[發明專利]聲波轉矩傳感器

無效

• 申請號: 200680037394.1
• 申請日: 2006-08-07
• 公開（公告）號: CN101283247A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: J·Z·劉;S·L·班耶;S·J·馬吉;F·W·欣茨;R·J·哈斯肯;R·M·安德魯斯
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10;G01L5/22;G01L1/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉杰;魏軍

技術領域

實施例一般而言涉及傳感器裝置、系統和方法，具體而言涉及聲波扭感器裝置、系統和方法。實施例另外涉及無源聲波傳感器裝置，例如表面聲波(SAW)裝置以及測量各種結構的機械質量的傳感器。實施例另外涉及用于轉矩檢測的無線感測裝置。

背景技術

采用聲波元件來測量轉矩的無源傳感器在本領域中是公知的。轉矩測量裝置是一種新興技術，廣泛應用于汽車、運輸、鐵路及其它類似領域中以用于變速箱和底盤等用途，這僅僅是舉了幾個實例。聲波傳感器使用了機械波或聲波作為感測機制，聲波傳感器故此得名。當聲波傳播穿過材料的表面或者在材料表面上傳播時，對傳播路徑的特性的任何改變將影響波的速度、相位與/或幅值。

因工作于非常高的頻率，這些極高的質量值(高Q值)感測裝置可以利用詢問脈沖來無線地激勵，并且能夠測量諧振頻率響應，由此允許計算應變。通過使用恰當的打包(packaging)和算法從返回的信號推導出所感測特性的值，由此可以感測轉矩。這些裝置可成本有效地制造，非常穩定，并且與其20世紀的電阻計對應物相比提供了顯著更高的性能。

不同于傳統的絲式應變計，聲波轉矩傳感器可以機械地存儲能量。一旦被供應特定量的能量(例如，通過無線電頻率)，這些裝置可以工作而不需要笨重的振蕩器或者輔助電源。這種能力已經被利用于許多無線/無源感測操作，例如輪胎壓力傳感器、以及動力傳動系效率的優化。

當聲波裝置用于傳感器應用時，應用于叉指式換能器(IDT)的電脈沖的效果是致使該裝置用作換能器。電信號轉換成聲波，該聲波通過壓電基板傳輸到其它IDT。當聲波到達IDT時，該換能過程反向，產生電信號。該輸出信號具有特征諧振頻率，或者具有依賴于包括IDT間距的幾何結構的許多因素的延遲時間。由于IDT間距隨基板變形時的應變/應力而改變，通過測量聲波裝置頻率或延遲時間可以監視該條件的任何變化。

對通過使用聲波裝置來測量軸或其它轉矩傳輸元件中的轉矩的已知方法予以描述，該軸或其它轉矩傳輸元件可以使用粘合劑安裝在底座上且該聲波轉矩傳感器隨后永久焊接到該軸上。圖1說明現有技術的示例的側視圖，其中聲波轉矩裝置2永久焊接到可旋轉軸4上。注意，在圖1所示的現有技術配置中，只能通過破壞將聲波轉矩裝置2連接到可旋轉軸4的焊接來移除聲波轉矩裝置2，因此導致對聲波轉矩裝置2的損壞。本新設計旨在通過可以移除該轉矩裝置進行維修和替換的方式來附著該轉矩裝置。

概言之，本說明書中所公開的裝置和相關方法可以延長這些聲波轉矩傳感器的工作壽命，減小消費者的總成本，同時促進感測效率的提升。

發明內容

為了便于理解這些實施例所特有的創新特征，提供了下述發明內容，但該發明內容并非旨在成為全面的描述。通過整體上考慮整個說明書、權利要求書、附圖和摘要，可以全面地理解這些實施例的各個方面。

因此，這些實施例的一個方面是提供一種改進的扭轉感測裝置、系統和方法。

這些實施例的另一方面是提供一種轉矩測量裝置與/或系統，其可以可移除地附著以利于維修和替換。

這些實施例的又一方面是提供一種轉矩測量系統，其可以使用可變形狀的保持器(retainer)以及一個或更多相關連接器而被可移除地附著。

如此處所述，現在可以獲得前述方面和其它目的與優點。公開了一種轉矩測量系統，其包括可移除地附著到軸的聲波傳感器，其中利用該可變形狀保持器的該聲波裝置的移除，便于該轉矩測量裝置的維修和替換。取決于該轉矩檢測系統的設計考慮和具體目的，例如聲波諧振器、表面聲波延遲線、表面橫波以及表面聲波濾波器的其它聲波裝置也可以可移除地附著到該可旋轉軸。

附圖說明

附圖進一步說明了本發明，并與本發明的具體實施例一起用于解釋本發明的原理，其中貫穿各個圖示，相同的附圖標記用于表示相同的或者功能相似的元件，且附圖包括在說明書中并構成說明書的一部分。

圖1示出現有技術配置的側視圖，其中聲波轉矩裝置永久地焊接到可旋轉軸上；

圖2(a)示出根據優選實施例適于使用的聲波轉矩裝置的側視圖，其中該聲波轉矩裝置通過至少一個連接器和可變形狀保持器可移除地附著到可旋轉軸；

圖2(b)示出依據優選實施例的圖2(a)中所示的聲波轉矩裝置的分解圖；

圖3示出依據一個實施例可以實施的聲波轉矩裝置的側視圖，其中該聲波轉矩裝置通過粘合劑可移除地附著到可旋轉軸；

圖4示出依據優選實施例可以實施的多個聲波轉矩裝置的側視圖，其中該多個聲波轉矩裝置可移除地附著到由馬達動態激勵的可旋轉軸；