按照EP 0694792605 A1的位置检测方法相比，由于使量化误差等均匀，因此按照本发明的位置检测方法提高了对干扰的抗扰性。此外，与已知的位置检测方法相比，由于在时间上较密的连续测量操作，因此按照本发明的位置检测方法包含的单个测量操作的重复次数较少。
与按照DE 19903645 A1的位置检测方法相比，由于不需要首先等待同步脉冲，因此，按照本发明的位置检测方法提供了更快的在接收脉冲与传输脉冲之间的同步。按照本发明的方法比在已知方法的情况下更快地利用测量值。
由于在独立于电梯轿箱的相应的位置测量值的情况下，很好地定义了对每个脉冲间隔的预见性，因此，按照本发明的位置检测方法比已知的位置检测方法更适合于与电梯系统有关的安全应用。
对于周期性的噪音信号，按照本发明的测量方法敏感度较低。与EP 0694792 A1相比，由于测量速度较高，因此，按照本发明的方法提供了冗余度。在不影响位置测量的情况下，可以抵制无节律干扰的影响。
尽管已经按照典型实施例对本发明进行了示出和描述，但是，本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行前述的和其他的改变、省略和添加。
权利要求
1.一种位置检测设备，用于检测可以沿着预定的运动轨道移动的目标(12)的位置，该设备包括一个沿着所述运动轨道延伸的信号传输介质(13)；一个信号发生器(15)，可以随着所述可移动目标(12)一起移动，利用该信号发生器，可以在随着所述信号发生器(15)的运动而改变的耦合位置，将信号耦合到所述信号传输介质(13)中；在所述运动轨道的端部的提取位置的至少一个信号接收器(29，33)，利用该信号接收器可以从所述信号传输介质(13)中提取所述信号；一个信号传播时间测量装置(35，37)，适合于通过对在所述提取位置提取的信号进行估算，确定在耦合位置与提取位置之间的信号传播时间；以及一个处理装置(45)，适合于根据所确定的信号传播时间，导出表示沿着所述运动轨道的目标(12)瞬时位置的位置信号；其中，所述信号发生器(15)被设计为传输周期性重复的信号脉冲序列(图2)，在这个脉冲序列中，对于每对连续信号脉冲，连续信号脉冲之间的时间间隔不同，重复的信号脉冲序列的周期大于在耦合位置与提取位置之间有最大距离的情况下的最大信号传播时间，并且连续信号脉冲之间的时间间隔小于该最大信号传播时间。
2.如权利要求1所述的位置检测设备，其中，由声音信号构成所述信号，由声音导体构成所述信号传输介质(13)，由声音信号发生器构成所述信号发生器(15)，由声音信号接收器构成所述信号接收器(29，33)，并且由声音传播时间测量装置构成所述信号传播时间测量装置(35，37)。
3.如权利要求2所述的位置检测设备，其中，所述声音信号发生器包括一个信号生成装置，用于在所述信号发生器一侧产生电脉冲(41，43)；一个信号转换器，在所述信号发生器一侧，用于将该电脉冲转换为声音脉冲(23，25)；以及一个信号耦合器，用于将所述声音脉冲耦合到所述声音导体中。
4.如权利要求3所述的位置检测设备，其中，所述声音信号接收器包括一个信号提取器，用于从所述声音导体中提取所述声音脉冲(23，25)；以及一个信号转发器，用于在所述接收器一侧，将所述声音脉冲转换为电脉冲。
5.如权利要求4所述的位置检测设备，其中，所述声音传播时间测量装置耦合到所述信号发生器(15)和在所述接收器一侧耦合到所述信号接收器(29，33)，以及利用在所述信号发生器一侧的电脉冲(41，43)和在接收器一侧的电脉冲，确定信号传播时间。
6.如权利要求5所述的位置检测设备，其中，在所述运动轨道的两个端点(19，21)中的每个端点的区域中，提供一个具有信号接收器(29，33)和一个信号传播时间测量装置(35，37)的提取位置，利用它们能够确定在耦合位置与相应的提取位置之间的信号传播时间，其中，所述处理装置(45)被设计为根据所确定的信号传播时间，确定所述可移动目标(12)的瞬时位置。
7.如权利要求6所述的位置检测设备，其中，所述信号脉冲序列(图2)的各个脉冲都具有分配给它的单独的脉冲识别号码(1到11)，并且至少一个信号接收器(29，33)包括一个脉冲识别号码确定装置(图3)，用于确定在提取位置提取的相应的信号脉冲的识别号码(1到11)，所述脉冲识别号码确定装置被设计为确定提取的相应的信号脉冲与以前提取的相应的信号脉冲之间的时间间隔，并且根据所确定的时间距离，给提取的相应的信号脉冲赋予脉冲识别号码。
8.如权利要求7所述的位置检测设备，包括一个提供超声波信号的信号发生器(15)。
9.如权利要求7所述的位置检测设备，包括一个作为可移动目标(12)的电梯轿箱。
10.如权利要求7所述的位置检测设备，包括一个金属轨道形式的声音导体。
11.如权利要求7所述的位置检测设备，包括一个金属索形式的声音导体。
12.如权利要求7所述的位置检测设备，包括一个金属导线形式的声音导体。
全文摘要
一种位置检测设备，用于检测可以沿着预定的运动轨道移动的目标(12)的位置，该设备包括一个沿着所述运动轨道延伸的信号传输介质(13)；一个信号发生器(15)，可以随着所述可移动目标(12)一起移动，利用该信号发生器可以将信号耦合到信号传输介质(13)中；在所述运动轨道的端部的提取位置的至少一个信号接收器(29，33)；一个信号传播时间测量装置(35，37)，适合于确定在耦合位置与提取位置(45)之间的信号传播时间，其中，信号发生器(15)被设计为提供周期性重复的信号脉冲序列(图2)，在这个脉冲序列中，对于每对连续信号脉冲，连续信号脉冲之间的时间间隔都不同，重复的信号脉冲序列的周期大于在耦合位置与提取位置之间的间隔最大情况下的最大信号传播时间，并且连续信号脉冲之间的时间间隔小于最大信号传播时间。
文档编号G01S15/10GK1692068SQ02822843
公开日2005年11月2日 申请日期2002年10月15日 优先权日2001年11月15日
发明者U·索瑙尔, P·L·赫尔克尔 申请人:奥蒂斯电梯公司