[发明专利]用于非接触式磁致伸缩传感器振摆补偿的方法和系统

说明书

一种用于测量传导目标材料中的应力的应力感测系统包括定位在所述传导目标材料附近的至少一个传感器。所述传感器被配置为测量所述传导目标材料中的应力并将指示所述测量的应力的信号传输到控制器。所述控制器与所述传感器通信耦合。所述控制器被配置为从所述传感器接收所述信号，确定所述信号中对应于所述传导目标材料的振摆的振摆部分，从所述振摆部分确定振摆图案波形，并且从所述信号中减去所述振摆图案波形。

背景技术

传导材料具有磁致伸缩性能，其导致材料在施加磁场的情况下改变形状，反之亦然。当施加力到传导材料时，材料的磁性能诸如磁导率改变。磁致伸缩传感器可以感测磁导率的变化，并且由于该变化与施加到传导材料的应力的量成比例，因此可以使用得到的测量结果计算应力的量。

靠近移动传导材料诸如旋转轴的固定磁致伸缩传感器感测在磁致伸缩传感器和传导材料(例如，机械振动)之间限定的气隙的磁导率，并且感测传导目标的传导材料性能(例如，振摆(runout))以及透磁率的变化。然而，由于施加到传导材料的应力导致的磁导率变化与传导材料的机械振动和振摆相比可能很小，使得难以精确测量传导材料中的应力。在一些情况下，振摆和/或机械振动导致信号噪声，该信号噪声可能具有大于应力信号振幅的振幅，从而完全遮蔽应力信号。

发明内容

本文描述的主题整体涉及传导材料中的应力感测，并且更具体地，涉及用于减少扭矩信号中可归因于振摆和机械振动的振摆和/或机械噪声的方法和系统。

在一个方面，提供了一种用于测量传导目标材料中的应力的应力感测系统。该应力感测系统包括定位在传导目标材料附近的至少一个传感器。该传感器被配置为测量传导目标材料中的应力并传输指示测量的应力的至少一个信号。该系统还包括与传感器通信耦合的至少一个控制器。该控制器被配置为从传感器接收应力信号，确定应力信号中对应于传导目标材料的振摆的振摆部分，从振摆部分确定振摆图案波形，并且从应力信号中减去振摆图案波形。

在另一方面，提供了一种用于减少应力感测系统的振摆和振动噪声的计算机实现的方法。该方法包括从至少一个应力传感器接收至少一个信号。该信号指示传导目标材料中的应力。另外，该方法包括确定信号中对应于传导目标材料的振摆的振摆部分。此外，该方法包括从振摆部分确定振摆图案波形，并且从应力信号中减去该振摆图案波形。

在又一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，其包括用于减少应力感测系统的振摆和振动噪声的计算机可执行指令。应力感测系统包括计算装置，其中当由计算装置执行时，计算机可执行指令使计算装置从至少一个应力传感器接收至少一个信号。该信号指示传导目标材料中的应力。计算机可执行指令使计算装置确定信号中对应于传导目标材料的振摆的振摆部分，并且从信号的振摆部分确定振摆图案波形。此外，计算机可执行指令使计算装置从信号中减去振摆图案波形。

附图说明

在参考附图阅读以下具体实施方式后，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的部分，其中：

图1是用于感测传导目标材料中引起的应力的示例性应力感测系统的示意图；

图2是由控制器从图1所示的应力感测系统的传感器头接收的示例性扭矩信号的示意曲线图；

图3是在重采样图2所示的扭矩信号的一部分之后的示例性同步振摆扭矩信号部分的示意曲线图；

图4是对图3所示的同步扭矩振摆信号进行平均之后的示例性时间同步平均的振摆图案的示意曲线图；

图5是零应力振摆图案波形和补偿扭矩信号波形的示意曲线图；

图6是第一补偿扭矩信号波形、第二补偿扭矩信号波形和平均补偿扭矩信号波形的示意图；

图7A 和图7B 是有助于从图2所示的扭矩信号减少或消除由于振摆和机械振动引起的信号噪声的示例性方法的框图；以及

图8是图1所示应力感测系统的控制器的框图。