专利名称：用于测量旋转轴参数的分段磁编码方法和系统的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及非接触测量旋转轴参数，更具体来说，涉及用于测量轴参数的分段磁编码和传感器布置的方法和系统。
背景技术：
一般来说，在工业中存在众多旋转轴应用以实现某种形式的工作或能量转换。对于当前的风车和水力发电厂仍然使用旋转轴，但是它们结合了先进的技术和处理。诸如计算机磁盘驱动器、媒体记录器/播放器和家用电器的电子设备中也使用旋转轴，并且旋转轴一般具有较小的长度和宽度，从而使得转矩相对较小。较大的旋转轴具有较大的转矩，它们部署在包括机车、飞机、轮船和能量转换的应用中，这些应用只是举了几个实例。使用较大旋转轴的设备的现代用法通常结合感测和处理能力以实现安全且有效的操作。这迫使需要测量各种轴参数，例如角速度、加速度、转矩和旋转异常，以满足使用旋转轴的设备的设计和操作。常规技术采用多种不同的系统来感测或测量轴参数，例如应变计系统、编码器/ 齿系统、声波系统、弹性系统、磁致伸缩系统和磁致弹性系统。这些系统中的每个系统具有特定特性和应用。应变计提供对轴的局部应变测量，并且通常需要以某种形式耦合到旋转轴，该耦合可以经由物理连接(例如，滑环)或遥测法。应变计一般会遭受低稳定性，具有带宽限制， 并且往往具有校准和环境校正要求。应变计的有限的工作温度范围限制了它们在恶劣环境中的使用。编码器/齿-轮捡拾(pickup)类型的轴参数感测通常具有通过例如磁性齿-轮到旋转轴的至少一些局部附连。齿-轮设计对于许多实现来说往往成本昂贵且不切实际。 这种设计对于较高速的应用来说不实用，并且尽管稳定，但缺乏高分辨率，并且会在恶劣环境中造成可靠性问题。声波系统利用诸如表面声波(SAW)和体声波(BAW)装置的传感器，它们利用声波来通过连接在轴上的换能器经由遥测法检测轴的应变诱导的变化。对轴参数感测运用声波技术相对新颖，并且本系统正用于具有具有高制造公差的较小轴。弹性转矩系统通过利用轴的长度上的标记并测量角位移来测量轴的扭曲。当运用于大直径轴时，该系统具有精度问题，并且存在实际实现问题。而且，在铁磁材料中直接利用磁致伸缩效应来测量轴参数需要复杂的传感器布置、难度大的校准过程，并且通常导致有限的精度。因此，需要在恶劣环境中有效地非接触测量高分辨率旋转轴参数以满足使用旋转轴的设备的设计和操作。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种用于非接触测量多个轴参数的方法。该方法包括利用脉冲电流磁编码轴的多个区段。该方法还包括利用绕轴周向布置的多个传感器感测轴的编码区段的磁场。此外，该方法还包括基于在旋转期间轴的编码区段的感测磁场生成周期性变化的谱；以及基于谱的图样重现确定多个参数。根据本发明的另一个实施例，提供一种用于测量轴的多个操作参数的系统。该系统包括绕轴周向设置的多个磁编码区域。该系统还包括邻近该轴和编码区域中的至少一部分编码区域的一个或多个传感器，其中这些传感器使得能够测量编码区域的磁场性质。此外，该系统还包括用于处理磁场性质并计算轴参数的处理器。根据本发明的又一个实施例，提供一种用于编码轴中的磁性区段的方法。该方法包括在围绕轴的区段的紧邻位置中设置至少一个传导部件。该方法还包括在轴上邻近传导部件的第一端和第二端的位置处设置电极。该方法包括提供耦合到传导部件的第二端的第二端电极。该方法还包括将第一端电极电耦合到电流源；以及将电流源进一步耦合到传导部件的第一端。最后，该方法包括对传导部件施加单极性电流脉冲，从而诱导分段编码区域。
当参考附图阅读以下详细描述时，将能更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，所有附图中，类似的字符表示类似的零件，其中图1是根据本发明一个实施例的编码系统。图2是与一个实施例相关联的轴中磁通密度的横截面图示。图3示出根据本发明一个实施例在轴中具有磁编码区段以及绕轴的传感器布置的测量系统。图4示出根据本发明另一个实施例在轴中具有磁编码区段以及绕轴的传感器布置的测量系统。图5示出根据本发明又一个实施例具有围绕磁编码轴的传感器布置的测量系统。图6是示出根据本发明一个实施例的磁编码旋转轴的测量的通量密度的谱。图7示出根据本发明一个实施例用于编码所配置的磁性区段的流程图。图8示出根据本发明一个实施例用于非接触测量旋转轴参数的流程图。
具体实施例方式如下文所详细论述，本发明的实施例涉及旋转轴参数的非接触测量。如本文所使用，短语“磁编码”是指通过使电流沿轴的轴向流动来磁化轴的区段。本发明提出一种用于在轴旋转期间测量各种轴参数的围绕磁编码轴的分段磁编码和传感器布置的系统和方法。当介绍本发明的各个实施例的要素时，冠词“一 (a/an) ”、“该”和“所述”意在表示， 存在一个或多个这样的要素。术语“包括”、“包含”和“具有”意在包含并且表示，可存在与所列的要素不同的额外要素。操作参数的任何实例不是排除所公开的实施例的其它参数。图1示出根据本发明一个实施例用于分段编码轴12上的磁极化区域或通道的磁编码系统10。在一个实施例中，轴12可以是铁磁材料。在另一个实施例中，轴12可以是非铁磁材料，它包括贴附到非铁磁轴的至少一个铁磁材料区段。该区段的非限制性实例可包括附连到非铁磁轴的薄型磁性轴环(collar)。磁编码系统10包括围绕轴12的至少一个区段设置的编码结构14。编码结构14还包括具有一组或多组传导部件18和20的框架16。在一个实施例中，如图所示，编码结构14是这样一个单元，它在编码期间邻近轴12耦合，以使得传导部件18、20沿轴12的至少一部分延伸。传导部件18、20布置成使得传导部件18 提供正编码(positive encoding)，而传导部件20提供负编码。导体18、20分别连接到编码源沈的正极端子和负极端子。在一个实施例中，编码源沈生成从几十安培到几千安培的单极性电流脉冲，脉冲长度在介于约10微秒到数十毫秒之间的范围中。编码源的一个实例是基于生成期望的单极性电流波形的电容器组或功率电子装置。编码源的另一个实例是脉冲发生器。在一个实施例中，电流脉冲短，且其特征为高频含量。此外，编码结构14的框架16通常是非传导材料，以便隔离传导部件18、20。编码可在制造轴12期间或在安装后完成，并且当运用于合适类型的材料并以高电流密度形成时是永久的。在一个实施例中，如图所示，编码结构14被描绘为环绕轴12，并且可包括额外的框架元件(未示出)以维持它的关于轴12的定向和位置。这可包括框架支撑件(未示出)以便确保恰当地布置传导部件18、20并使其足以满足编码操作。尽管编码结构14围绕轴12，但是编码结构14无需用传导部件环绕轴。在另一个实施例中，编码结构14定位在邻近轴12的一部分的位置，并且可包括多个编码结构，这些编码结构绕轴布置，以使得每个编码结构14生成磁极化区域。传导部件18、20邻近轴12设置，在部件18、20与轴12的外表面之间具有一定间隙。传导部件18、20的非限制性实例包括加固的隔离铜棒。对于传导部件18、20使用任何其它合适的导体也在编码系统10的范围内。此外，传导部件18、20的非限制性实例可以是形状可为圆形、椭圆形、正方形或长方形的棒。传导部件18、20的长度可随设计标准改变。 较长的传导部件18、20可提供较大的表面积以用于感测。传导部件18、20的直径应具有足够的刚度并提供所需的电流脉冲。传导部件18、20包括第一端19和第二端21。第一端19和第二端21中的各端分别耦合到编码源26和轴12。为了将传导部件18、20电耦合到编码源沈，在传导部件18、 20的第一端19处提供电连接器22、24、观、30。编码系统10包括用于建立从轴12到编码源26的电连接的多个第一端电极32。系统10还包括用于建立从传导部件的第二端21到轴12的电连接的多个第二端电极34。第一端电极和第二端电极32、34涉及到轴12的电耦合。在一个实施例中，第一端电极32是在非传导框架16周围耦合的接触轴12的传导元件。在另一个实施例中，第二端电极34是指从传导部件18、20的第二端21延伸到轴12的传导元件。这些电极也可以是具有连接到轴12的跳线或导线的接触点。此外，正传导部件18的第一端19沿正极电连接器22耦合到编码源沈的正极端子。编码源沈的负极端子经由电连接器M耦合到电极32和轴12。对于负传导部件20，编码源沈的负极端子沿电连接器30耦合到负传导部件20的第一端19。关于传导部件20， 编码源沈的正极端子经由电连接器观连接到电极32和轴12。在一个实施例中，如图所示的电流36穿过轴12，以便在轴12上生成磁化区域。编码系统10的特征之一是能够磁编码轴12中的通道或磁极化区域。具体来说，铁磁钢轴具有高相对磁导率，并且穿过钢轴行进的电流形成独特编码的通道。如图所示，电连接器22 处的正极性电流脉冲耦合到传导部件18，并且电流脉冲沿传导部件行进到在第二端21周围接触轴12的电极34。由第二端电极34释放的电流沿轴12行进回到第一端电极32，并经由电连接器M行进到编码源26的负连接端。沿轴12流动的电流36在轴12上形成极化磁通道。编码结构14中的每个相邻传导部件具有交替极性，并且脉冲编码可用于一次性同时编码所有传导部件、分组地编码传导部件或个别地编码传导部件。例如，可同时编码第一组的正传导部件18，然后编码负的该组传导部件20。在一个实施例中，传导部件18、20包括沿轴12在纵向上、周向地或对角地定义电流流动路径的刚性或半刚性棒。根据一个实施例，利用保持架组合件(cage assembly)来以对于编码过程安全的方式绕轴定位这些传导部件。在另一个实施例中，具有传导部件的保持架(cage)绕轴12贴附，以使得轴12和保持架处于彼此固定的关系，直到编码完成。在一个实施例中，编码系统采用分开约90度均勻分布的四个传导部件。包括该轴的这样的编码系统可以具有四个区段。可使用一个编码源来对具有交替极性的这四个电流编码源中的每个编码源施加电流脉冲。在另一个实施例中，有四个单独的编码源，从而避免在编码过程期间不同编码电流之间短路。在另一个实例中，可采用切换方案来施加具有交替极性的电流脉冲信号。尽管常规技术依靠总体周向轴磁化，但本文中的系统的一个实施例利用返回电流来编码轴中的磁通道。分段磁编码利用不对称趋肤效应和电流总是取最小阻抗的路径的事实。如果电流的频率足够高，那么阻抗主要为电感。在短电流脉冲的情况下，轴中流动的返回电流将比在较长脉冲的情况下更局部化，从而允许极化的且边界明确的/窄的磁图样。 这种效应用于磁化具有在感测期间导致磁场的更快速变化的更局部化的通道的轴的区段。 因此，编码期间的脉冲长度影响在感测应用期间观测的信号频率。图2是示出与本发明的一个实施例相关联的轴52中磁通密度的磁编码轴52的横截面视图50。根据所示实施例，编码涉及邻近轴52的四个传导部件M、56、58、60，它们施加编码脉冲并利用流过轴52的返回电流来编码轴52。这四个传导部件M、56、58、60围绕轴52间隔约90度。传导部件M、56、58、60与轴52之间的间隙62通常较小，以便生成较强的磁场并需要较少的能量。在一个实施例中，间隙62小于1mm，并且可在传导部件M、56、 58、60与轴表面之间包括隔离片(未示出)。公差一般不成问题，因为这只在编码过程期间使用，而不在轴操作期间使用。传导部件M、56、58、60示出在编码过程期间编码源(未示出)使用的交替相反极性，以便存在正极性部件讨、58和负极性部件56、60。编码生成分段极化的磁区域64、66、68、70。为了更好地说明，图2中示出的磁力线属于用DC电流的磁化。当利用DC电流脉冲执行磁编码时，趋肤效应防止磁力线穿透整个轴横截面。而是，它们集中在轴表面附近。在一个实施例中，电流穿透、即轴52中的电流密度的深度由电流脉冲的持续时间控制。在该实例中，电流脉冲为单极性，并且是不具有负半波的正电流脉冲， 或者如果施加负电流脉冲，那么是不具有正半波。在一个实施例中，通过使电容器组放电来生成电流脉冲，其中放电电阻器的大小决定放电时间常数并且因此决定电流穿透的深度。在另一个实施例中，一个实例中的分段编码方法利用5个相继的500A电流脉冲，每个电流脉冲的脉冲长度为约5ms以生成用于编码直径为60mm的工业钢轴的约5高斯的永久磁通密度。DC电流脉冲长度越短，轴表面附近的电流和磁通密度越高。这对于基于磁场测量来测量轴参数是有利的，因为最高的磁通密度形成在靠近轴表面、距离磁场传感器约一毫米或更多毫米径向距离的位置处。根据一个实施例中的简单的编码方法，一次一个电路地编码磁化区段。例如，可施加正极性电流脉冲以编码第一编码区段，之后通过施加具有负极性的第二电路来磁化另一个区段。利用交替极性的电流脉冲来编码随后区段。利用交替极性的电流脉冲进行的这样的顺序编码过程形成多个几乎相同的编码区段。如果对将要磁化的每个区段只施加一个电流脉冲，那么这些区段一般不相同，因为磁化第二区段也会影响第一磁化区段。这种不希望的交互在编码工具的中部高于它的其中电极接触轴的开端和末端。几乎相同的编码区段可在执行顺序电流脉冲、在磁化的同时使区段交替时以及通过在靠近电极接触轴的区域的位置处执行磁场测量来实现。在轴中顺序地形成磁化区的另一个实例是测量在每个区段或区中形成的场强并使电流脉冲的幅值适应随后的编码步骤。为了避免一个区段的顺序磁化受下一个磁化影响，另一个编码实施例是对所有传导部件施加相同的电流幅值并一次性编码所有区段。在一个实施例中，传导部件将使用单独或分离的编码源以适应多个传导部件。在一个实例中，将对每个传导部件使用单独的电容器组。图3示出根据本发明一个实施例的简化的测量系统100的横截面视图，它具有磁编码轴102以及绕轴102周向布置的多个传感器104。多个传感器104与轴102的表面成切向或平行布置。在操作期间，多个传感器104配置成捡拾(pick up)旋转轴102的多个磁编码极化区域106的磁场的周期、频率、斜率或其组合。传感器的非限制性实例可包括霍尔效应传感器、磁场传感器、具有空心磁芯(air core)的传感器线圈、磁通门传感器、各向异性磁致伸缩传感器和巨磁阻(GMR)传感器。磁场传感器的进一步的非限制性实例包括磁通门磁强计、探察线圈、光纤磁强计、光泵磁强计、SQUID和核子旋进磁强计。在一个实施例中，测量系统采用设置在轴的不同轴向位置处的多个永久磁编码速度传感器。因此，多个传感器104捡拾旋转轴102的所有频率分量。如图所示，磁编码极化区域106的数量取决于编码和设计标准，例如轴102的直径。但是，围绕磁编码轴102设置的传感器106的数量可随为了处理所测量的磁场而获取采样率的需要而改变。在一个实施例中，如图3所示，磁编码极化区域和所布置的传感器的数量分别是5个和4个，以使得轴102每旋转一周便获得20个测量样本值。在测量系统200 的另一个实施例中，如图4所示，磁编码极化区域204和所布置的传感器206的数量分别是 5个和8个，以使得轴202每旋转一周便获得40个测量样本值。此外，通常利用处理器(未示出)来对测量的磁场进行处理。处理器还配置成计算各种轴参数，例如轴的角速度、角加速度、旋转频谱和转矩。也可通过处理器计算各种旋转异常，例如旋转轴的振动、震动、未对准和不平衡。因此，处理器可计算传感器输出以便以长期的高稳定性测量轴参数。应注意，本发明的实施例不限于用于执行本发明的处理任务的任何特定处理器。如本文所使用，术语“处理器”意在表示能够执行执行本发明的任务必需的演算或计算的任何机器。术语“处理器”意在表示能够接受结构化输入并根据规定的规则处理该输入以产生输出的任何机器。还应注意，本领域技术人员将了解，本文所用的短语“配置成”表示，该处理器配备有用于执行本发明的任务的硬件和软件的组合。图5示出根据本发明又一个实施例具有围绕磁编码轴302的传感器布置的测量系统300。测量系统300包括围绕轴302的分段磁编码307周向布置的传感器环组合件304。 传感器环组合件304具有传感器阵列306。传感器环组合件304可以是轴302周缘的一部分，或者可以围绕整个周缘设置。在某些实施例中，多个传感器306集成到现有的金属传感器支架310中，以使得无需单独的传感器组合件，而是由该集成式结构执行传感器环组合件304的功能性。金属传感器支架310可提供多个传感器插槽308，以便可以部署任何数量的传感器306。金属传感器支架310的一个优点是，它针对外部磁场分量提供屏蔽。根据另一个实施例，测量系统300部署了诸如感测线圈的传感器，并且因此获得更大频率的读数和更高的可靠性。感测线圈相对便宜，并且可以容易地将多个线圈部署在传感器支架310中。在一个实例中，有多个传感器306部署在传感器环组合件304内。根据一个实施例，多个传感器306用于通过允许更频繁的测量来提供更高的可靠性。这些传感器306也可用于提供冗余度，以便感测功能甚至在存在一定传感器故障时也可操作。在另一个实例中，部署了不同类型的传感器，以便可以测量不同类型的数据。多个传感器类型可以利用特定传感器的感测属性，或者以其它方式允许增强的感测功能性。在又一个实施例中，分段编码过程包括具有不同编码属性的不同编码区段，以使得传感器可获得多种形式的数据。图6是示出根据本发明一个实施例的磁编码旋转轴的测量的磁通密度的谱400。X 轴402表示以度为单位测量的磁编码轴的旋转角。Y轴404表示以毫特斯拉为单位测量的磁场。举例来说，谱400示出每旋转一周具有两个正磁极化区域和两个负磁极化区域的旋转轴的测量的磁通密度。谱400示出感测的磁通量405的边界明确的形状以及轴的磁编码极化区域的最大磁场的峰值406。在特定实施例中，可通过确定磁编码极化区域的最大磁场的出现来测量诸如角速度的旋转轴参数。由峰值406描绘的最大磁场由传感器环组合件的传感器元件感测。传感器环组合件的两个传感器元件的时间差可用于测量角速度。图7示出根据本发明一个实施例用于编码轴中的磁性区段的流程图500。该方法包括在步骤502中在围绕轴的区段的紧邻位置中设置至少一个传导部件。该方法还包括在步骤504中在轴上邻近传导部件的第一端和第二端的位置处设置电极。在步骤506，将第二端电极耦合到传导部件的第二端。此外，该方法包括在步骤508中将第一端电极电耦合到电流源并将电流源耦合到传导部件的第一端。最后，该方法包括在步骤510中对传导部件施加单极性电流脉冲，从而诱导分段编码区域。在一个实施例中，该方法包括设置彼此相邻定向的至少两个传导部件，并利用相反极性进行编码，以使得所得极化磁通道具有域边界。图8示出根据本发明一个实施例用于非接触测量旋转轴参数的流程图600。在步骤602，该方法包括利用脉冲电流磁编码轴的多个区段。该方法还包括在步骤604中利用绕轴周向布置的多个传感器感测轴的编码区段的磁场。在一个实施例中，传感器可包括霍尔效应传感器。在另一个实施例中，传感器可包括磁场传感器。磁场传感器的非限制性实例包括磁通门磁强计、探察线圈、光纤磁强计、光泵磁强计、SQUID和核子旋进磁强计。此外， 该方法包括在步骤608中基于在旋转期间轴的编码区段的感测磁场生成周期性变化的谱。 最后，在步骤610，该方法包括基于谱的图样重现诊断多个参数。该多个参数的非限制性实例包括角速度、角加速度、旋转频谱、转矩和旋转异常，旋转异常例如是轴的振动、震动、未对准和不平衡。有利地，根据一个实施例的编码方法和系统使得能够非常准确地测量旋转机械的角速度、角加速度、旋转频谱、直接功率(direct power)、转矩和/或弯曲矩。本发明使得将传感器电子器件定位在距离传感器一定距离并且远离传感器安装多达数米的位置处成为可能，从而使得能够在恶劣环境(油、油脂、粉尘、约300度的温度等)中进行测量。因此， 轴内的磁编码不会因污染而受影响。并且，磁场传感器可具有封装或金属传感器支架以针对外部磁场分量进行屏蔽。此外，本文详述的系统的特征之一是基于相对于轴感测AC场分量来非接触测量速度、加速度、轴功率、转矩和/或旋转异常。高采样率可在高速旋转的轴中实现，例如高速电机(例如，20000rpm)，其中不希望有到转子的附连。而且，本发明适用于测量高分辨率速度。另外，本发明还提供一种非接触测量系统，因为在操作期间没有任何东西附连到旋转轴。这种非接触系统使得能够直接监测轴功率，这对于检测诸如大型涡轮列车的轴系统的不同区段中的效率降低关系极其重大。尽管本文只示出和描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，将了解，随附权利要求要涵盖所有这些落在本发明真实精神内的修改和改变。要素列表10磁编码系统12 轴14编码结构16 框架18传导部件19传导部件的第一端20传导部件21传导部件的第二端22电连接器24电连接器26编码源28电连接器30电连接器32多个第一端电极34第二端电极36 电流50磁编码轴的横截面视图52磁编码轴54传导部件56传导部件58传导部件60传导部件62 间隙64分段极化磁区域66分段极化磁区域68分段极化磁区域70分段极化磁区域100测量系统
102磁编码轴104磁编码极化区域106多个传感器200测量系统202磁编码轴204磁编码极化区域206多个传感器300测量系统302磁编码轴304传感器环组合件306传感器阵列307分段磁编码308传感器插槽400示出磁编码旋转轴的测量的磁通密度的谱402表示磁编码轴的旋转角的X轴404表示磁场的Y轴405感测的磁通量406 峰值500用于编码轴中的磁性区段的流程图502在围绕轴的区段的紧邻位置中设置至少一个传导部件的步骤504在轴上邻近传导部件的第一端和第二端的位置处设置电极的步骤506将第二端电极耦合到传导部件的第二端的步骤508将第一端电极电耦合到电流源并将电流源电耦合到传导部件的第一端510对传导部件施加单极性电流脉冲，从而诱导分段编码区域600用于非接触测量旋转轴参数的流程图602利用脉冲电流磁编码轴的多个区段的步骤604利用绕轴周向布置的多个传感器感测轴的编码区段的磁场的步骤606基于在旋转期间轴的编码区段的感测磁场生成周期性变化的谱的步骤608基于谱的图样重现诊断多个参数的步骤
1权利要求
1.一种用于非接触测量多个轴参数的方法(600)，包括利用脉冲电流磁编码(60 所述轴的多个区段；利用绕所述轴周向布置的多个传感器感测(604)所述轴的所述编码区段的磁场；基于在旋转期间所述轴的所述编码区段的感测磁场生成(606)周期性变化的谱；以及基于所述谱的图样重现确定(608)多个参数。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述编码(60 包括在围绕所述轴的区段的紧邻位置中设置至少一个传导部件，所述传导部件具有第一端和第二端。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述编码(60 包括在所述轴上邻近所述第一端和所述第二端的位置处设置电极，其中所述第二端电极耦合到所述传导部件的所述第二端，以及所述第一端电极电耦合到电流源并且将所述电流源耦合到所述传导部件的所述第一端。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述多个参数包括所述轴的角速度、角加速度、旋转频谱、转矩和旋转异常，所述旋转异常包括所述轴的振动、震动、未对准和不平衡。
5.一种用于测量轴(12，52，102，302)的多个操作参数的系统(100，200，300)，包括:绕轴(12，52，102，302)周向设置的多个磁编码区域(64，66，68，70)；邻近所述轴(12，52，102，30 和所述编码区域(64，66，68，70)中的至少一部分编码区域的一个或多个传感器(104，306)，其中所述传感器(104，306)使得能够测量所述编码区域(64，66，68，70)的磁场性质；以及用于处理所述磁场性质并计算轴参数的处理器。
6.如权利要求5所述的系统(100，200，300)，其中所述传感器(104,306)包括霍尔效应传感器；从包括磁通门磁强计、探察线圈、光纤磁强计、光泵磁强计、SQUID和核子旋进磁强计的群组中选择的磁场传感器。
7.如权利要求5所述的系统(100，200，300)，其中所述系统(100，200，300)包括包含传感器阵列的传感器环组合件；以及用于提供传感器插槽并且针对外部磁场分量进一步提供屏蔽的金属传感器支架。
8.如权利要求5所述的系统(100，200，300)，其中所述系统(100，200，300)还包括用于分段编码所述轴上的磁极化区域或通道的磁编码子系统，其中所述磁编码子系统包括 邻近所述轴设置的具有第一端和第二端的至少一个传导部件，在所述部件与所述轴之间具有间隙；邻近所述传导部件的各端并电耦合到所述轴的一对电极，其中所述电极之一电耦合到所述传导部件的所述第二端。
9.如权利要求8所述的系统(100，200，300)，其中所述磁编码子系统包括电耦合到所述传导部件的所述第一端并电耦合到所述电极中的另一个电极的编码源，其中对所述电极和所述传导部件施加来自所述编码源的单极性电流脉冲，从而在所述轴中形成分段编码区域。
10.一种用于编码轴(12,52,102,302)的方法，包括在围绕所述轴(12，52，102，302)的区段的紧邻位置中设置至少一个传导部件(18， 20)，所述传导部件(18，20)具有第一端和第二端；在所述轴上邻近所述第一端和所述第二端的位置处设置电极，其中所述电极耦合到所述传导部件(18，20)的所述第二端；将所述第一端电极电耦合到电流源，并将所述电流源耦合到所述传导部件(18，20)的所述第一端；以及对所述传导部件(18，20)施加单极性电流脉冲，从而诱导分段编码区域。
全文摘要
本发明的名称为用于测量旋转轴参数的分段磁编码方法和系统，提供一种用于非接触测量多个轴参数的方法(600)。该方法包括利用脉冲电流磁编码(602)轴(12，52，102，302)的多个区段。该方法还包括利用绕轴周向布置的多个传感器感测(604)该轴的编码区段的磁场。此外，该方法还包括基于在旋转期间轴的编码区段(64，66，68，70)的感测磁场生成(606)周期性变化的谱；以及基于谱的图样重现确定(608)多个参数。
文档编号G01M1/16GK102253236SQ20111009022
公开日2011年11月23日 申请日期2011年2月25日 优先权日2010年2月26日
发明者C·M·施勒, J·W·布雷, K·F·O·劳姆, T·A·策尔斯 申请人:通用电气公司