磁致伸缩传感器制造技术

磁致伸缩传感器。具体地提供一种温度补偿的扭矩感测系统以及用于使用所述温度补偿的扭矩感测系统的方法。所述系统可以包括与控制器电连通的传感器头。所述传感器头可以包括扭矩传感器，所述扭矩传感器包括核心、驱动线圈和感测线圈。所述传感器头还可以包括连接到所述传感器头的温度传感器。所述扭矩传感器可以被配置成基于穿过目标的磁通量测量施加到所述目标的选定部分的扭矩，同时所述温度传感器可以被配置成同时测量目标温度。所述温度传感器可以被定位成避免干扰感测到的磁通量。所述控制器可以使用温度测量值来调整所确定的扭矩，以补偿由于目标温度变化引起的所述目标的磁特性的变化。以此方式，可以增加扭矩测量值的准确度。

Magnetostrictive sensor

Magnetostrictive sensor. Specifically, a temperature compensated torque sensing system and a method for using the temperature compensated torque sensing system are provided. The system may include a sensor head electrically connected to the controller. The sensor head can include a torque sensor which includes a core, a driving coil and a sensing coil. The sensor head can also include a temperature sensor connected to the sensor head. The torque sensor can be configured to measure the torque applied to the selected part of the target based on the magnetic flux passing through the target, and the temperature sensor can be configured to measure the target temperature at the same time. The temperature sensor can be positioned to avoid disturbing the sensed magnetic flux. The controller can use the temperature measurement value to adjust the determined torque to compensate for the change of the magnetic characteristics of the target caused by the change of the target temperature. In this way, the accuracy of torque measurement can be increased.

【技术实现步骤摘要】
磁致伸缩传感器
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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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、装置和方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁致伸缩传感器，其特征在于，所述磁致伸缩传感器包括：/n传感器头，所述传感器头包括，/n驱动极，其具有连接到其上的驱动线圈，所述驱动线圈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；以及/n感测极，其具有连接到其上的感测线圈，所述感测线圈被配置成，/n至少基于从所述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；以及/n基于从目标接收到的热量而输出第二信号。/n

【技术特征摘要】
20170712 US 15/6484221.一种磁致伸缩传感器，其特征在于，所述磁致伸缩传感器包括：
传感器头，所述传感器头包括，
驱动极，其具有连接到其上的驱动线圈，所述驱动线圈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；以及
感测极，其具有连接到其上的感测线圈，所述感测线圈被配置成，
至少基于从所述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；以及
基于从目标接收到的热量而输出第二信号。


2.根据权利要求1所述的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述第一信号不干扰所述第二信号。


3.根据权利要求1所述的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述感测线圈大致位于所述感测极的自由端。


4.根据权利要求1所述的磁致伸缩传感器，其特征在于包括控制器，所述控制器与所述传感器头电连通并且被配置成：
将所述驱动电流传输到所述驱动线圈；
接收所述第一和第二信号；
基于所述第一信号确定施加到所述目标的力；
基于所述第二信号确定所述目标的温度；以及
基于从所述第二信号确定的所述温度而调整从所述第一信号确定的所述力。


5.根据权利要求4所述的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述力是扭矩。


6.根据权利要求1所述的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述感测线圈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所述第一信号，所述第二电路被配置成接收所述第二信号。


7.根据权利要求6所述的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述第一信号是第一交流电并且所述第二信号是第二交流电，所述第二交流电具有小于所述第一信号的频率，使得所述第二交流电与所述感测线圈的电感无关。


8.根据权利要求6所述的磁致伸缩传感器，其特征在于：所述第一信号是第一交流电并且所述第二信号是直流电。


9.一种磁致伸缩传感器，其特征在于，所述磁致伸缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：DT卢，PT西皮拉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US