磁致伸缩传感器的制作方法

文档序号:19166236发布日期:2019-11-19 20:28阅读:271来源:国知局
磁致伸缩传感器的制作方法

本申请涉及提供用于磁致伸缩传感器,尤其是温度补偿的扭矩传感器的系统和方法。



背景技术:

传感器可以在各个行业中用于监视设备。例如,扭矩传感器可以用于监视旋转机器组件(例如,轴杆)并且输出表示施加到所监视组件的扭矩的信号。通过将测量到的扭矩与设计规范相比较,可以确定所监视组件是否在这些规范内操作。

磁致伸缩扭矩传感器(magnetostrictivetorquesensors)是采用磁场来测量扭矩的传感器类型。一般来说,磁致伸缩是在存在磁场的情况下表征材料的形状变化(例如,膨胀或收缩)的铁磁性材料的特性。相反,铁磁性材料的磁特性,例如磁导率(提供材料内的磁场发展的能力)可以响应于施加到材料的扭矩而变化。磁致伸缩扭矩传感器可以产生透过轴杆的磁通量并且所述磁致伸缩扭矩传感器可以在与轴杆交互时感测磁通量。当施加到轴杆的扭矩量变化时,磁致伸缩传感器可以基于感测到的磁通量输出表示施加到轴杆的扭矩的信号。

然而,材料的磁特性还可以由于其温度变化而改变。这些磁特性变化可以引起由磁致伸缩扭矩传感器感测到的磁通量的变化,所述磁通量的变化与所施加扭矩无关。因此,基于感测到的磁通量由磁致伸缩扭矩传感器获取的扭矩测量值可能偏离轴杆上的实际扭矩。



技术实现要素:

一般来说,提供用于磁致伸缩传感器,例如扭矩传感器的温度补偿的系统和方法。

在一个实施例中,提供磁致伸缩传感器并且所述磁致伸缩传感器可以包括传感器头,所述传感器头包括驱动极和感测极。驱动极可以具有连接到其上的驱动线圈,所述驱动线圈可以被配置成响应于接收驱动电流而产生用于撞击目标的第一磁通量。感测极可以具有连接到其上的感测线圈。感测极可以被配置成至少基于从第一磁通量与目标的交互产生的第二磁通量而输出第一信号(例如,力信号)以及基于从目标接收的热量而输出第二信号(例如,温度信号)。第一信号不干扰第二信号。

在一个实施例中,感测线圈可以位于感测极的自由端周围。

在另一实施例中,传感器可以包括与传感器头电连通的控制器。控制器可以被配置成将驱动电流传输到驱动线圈;接收第一和第二信号;基于第一信号确定施加到目标的力;基于第二信号确定目标的温度;以及基于从第二信号确定的温度而调整从第一信号确定的力。

在另一实施例中,力可以是扭矩。

在另一实施例中,感测线圈可以与第一电路和第二电路电连通,所述第一电路被配置成接收第一信号,所述第二电路被配置成接收第二信号。

第一和第二信号可以具有各种配置。在某些实施例中,第一信号可以是第一交流电并且第二信号可以是具有小于第一信号的频率的第二交流电,其中第二交流电可以基本上与感测线圈的电感无关。在另一实施例中,第一信号可以是第一交流电并且第二信号可以是直流电。

在其它方面中,可以提供磁致伸缩传感器并且所述磁致伸缩传感器可以包括传感器头,所述传感器头在近端与远端之间延伸。传感器头可以包括驱动极、感测极和温度传感器。驱动极可以具有连接到其上的驱动线圈,所述驱动线圈可以被配置成产生第一磁通量,所述第一磁通量延伸穿过传感器头的远端以响应于接收驱动电流而撞击目标。感测极可以具有连接到其上的感测线圈,并且所述感测极可以被配置成至少基于从第一磁通量与目标的交互产生的第二磁通量而输出第一信号。温度传感器可以包括连续长度的导电线,所述导电线形成在由传感器头的远端限定的平面内延伸的开放式形状。温度传感器可以固定到传感器头的远端,并且所述温度传感器可以被配置成基于从目标接收的热量而输出第二信号。

温度传感器可以具有各种配置。在某些实施例中,温度传感器可以被配置成避免磁性干扰驱动线圈和感测线圈中的每一个。在包括多于一个感测线圈的实施例中,温度传感器可以被配置成避免磁性干扰驱动线圈和所有感测线圈中的每一个。在其它实施例中,开放式形状并未沿着传感器头的纵轴覆盖在驱动极和感测极中的任一个上。在额外实施例中,开放式形状可以位于传感器头的远端的内表面上。在另一实施例中,开放式形状可以位于传感器头的远端的外表面上。

在另一实施例中,可以层压传感器头的远端并且开放式形状可以位于传感器头的层压远端的层之间。

在另一实施例中,传感器可以包括与传感器头电连通的控制器。控制器可以被配置成将驱动电流传输到驱动线圈;接收第一和第二信号;基于第一信号确定施加到目标的力;基于第二信号确定目标的温度;以及基于从第二信号确定的温度来调整从第一信号确定的力。

在另一实施例中,力可以是扭矩。

还提供用于补偿施加到目标的力的测量以解释目标温度的方法。在一个实施例中,所述方法可以包括:通过连接到磁致伸缩传感器的驱动极的驱动线圈产生第一磁通量;引导第一磁通量穿过铁磁目标和磁致伸缩扭矩传感器的感测极;通过连接到磁致伸缩传感器的感测极的感测线圈检测从第一磁通量与目标的交互产生的第二磁通量;至少基于从第一磁通量与目标的交互产生的第二磁通量而通过感测线圈输出第一信号;以及基于从目标接收的热量而通过感测线圈输出第二信号。

在一个实施例中,所述方法还可以包括:基于第一信号确定施加到目标的力;基于第二信号确定目标的温度;以及基于从第二信号确定的温度而调整从第一信号确定的力。

在其它方面中,温度传感器可以远离目标。

在另一实施例中,目标可以旋转并且第一信号可以表示施加到目标的扭矩。

在另一实施例中,通过第一信号表示的扭矩以及通过第二信号表示的温度可以大致同时地并且在目标的同一区域周围检测到。

在另一实施例中,感测线圈可以位于感测极的自由端周围。

附图说明

根据以下结合附图进行的详细描述将更容易地理解这些和其它特性,在附图中:

图1是说明包括磁致伸缩扭矩传感器的操作环境的一个示范性实施例的图式,所述磁致伸缩扭矩传感器具有传感器头,所述传感器头包括扭矩传感器和温度传感器;

图2是包括传感器头的图1的磁致伸缩扭矩传感器的一个示范性实施例的侧视截面图,所述传感器头具有核心、驱动线圈、感测线圈和一个或多个温度传感器;

图3是图2的磁致伸缩扭矩传感器的核心的示范性实施例的俯视图;

图4a是图2的传感器头的外壳的示范性实施例的透视图;

图4b是图4a的外壳的远端的透明俯视图,其示出安装到传感器头的远端的内表面的温度传感器;

图4c是图4a的外壳的远端的俯视图,其示出安装到传感器头的远端的外表面的温度传感器;

图4d是图4a的外壳的另一示范性实施例的侧视截面图,其具有层压结构并且示出嵌入层压结构的层之间的温度传感器;

图5是包括传感器头的磁致伸缩扭矩传感器的另一示范性实施例的侧视截面图,所述传感器头具有核心、驱动线圈和感测线圈,所述感测线圈被配置成测量目标温度;

图6是说明包括扭矩感测部分和温度感测部分的电路的一个示范性实施例的图式;以及

图7是说明用于测量目标的扭矩和温度的方法的示范性实施例的流程图。

应注意,附图未必按比例绘制。附图仅意图描绘本文所公开的主题的典型方面,且因此不应被视为限制本公开的范围。本领域的技术人员将理解,本文中具体描述且附图中说明的系统、装置和方法是非限制性示范性实施例且本发明的范围仅通过权利要求书限定。

具体实施方式

现将描述某些示范性实施例以提供本文所公开的系统、装置和方法的结构、功能、制造和使用的原理的概述。这些实施例的一个或多个实例在附图中说明。结合一个示范性实施例所说明或描述的特性可以与其它实施例的特性组合。此类修改和变化意图包括在本发明的范围内。此外,在本公开中,实施例的类似命名的组件通常具有类似特性,并且因此在具体实施例内,未必完整地详细说明每个类似命名的组件的每个特性。

磁致伸缩传感器(magnetostrictivesensors),例如扭矩传感器可以包括产生磁通量的驱动元件,以及在与目标(例如,旋转机器轴杆)交互时测量磁通量的感测元件。在一些情况下,如果目标的温度可以基于感测到的磁通量影响扭矩测量值,则温度传感器还可以用于测量目标温度并且调整扭矩测量值来补偿温度。然而,温度传感器本身的位置却可以减小扭矩测量值的准确度。

在一个方面中,如果温度传感器太接近感测元件放置,则温度传感器可能会干扰通过感测元件感测到的磁通量。在另一方面中,如果温度传感器远离感测元件定位以避免此干扰,则通过温度传感器测量到的温度可以不同于目标的实际温度,因为从目标产生的热量可能在将其与温度传感器分离的距离中耗散。因此,提供可以集成温度传感器的温度补偿的磁致伸缩扭矩传感器,所述温度传感器被定位成避免干扰用于测量目标的扭矩的磁通量,同时还保持足够接近目标以准确地测量目标的温度。

本文论述用于测量旋转机器组件的扭矩的感测系统和对应方法的实施例。然而,本公开的实施例可以用于非限制性地测量施加到旋转或固定机器组件的其它力。

图1说明包括温度补偿的扭矩传感器102和目标104的操作环境100的示范性实施例。温度补偿的扭矩传感器102可以是磁致伸缩扭矩传感器,所述磁致伸缩扭矩传感器包括传感器头106、扭矩传感器110、温度传感器112和控制器114。扭矩传感器110可以位于传感器头106内,并且所述扭矩传感器可以被配置成产生表示施加到目标104的选定部分的扭矩的第一信号110s。温度传感器112可以位于传感器头106的远端106d上或附近以促进与目标104的热连通,并且所述温度传感器可以被配置成产生表示目标104的选定部分的温度的第二信号112s。

在使用时,传感器头106可以位于目标104附近(例如,通过间隙g分离)以从目标104获取扭矩和温度测量值。控制器114可以被配置成接收第一信号110s和第二信号112s,确定施加到目标104的选定部分的扭矩,并且所述控制器可以使用温度测量值来调整所确定扭矩,以补偿由目标104的选定部分内的温度变化引起的目标104的磁特性(例如,磁导率)的变化。以此方式,可以增加扭矩测量值的准确度。在某些实施例中,传感器头106可以连接到框架或其它固定夹具(未示出)以相对于目标104将传感器头106定位在所需定向和/或位置处并且将间隙g保持大致恒定。在其它实施例中,当目标104旋转(例如,围绕纵轴a)时或当目标固定时,可以从目标104获取扭矩和温度测量值。

如下文更详细地论述,温度传感器112的某些实施例可以与扭矩传感器110分离并且安装到传感器头106的远端106d。在其它实施例中,温度传感器112可以与扭矩传感器110的磁性感测元件集成。在任一情况下,可以配置温度传感器,使得所述温度传感器基本上避免干扰通过扭矩传感器110感测到的磁通量。其它实施例处于所公开主题的范围内。

图2是温度补偿的扭矩感测系统200的一个示范性实施例的侧视截面图,所述温度补偿的扭矩感测系统包括与控制器204电连通的传感器头202。传感器头202可以形成外壳206,所述外壳包括扭矩传感器,所述扭矩传感器包括核心210、驱动线圈212和感测线圈214。传感器头202还可以包括连接到传感器头202的温度传感器216。如下文更详细地论述,扭矩传感器可以被配置成测量施加到目标222的选定部分220(例如,与传感器头202相反地定位并且通过间隙224分离的目标222的一部分)的扭矩。温度传感器216可以被配置成与通过扭矩传感器获取的扭矩测量值同时测量目标222的温度。

目标222可以是被配置成旋转的任何机器或设备226的组件。旋转组件的实例可以包括但不限于,轴杆和转子。包含有旋转组件的机器和设备226的实例可以包括但不限于,涡轮机(例如,涡轮发动机、压缩机、泵,以及其组合)、发电机、内燃机,以及其组合。力或负载可以通过驱动器230(例如,往复式发动机、内燃机、涡轮发动机、电动机等)施加到目标222以使目标222能够旋转并驱动负载。目标222可以由包括但不限于铁磁性材料的材料形成,例如,铁、钢、镍、钴以及其合金。在某些实施例中,目标222可以是非磁化的(non-magnetized)。在其它实施例中,目标222可以磁化。

核心(thecore)210可以包括底座(base)232和至少两个细长磁极234、236。磁极234、236可以从底座232向外延伸并且所述磁极可以彼此分离选定距离。核心210可以由任何铁磁性材料形成。实例可以包括但不限于,铁、钢、镍、钴以及其合金。磁极232中的一个可以是供驱动线圈212缠绕在其上的驱动极。磁极234中的另一个可以是供感测线圈214缠绕在其上的感测极。

驱动线圈212和感测线圈214可以各自与控制器204电连通。如图2所示,控制器204可以通过有线或无线连接电连接到激发源(excitationsource)es240。无线通信装置,例如,射频(rf)发射器可以与控制器204集成以将信号传输到与激发源es240集成的rf接收器。还如图2中所示,控制器204可以远离传感器头202定位。然而,在替代实施例(未示出)中,控制器204可以位于传感器头202内。

电源242(例如,电源插座、发电机、电池等)可以将电力提供到控制器204和激发源es240。激发源es240可以被配置成将驱动电流244(例如,ac电流)传递到驱动线圈212,并且控制器204可以被配置成控制通过激发源es240传递到驱动线圈212的驱动电流244的特征(例如,频率、振幅等)。控制器204可以是采用通用或专用处理器246的任何计算装置。在任一情况下,控制器204可以包括存储器250,用于存储与驱动电流244的特征,例如,频率、振幅以及其组合有关的指令。存储器250还可以包括用于集成传感器信号(例如,扭矩信号248和温度信号252)以及基于温度信号252(例如,目标222的温度)补偿扭矩测量值的指令和算法。处理器246可以包括一个或多个处理装置,并且存储器250可以包括一个或多个有形的非暂时性机器可读介质,以共同地存储由处理器246可执行的指令以执行本文所描述的方法和控制操作。

驱动电流244可以穿过驱动线圈212以产生磁通量254。磁通量254可以透过目标222,穿过感测线圈214并且通过核心210(例如,感测极)返回到驱动线圈212。以此方式,磁性回路(amagneticloop)可以通过扭矩传感器和目标222形成。

感测线圈214可以用于测量离开目标222的磁通量254。因为施加到目标222的力(例如,压缩、拉伸、扭转等)可以改变目标222的磁导率,所以通过感测线圈214感测到的磁通量254可以变化。因此,可以基于通过感测线圈214接收到的磁通量254相对于通过驱动线圈212产生的磁通量254的变化来确定施加到目标222的扭矩。感测线圈214可以被配置成将指示磁通量254的变化(例如,差异)的扭矩信号248传输到控制器204。

扭矩信号248可以通过有线或无线连接传送到控制器204(例如,接收器256)。例如,无线通信装置,例如rf发射器可以与传感器头202(例如,靠近感测线圈214)集成以将信号传输到与控制器204集成的rf接收器。接收器256可以包括电子组件(例如,放大器、滤波器等),所述电子组件可以在将扭矩信号248传输到处理器246之前调节扭矩信号248。在其它实施例中,扭矩信号248可以在通过处理器246处理之后进行调节。

在从感测线圈214接收扭矩信号248之后,处理器246可以处理扭矩信号248以计算施加到目标222的扭矩。也就是说,处理器246可以执行存储器250中的预存储和/或用户自定义算法,以基于目标222、传感器头202和驱动电流244的特征计算施加到目标222的扭矩的量值。

如上文所论述,目标222的温度(例如,在其外表面周围的温度)会影响目标的磁导率并且进而会影响扭矩测量值。因此,基于通过扭矩传感器感测到的磁通量254确定的目标222的扭矩测量值可能偏离施加到目标222的实际扭矩。为了解决此问题,可以测量目标222的温度(例如,从目标辐射的热量258)并且使用所述目标的温度来调整扭矩测量值以补偿由于温度变化引起的目标222的磁特性变化。以此方式,温度传感器216可以改进扭矩测量值的准确度,并且实现对包含有目标222的机器或设备226的更佳控制。

可以选择温度传感器216相对于目标222的位置,以促进通过扭矩传感器获取的扭矩测量值以及通过温度传感器216获取的温度测量值两者。如果温度传感器216太接近目标222定位,则通过驱动线圈212产生的磁通量254可以与温度传感器216在一定程度上交互,从而干扰通过感测线圈214感测到的磁通量254。或者,如果温度传感器216太远离目标222定位,则在目标222与温度传感器216之间建立大的热梯度,从而通过温度传感器216测量的温度可能显著偏离目标222的实际温度。

为了解决这些考量中的一个或两个,温度传感器216可以位于传感器头202的磁性中性区域262内的某一位置处,所述位置呈现温度传感器216与目标222之间的相对较低的温度梯度(例如,小于阈值的温度梯度)。磁性中性区域262可以是呈现小于磁极234、236和目标222的磁导率并且不直接接触目标222的传感器头202的任何区域。也就是说,与磁性中性区域262内相比,较大部分的磁通量254可以出现在磁性中性区域262外部,从而减小不合需要地干扰磁通量254的可能性。磁性中性区域262可以位于驱动极234与感测极236之间。通过尽可能接近目标222将温度传感器216定位在磁性中性区域262的边界内,可以减小温度传感器216与目标222之间的温度梯度。如图2所示,温度传感器216可以位于传感器头202的远端202d上。

温度传感器216可以是非接触式传感器,所述传感器被配置成与目标222热连通并且在不直接接触的情况下测量目标的温度。温度传感器216的实例可以包括但不限于,热电温度传感器(例如,热电偶)、焦热电温度传感器(pyroelectrictemperaturesensors)、压电温度传感器(piezoelectrictemperaturesensors)、热敏电阻器(例如,pt100)以及z字形长丝线。在热电温度传感器、焦热电温度传感器和压电温度传感器的情况下,温度传感器216上的电压可以取决于温度。在热敏电阻器和z字形长丝线的情况下,温度传感器216的电阻可以取决于其温度。温度传感器216还可以包括电压或电流感测电路,所述电压或电流感测电路被配置成将温度信号248(例如,电压信号或电流信号)输出到控制器204以供处理。

温度信号252可以与接收器256中的扭矩信号248组合,由此产生组合信号260。接收器256可以包括电子组件(例如,放大器、滤波器等),所述电子组件可以在将温度信号252传输到处理器246之前调节温度信号252。在其它实施例中,温度信号252可以在通过处理器246处理之后进行调节。类似于从感测线圈214产生的扭矩信号248,温度信号252还可以在与扭矩信号248组合或通过处理器246处理之前或之后通过例如放大器、滤波器等的电子组件调节。另外,在某些实施例中,信号248、252可以在处理器246中,而不是在接收器256中组合。存储器250可以包括通过处理器246可执行以组合信号248、252并基于测量到的温度(例如,温度信号252)补偿所测量扭矩的指令和算法。如上文对于扭矩信号248所论述,温度信号252可以通过有线或无线连接传送到控制器204。

图3是包括核心300的扭矩传感器的示范性实施例的俯视图,所述核心具有带有十字轭部分(crossyokeportion)304的十字轴轭(crossaxisyoke)302。十字轴轭302的四个底座306a、306b、306c、306d可以在平面中从十字轭部分304径向向外延伸。四个底座306a、306b、306c、306d可以基本上围绕十字轭部分304彼此正交。四个底座306a、306b、306c、306d中的每一个可以任意配置以及使每一个能够如本文所描述操作的任何长度从十字轭部分304延伸。在一些实施例中,十字轴轭302可以具有从十字轭部分304径向延伸的任何数目的部件,例如,1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个。底座306a、306b、306c、306d可以成角度地间隔开约10度至135度的范围中的角度(例如,10度、20度、30度、40度、45度、60度、75度、90度、120度、135度,或其任何组合)。如图3所示,底座306a、306b、306c、306d可以成角度地间隔开大致90度。在第9,618,408号美国专利中论述传感器头300和扭矩传感器的另外实施例,所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。

图4a至4c说明包括温度传感器400的另一示范性实施例的传感器头202。如图4a所示,传感器头202的远端202d可以基本上是平面的,并且温度传感器400可以采用电阻温度检测器(resistancetemperaturedetector)(rtd)的形式。rtd可以是在由传感器头202的远端202d限定的平面内延伸的导电线(例如,铂、铜等),并且rtd可以被配置成基于其温度(例如,从目标接收的热量)输出温度信号。

rtd温度传感器400可以通过各种配置安装到传感器头202。在一个实施例中,rtd温度传感器400可以连接到传感器头202的远端202d的内表面402(图4b)。在另一实施例中,rtd温度传感器400可以连接到传感器头202的远端202d的外表面404(图4c)。在图4d中所说明的额外实施例中,传感器头202的远端202d可以形成为具有两个或多于两个层452的层压物450,并且rtd温度传感器400可以位于相邻层之间。在某些实施例中,rtd温度传感器400可以嵌入到层的一个或多个中。在任一情况下,rtd温度传感器400的形状可以是开放式的(例如,rtd的自由端不进行电连接)。如还在图4b至4c中所示,rtd温度传感器400的路径可以避免覆盖在驱动线圈或感测线圈上。也就是说,rtd可以位于磁性中性区域内。以此方式,rtd温度传感器400可以基本上避免干扰通过扭矩传感器感测到的磁通量。此外,由于rtd温度传感器400可以位于传感器头300的远端上或内,因此当传感器头202位于目标222附近时,可以通过rtd温度传感器400准确地测量从目标辐射的热量。

图5是说明温度补偿的扭矩感测系统500的另一示范性实施例的侧视截面图。温度补偿的扭矩感测系统500可以类似于图2的温度补偿的扭矩感测系统200,不同之处在于,温度补偿的扭矩感测系统500可以包括感测线圈502,所述感测线圈被配置成测量施加到目标的扭矩以及目标的温度两者。感测线圈502的至少一部分可以保持缠绕感测极236;然而所述感测线圈在感测极236上的位置可以向远端推进。如图5所示,感测线圈502的远端可以位于感测极236的自由端(例如,最远端)周围。在未示出的另一实施例中,感测线圈的远端可以超出感测极236的自由端向远端定位。在任一位置中,感测线圈214可以与目标222热连通,并且当传感器头202位于目标222附近时,所述感测线圈的温度可以大致等于目标温度。

图6是说明温度补偿的扭矩感测系统500的示范性电路600的示意图。电路600可以包括扭矩感测电路602和温度感测电路604。扭矩感测电路602可以包括接收器256和感测线圈502,其中后者可以通过电阻器r1和电感器l表示。温度感测电路604可以包括接收器256、感测线圈502、额外驱动器v,以及插入驱动器v的节点606之间的电阻器r2。

传感器线圈502还可以由具有取决于温度的电阻的材料形成。扭矩感测电路602可以如上文关于图2所论述操作,其中感测线圈可以感测磁通量254并且将扭矩信号248(例如,第一交流电)输出到接收器256。驱动器v可以提供直流电dc或第二交流电ac,用于测量感测线圈502的电阻。此测量到的电阻可以是温度信号252,并且所述温度信号可以被传输到接收器256。处理器246可以调节和组合扭矩信号248以及温度信号252,以至少部分基于温度变化对目标222的磁导率的影响来补偿扭矩测量值。类似于温度补偿的扭矩感测系统200,与不具有集成的温度传感器的扭矩感测系统相比,通过温度补偿的扭矩感测系统500产生的扭矩测量值可以更准确。

电路600可以被配置成避免扭矩信号248与温度信号252之间的干扰。在直流电dc通过驱动器v提供的情况下,扭矩感测电路602的一部分(例如,接收器256)可以被配置成对此直流电dc进行滤波,使得所述dc不干扰扭矩信号248。类似地,在第二交流电ac通过驱动器v提供的情况下,第二交流电的频率可以小于扭矩信号248的第一交流电。因此,第二交流电可以基本上与感测线圈502的电感无关。也就是说,第二交流电可以基本上避免干扰通过感测线圈502感测到的磁通量254。

图6的实施例说明测量感测线圈的电阻是测量到的电压所驱动的电压的情况。然而,其它组合也是可能的,例如,正进行测量的电流所驱动的电流。

图7是说明用于使用本文所论述的感测系统中的任一个测量力(例如,扭矩)和目标的温度的方法700的示范性实施例的流程图。下文结合图2的温度补偿的扭矩感测系统200描述方法700。然而,方法700不限于与温度补偿的扭矩感测系统200一起使用,并且所述方法可以与任何磁致伸缩扭矩传感器和温度传感器(例如,500)一起使用。在某些方面中,方法700的实施例与图7中所说明相比可以包括更多或更少操作,并且可以按与图7中所说明不同的次序执行。

如图7中所示,在操作702中,温度补偿的扭矩感测系统(例如,200)可以位于目标(例如,222)附近。如上文所论述,温度补偿的扭矩感测系统200可以包括扭矩传感器和温度传感器216。在操作702中,温度补偿的扭矩感测系统200可以位于目标222附近。在操作704至706中,第一磁通量可以通过扭矩传感器(例如,通过驱动线圈212)产生并且被引导穿过目标222和感测极236。在操作710至712中,表示第一磁通量与目标222的净交互的第二磁通量可以通过扭矩传感器(例如,感测线圈214、502)检测到,并且第一信号(例如,扭矩信号248)可以基于第二磁通量通过扭矩传感器输出。在操作714中,第二信号(例如,温度信号252)可以基于目标222的温度通过温度传感器216输出。在操作716中,施加到目标222的力(例如,扭矩)可以基于第一信号248确定,并且目标222的温度可以基于第二信号252确定。在操作720中,可以基于所确定的温度来调整所确定扭矩。

作为非限制性实例,本文所描述的方法、系统和装置的示范性技术效果包括扭矩测量值的温度补偿。一个或多个温度传感器到力感测系统(例如,扭矩感测系统)中的集成可以通过任何组合提供以下非限制性技术效果中的一个或多个:(1)避免温度测量值和扭矩测量值的获取之间的干扰。单独或独立的温度传感器可以提供于金属外壳(例如,不锈钢)中,所述金属外壳如果太接近扭矩传感器定位,则可能会干扰用于测量扭矩的磁场。(2)改进温度测量值的准确度。如果单独或独立的温度传感器远离扭矩传感器以避免磁性干扰,则测量到的温度可以与温度传感器更接近扭矩传感器(例如,更接近目标)定位的情况不同。(3)扭矩测量值的更准确温度校正。更接近测量扭矩信号的位置获取目标(例如,轴杆)的表面温度。(4)改进扭矩和温度感测信号的信噪比。通过互连电缆连接的单独温度和扭矩感测信号可能获取场中的噪声。(5)一个集成传感器,而不是两个单独传感器,安装成本较低。(6)一个集成传感器,而不是两个单独传感器,开发和安全批准认证成本较低。(7)一个集成传感器,而不是两个单独传感器,终端用户的设计更吸引人。

本文所描述的主题可以在数字电子电路中,或在计算机软件、固件或硬件中实施,包括本说明书中公开的结构构件以及其结构等效物,或其组合。本文所描述的主题可以实施为一个或多个计算机程序产品,例如,有形地实施于信息载体中(例如,机器可读存储装置中),或实施于传播信号中以供数据处理设备(例如,可编程处理器、计算机或多个计算机)执行或控制所述数据处理设备的操作的一个或多个计算机程序。计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用程序、或代码)可以任何形式的编程语言编写,包括编译或解译语言,且所述计算机程序可以任何形式部署,包括作为独立程序或作为适合于在计算环境中使用的模块、组件、子例程或其它单元。计算机程序未必对应于文件。程序可以存储在保存其它程序或数据的文件的一部分中、专用于相关程序的单个文件中,或多个协调文件(例如,存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。可以将计算机程序部署为在一个计算机上或一个位点处的多个计算机上执行,或跨越多个位点分布并且通过通信网络互连。

在本说明书中描述的过程和逻辑流,包括本文所描述的主题的方法步骤可以通过执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行,以通过在输入数据上操作并且产生输出来执行本文所描述的主题的功能。过程和逻辑流还可以,并且本文所描述的主题的设备也可以,通过专用逻辑电路例如,fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)实施。

适合于执行计算机程序的处理器包括例如,通用和专用微处理器两者,以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来说,处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。一般来说,计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储装置,例如磁盘、磁光盘或光盘,或可操作地连接以从所述一个或多个大容量存储装置接收数据或向其传送数据或进行这两种操作。适合于实施计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器、包括例如:半导体存储器装置(例如,eprom、eeprom和快闪存储器装置);磁盘(例如,内部硬盘或可装卸式磁盘);磁光盘;以及光盘(例如,cd和dvd盘)。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入在专用逻辑电路中。

为了提供与用户的交互,本文所描述的主题可以在计算机上实施,所述计算机具有用于向用户显示信息的显示装置,例如,crt(阴极射线管)或lcd(液晶显示器)监视器,以及用户可以用来向计算机提供输入的键盘和指向装置(例如,鼠标或轨迹球)。其它种类的装置也可以用于提供与用户的交互。例如,向用户提供的反馈可以是任何形式的感觉反馈(例如,视觉反馈、听觉反馈或触感反馈),且来自用户的输入可以用任何形式接收,包括声波、语音,或触觉输入。

本文所描述的技术可以使用一个或多个模块实施。如本说明书中所使用,术语“模块”是指计算软件、固件、硬件和/或其不同组合。然而,模块至少不应被解释为不实施于硬件、固件上,或记录在非暂时性处理器可读可记录存储媒体上的软件(即,模块不是软件本身)。实际上,“模块”应被解释为总是包括至少一些物理非暂时性硬件,例如,处理器或计算机的一部分。两个不同的模块可以共享相同的物理硬件(例如,两个不同的模块可以使用相同的处理器和网络接口)。本文描述的模块可以被组合、集成、分离和/或复制以支持不同应用。此外,本文中被描述为在特定模块处执行的功能可以替代或补充在特定模块处执行的功能在一个或多个其它模块处执行和/或由一个或多个其它装置执行。此外,模块可以在多个装置和/或本地的其它组件或彼此远离的其它组件中实施。另外,模块可以从一个装置移动并添加到另一装置中,和/或可以包括在两个装置中。

本文所描述的主题可以在计算系统中实施,所述计算系统包括后端组件(例如,数据服务器)、中间件组件(例如,应用程序服务器),或前端组件(例如,具有图形用户接口或网络浏览器的客户端计算机,用于可以通过所述图形用户接口或网络浏览器与本文所描述的主题的实施交互),或此后端、中间件和前端组件的任何组合。系统的组件可以通过任何形式或媒体的数字数据通信,例如,通信网络互连。通信网络的实例包括局域网(“lan”)和广域网(“wan”),例如因特网。

如本文中在整个说明书以及权利要求书中所使用的近似语言可以应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此,通过例如“大约”和“基本上”等术语修饰的值将不限于指定的精确值。在至少一些情况下,近似语言可以对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书以及权利要求书中,范围限制可以组合和/或互换;除非内容或语言另外指示,否则此类范围得以识别且包括其中所包括的所有子范围。

此外,所属领域的技术人员将理解本发明的基于上文所描述的实施例的另外特征和优点。因此,本申请案不受特定地展示和描述的内容限制,而是如所附权利要求书所指示。所有在此引用的公开案和参照案以其全文明确地以引用的方式并入本文中。

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