[發明專利]力傳感器及其可靠性測試方法

在審

• 申請號: 201310385341.0
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103674400A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: B·布羅伊萊特;B·馬爾拉德
• 申請（專利權）人: 梅吉特股份有限公司
• 主分類號: G01L9/08
• 分類號: G01L9/08;G01L1/16;G01L25/00;G01L27/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦晨

技術領域

本發明涉及力傳感器，包括：具有在操作上連接至測量對象的用于生成對作用于測量對象上的力的測量信號的測量元件的換能器，以及配置用于彼此獨立地相互傳輸所述測量信號的相應信號的至少兩個傳輸通道。本發明還涉及用于振動和/或旋轉包括至少一個這樣的力傳感器的引擎的監測系統。本發明還涉及用于測試此類力傳感器的操作可靠性的方法。

背景技術

這樣的力傳感器可從EP0116810A1中了解。力傳感器通過包括兩個壓電換能器的加速計以及由作用于兩個換能器上的公共震動質量塊以及僅作用于一個換能器上的附加震動質量塊提供的測量對象來構造。兩個換能器的靈敏度以及作用于其上的慣性力被選擇，使得兩個換能器在加速力的作用之下各自傳遞相等的輸出信號。由于兩個換能器的靈敏度的匹配，相互對應的測量信號能夠被生成并且通過為每個換能器提供的各個傳輸通道來傳輸。

冗余的傳感器一般被用于其中需要很高的可靠性來進行特定的測量的應用中。冗余測量法包括比較相互對應的測量信號，特別是在給定時刻的參數相同的測量信號，以便提高測量的可靠性。為了進行該比較，理想情況下這兩個信號應當是相同的。

但是，在雙通道振動測量的特定情形中，實踐表明，要獲得完全相同的兩個單獨信號是很困難的，因為兩個力傳感器，特別是兩個加速計，無法精確地放置于引擎內的同一點上。由于該原因，根據EP0116810A1的所謂的雙加速計被研發出來，其中兩個分離的換能器元件被構造于一個公共的外殼之內。這種方法的冗余性包括公共的預加載系統、公共的震動質量塊，但是兩個分離的壓電換能器元件，每個通道一個。測量鏈（即，傳輸線纜和電荷放大器）的剩余部分被保持為分離的且完全隔離的傳輸通道。

但是，為了良好執行的系統，雙加速計的兩個傳輸通道必須精確匹配。該匹配包括性能特性，例如，靈敏度、頻率響應、電容和諧振。匹配常常使制造變得困難，并且它還需要利用大量的壓電元件以及耗時的換能器元件校準。同樣重要的是，溫度響應以及個體的長時間老化變得靠近在一起。因而，這樣的雙加速計的生產會是很昂貴的。信號的失配或者非足夠接近的匹配還會非常頻繁地引起誤報警。另外，這樣的器件的尺寸和重量還會在安裝于飛行器引擎上（其中優選為小的尺寸和重量）方面存在缺點。

本發明的一個目的是彌補上述不足中的至少一個，并且允許較容易地生產最初尋址的力傳感器，和/或允許減小其構造尺寸，和/或給力傳感器提供至少一個改進的操作特性，特別是有關其動態行為和/或溫度響應和/或頻率響應方面。本發明的另一目的是提供這樣的力傳感器的有利應用。本發明的另一個目的是提供用于測試此類力傳感器的操作可靠性的方法，特別是通過避免已知的力傳感器在操作方面的至少一個缺點。

這些目的中的至少一個通過根據權利要求1的力傳感器、根據權利要求16的監測系統以及根據權利要求17和18的測試方法來達到。從屬權利要求界定了優選的實施例。

發明內容

因此，在根據本發明的力傳感器中，至少兩個傳輸通道并行連接至同一換能器，使得在每個傳輸通道的輸出處的傳輸信號能夠被驗證。以此方式，能夠由在操作上連接到至少一個測量對象的同一換能器將與作用于測量對象上的力對應的相互對應的測量信號饋入傳輸通道之內，特別是在給定的時刻或者時間間隔。因而，在兩個傳輸通道內的測量信號能夠基于從換能器的同一測量元件得出的作用于測量對象上的力。由此，換能器優選地僅包括單個測量元件。

這具有能夠降低力傳感器的生產成本的經濟上的優點，因為所需換能器的數量能夠減少，并且相對附加的對應換能器的性能，換能器性質的相當復雜的匹配能夠省略。特別地，可能只需要換能器的單次校準，從而導致較低的成本以及較少的因兩個通道的失配所致的拒絕生產。而且，將不需要換能器性能與其余傳感器系統的匹配。特別地，在換能器中提供的測量元件可以不是特別高的質量的。例如，任何壓電材料都可以使用，特別是在其溫度響應方面具有相對較低的精度的材料。

而且，力傳感器的減小的尺寸和/或重量的結構優點能夠通過減少其組件的數量來獲得。所提出的根據本發明的力傳感器的結構特征還可以允許容易地翻新現有系統，特別是它們可以應用于已經存在的力傳感器的位置，其中將不需要改變傳感器和/或線纜的形式和配合。

同時，能夠保持或者甚至提高測量系統的高可靠性。特別地，在本發明的發明過程中已經認識到，僅將一個換能器用作這些傳輸通道的公共元件的操作優勢能夠補償或者甚至提高具有用于每個傳輸通道的單獨換能器的下降的冗余方面。