用于磁致伸缩传感器的参考信号补偿制造技术

本发明专利技术题为“用于磁致伸缩传感器的参考信号补偿”。本发明专利技术提供了一种间隙补偿应力感测系统及其使用方法。该系统可包括与控制器连通的传感器头。传感器头可包括应力传感器，所述应力传感器被配置为基于对所生成的通过目标的磁通量的测量来生成表示施加到所述目标的应力的应力信号。所述系统还可包括驱动电路，所述驱动电路被配置为提供用于生成所述磁通量的电流，以及测量表征所述传感器头和所述目标之间的间隙的信号。所述控制器可分析这些信号以确定对电学摆动相对不敏感的间隙相关参考信号。所述控制器还可基于所述间隙相关参考信号来调节所述应力信号，以确定对间隙变化具有降低的敏感度的改善的应力信号。有降低的敏感度的改善的应力信号。有降低的敏感度的改善的应力信号。

【技术实现步骤摘要】
用于磁致伸缩传感器的参考信号补偿

技术介绍

[0001]传感器可用于多种行业以监测设备。例如，应力传感器可用于监测旋转机器部件(例如，轴)并且输出表示施加到所监测的部件的应力的信号。通过将所测量的应力与设计规格进行比较，可确定所监测的部件是否在这些规格内操作。

技术实现思路

[0002]磁致伸缩传感器是采用磁场来测量机械应力(诸如扭矩)的一类传感器。例如，磁致伸缩传感器可生成穿透旋转轴的磁通量，并且该传感器可在与旋转轴相互作用时测量磁通量。所测量的磁通量的强度可由于旋转轴经受的应力的变化而变化。因此，磁致伸缩传感器可基于磁通量测量结果来输出表示施加到旋转轴的应力的应力信号。在某些实施方案中，扭矩可从应力和轴的几何形状来计算。
[0003]虽然由磁致伸缩传感器测量的磁通量可取决于施加到旋转轴的应力，但该磁通量也可取决于将磁致伸缩传感器与旋转轴的表面分开的距离或间隙。因此，由磁致伸缩传感器获取的应力信号也可由于该物理间隙的变化(例如，由于振动)而变化，而与施加到旋转轴的应力无关。例如，非理想的环境可导致旋转轴的振动和随之而来的间隙变化。如果没有考虑所测量的应力信号的与间隙相关的变化，则由磁致伸缩传感器输出的应力测量结果的敏感度和准确度可能降低。
[0004]为此，可能有利的是降低由磁致伸缩传感器获取的应力测量结果对间隙的敏感度，本文称为间隙补偿。例如，由磁致伸缩传感器获取的间隙相关应力信号可与另一个间隙相关信号组合，以产生间隙补偿应力信号。间隙相关应力信号和间隙相关信号可以合适的方式组合，使得与间隙相关应力信号相比，间隙补偿应力信号对间隙具有显著降低的敏感度。
[0005]例如，可使用接近传感器诸如涡流接近探头来获取间隙相关信号。然而，目标的磁特性可围绕其圆周变化。在这种情况下，由接近传感器测量的间隙相关信号可在目标旋转期间改变，而与间隙的改变无关，这称为电学摆动。电学摆动可导致在间隙相关信号中引入误差，该误差随着目标的每次旋转而重复。因此，使用包含由于间隙补偿的电学摆动引起的误差的间隙相关信号可将该误差传播到间隙补偿应力信号。因此，需要提供对用于间隙补偿的电学摆动表现出降低的敏感度的相对纯净的间隙相关信号的系统和对应方法。
[0006]在一个实施方案中，提供了包括磁致伸缩传感器、驱动电路和控制器的系统。所述磁致伸缩传感器可包括驱动线圈，所述驱动线圈被配置为响应于接收到电流而生成磁通量。所述驱动电路可与所述驱动线圈连通并且被配置为提供所述电流。所述驱动电路可包括第一感测元件和第二感测元件。第一感测元件可与驱动线圈并联，并且其可被配置为测量第一电特性，第一电特性与在所生成的磁通量与目标的至少一部分相互作用时施加在驱动线圈上的作为时间的函数的电压成比例。第一感测元件还可被配置为基于第一电特性测量来生成第一信号。第二感测元件可被配置为测量第二电特性，第二电特性与在所生成的磁通量与目标的至少一部分相互作用时流经驱动线圈的作为时间的函数的电流成比例。第
二感测元件还可被配置为基于第二电特性测量来生成第二信号。所述控制器可与所述磁致伸缩传感器电连通。所述控制器还被配置为接收所述第一信号和第二信号，并且基于所述第一信号和第二信号的函数来确定间隙补偿信号。
[0007]在另一个实施方案中，所述第一信号的量值和所述第二信号的量值可响应于所述驱动线圈和所述目标之间的间隙的变化而沿相同方向改变。
[0008]在另一个实施方案中，所述第一信号的所述量值和所述第二信号的所述量值可响应于所述旋转目标的磁特性的周向变化而沿相反方向变化。
[0009]在另一个实施方案中，所述控制器可被进一步配置为在确定所述间隙补偿信号之前将预先确定的增益施加到所述第一信号和所述第二信号中的至少一者，并且在施加所述预先确定的增益之后根据所述第一信号和所述第二信号之和来确定所述间隙补偿信号。
[0010]在另一个实施方案中，所述预先确定的增益可被选择为使得在施加之后，表示所测量的第一电特性和第二电特性对所述旋转目标的磁特性的周向变化的响应的所述第一信号和经修改的第二信号的相应部分的所述量值大致等于所述量值。
[0011]在另一个实施方案中，所述磁致伸缩传感器还可包括感测线圈，所述感测线圈被配置为输出表征由所述旋转目标经受的应力的应力信号。所述应力信号可至少基于对由所述第一磁通量与所述目标的相互作用产生的所生成的磁通量的测量。
[0012]在另一个实施方案中，所述控制器可被进一步配置为接收所述应力信号，将所述应力信号与所述间隙补偿信号组合以产生间隙补偿应力信号，以及输出所述间隙补偿应力信号。
[0013]在另一个实施方案中，所述应力可为扭矩。
[0014]在另一个实施方案中，所述磁致伸缩传感器可包括传感器头，所述传感器头包括驱动极和感测极。所述驱动线圈可耦接到所述驱动极，并且所述感测线圈可耦接到所述感测极。
[0015]本专利技术提供了用于确定对用于间隙补偿的电学摆动表现出降低的敏感度的间隙相关信号的方法。在一个实施方案中，所述方法可包括由传感器的驱动线圈响应于接收到电流而生成磁通量。所述方法还可包括：由驱动电路测量第一电特性，所述第一电特性与在所生成的磁通量与目标的至少一部分相互作用时施加在所述驱动线圈上的作为时间的函数的电压成比例。所述方法还可包括：由所述驱动电路测量第二电特性，所述第二电特性与在所生成的磁通量与目标的至少所述部分相互作用时流经所述驱动线圈的作为时间的函数的电流成比例。所述方法还可包括由控制器接收基于所测量的第一电特性的第一信号和基于所测量的第二电特性的第二信号。所述方法还可包括由所述控制器基于所述第一信号和所述第二信号的函数来确定间隙补偿信号。
[0016]在另一个实施方案中，所述第一信号的量值和所述第二信号的量值可响应于所述驱动线圈和所述目标之间的间隙的变化而沿相同方向改变。
[0017]在另一个实施方案中，所述第一信号的所述量值和所述第二信号的所述量值可响应于所述旋转目标的磁特性的周向变化而沿相反方向变化。
[0018]在另一个实施方案中，所述方法还可包括：在确定所述间隙补偿信号之前将预先确定的增益施加到所述第一信号和所述第二信号中的至少一者，以及在施加所述预先确定的增益之后根据所述第一信号和所述第二信号之和来确定所述间隙补偿信号。所述预先确
定的增益可被选择为使得在施加之后，表示所测量的第一电特性和第二电特性对所述旋转目标的磁特性的周向变化的响应的所述第一信号和所述第二信号的所述相应部分的所述量值在量值上大致相等。
[0019]在另一个实施方案中，所述传感器可以是包括感测线圈的磁致伸缩传感器，所述感测线圈被配置为输出表征由所述旋转目标经受的应力的应力信号。所述应力信号可至少基于对由所述第一磁通量与目标的相互作用产生的所生成的磁通量的测量。
[0020]在另一个实施方案中，所述方法还可包括由所述控制器接收所述应力信号，将所述应力信号与所述间隙补偿信号组合以产生间隙补偿应力信号，以及输出所述间隙补偿应力信号。
[0021]在另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，所述系统包括：磁致伸缩传感器，所述磁致伸缩传感器包括驱动线圈，所述驱动线圈被配置为响应于接收到电流而生成磁通量；驱动电路，所述驱动电路与所述驱动线圈连通并且被配置为提供所述电流，所述驱动电路包括，第一感测元件，所述第一感测元件与所述驱动线圈并联并且被配置为，测量第一电特性，所述第一电特性与在所生成的磁通量与目标的至少一部分相互作用时施加在所述驱动线圈上的作为时间的函数的电压成比例，并且基于所述第一电特性测量来生成第一信号；和第二感测元件，所述第二感测元件被配置为，测量第二电特性，所述第二电特性与在所生成的磁通量与所述目标的至少一部分相互作用时流经所述驱动线圈的作为时间的函数的电流成比例，并且基于所述第二电特性测量来生成第二信号；和控制器，所述控制器与所述磁致伸缩传感器电连通，所述控制器被配置为接收所述第一信号和所述第二信号，并且基于所述第一信号和所述第二信号的函数来确定间隙补偿信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一信号的量值和所述第二信号的量值响应于所述驱动线圈和所述目标之间的间隙的变化而沿相同方向改变。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一信号的量值和所述第二信号的量值响应于旋转目标的磁特性的周向变化而沿相反方向变化。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器被进一步配置为：在确定所述间隙补偿信号之前，将预先确定的增益施加到所述第一信号和所述第二信号中的至少一者；以及在施加所述预先确定的增益之后，基于所述第一信号和所述第二信号之和来确定所述间隙补偿信号。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述预先确定的增益被选择为使得在施加之后，表示所测量的第一电特性和第二电特性对所述旋转目标的磁特性的周向变化的响应的所述第一信号和经修改的第二信号的相应部分的所述量值大致等于所述量值。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述磁致伸缩传感器还包括感测线圈，所述感测线圈被配置为输出表征由所述旋转目标经受的应力的应力信号，其中所述应力信号至少基于对由所述第一磁通量与所述目标的相互作用产生的所生成的磁通量的测量。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被进一步配置为：接收所述应力信号，将所述应力信号与所述间隙补偿信号组合以产生间隙补偿应力信号；以及输出所述间隙补偿应力信号。8.根据权利要求6所述的系统，其中所述应力为扭矩。9.根据权利要求6所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱尔，
申请(专利权)人：本特利内华达有限责任公司，
类型：发明
国别省市：