[發(fā)明專利]非接觸式磁致伸縮傳感器的對(duì)準(zhǔn)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811037991.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN109459078A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D.富爾克納;D.T.盧;L.特恩博;B.F.霍華德;T.科萬(wàn);B.鮑爾茲;D.奧康納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 本特利內(nèi)華達(dá)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01D18/00
• 分類號(hào): G01D18/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;閆小龍

本發(fā)明提供了用于對(duì)應(yīng)力傳感器組件進(jìn)行定位、定向和/或?qū)?zhǔn)的系統(tǒng)、方法和裝置。對(duì)應(yīng)于目標(biāo)中的應(yīng)力的原始應(yīng)力信號(hào)可以通過(guò)檢測(cè)行進(jìn)穿過(guò)所述目標(biāo)的磁通量來(lái)產(chǎn)生。所述原始應(yīng)力信號(hào)可以對(duì)所述傳感器相對(duì)于所述目標(biāo)的對(duì)準(zhǔn)敏感。為了使測(cè)量誤差最小化，所述應(yīng)力傳感器可以在測(cè)量應(yīng)力之前相對(duì)于所述目標(biāo)恰當(dāng)對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)傳感器可以涉及調(diào)節(jié)所述傳感器的偏航、俯仰和/或翻滾，測(cè)量所述原始應(yīng)力信號(hào)，衰減檢測(cè)到的磁通量，以及再次測(cè)量所述原始應(yīng)力信號(hào)。在所述應(yīng)力傳感器被恰當(dāng)對(duì)準(zhǔn)后，所述傳感器與目標(biāo)表面之間間隙的尺寸變化可以造成所述原始應(yīng)力信號(hào)出現(xiàn)大致相等的變化。

背景技術(shù)

鐵磁材料可以具有磁致伸縮性質(zhì)，這類性質(zhì)可以致使鐵磁材料在存在施加的磁場(chǎng)時(shí)改變形狀。反之也可以成立。向?qū)щ姴牧鲜┘討?yīng)力時(shí)，材料的磁性質(zhì),諸如磁導(dǎo)率(magnetic permeability),可以改變。磁致伸縮傳感器是非接觸式傳感器，可以包括被配置為感測(cè)磁導(dǎo)率變化的感測(cè)元件，并且由于磁導(dǎo)率變化可以與施加至導(dǎo)電材料的應(yīng)力量成比例，所以得到的測(cè)量結(jié)果可以用來(lái)計(jì)算應(yīng)力量。

但是，由于向?qū)щ姴牧鲜┘討?yīng)力而產(chǎn)生的磁導(dǎo)率變化可能很小。為了便于測(cè)量很小的磁導(dǎo)率變化，在計(jì)算向目標(biāo)施加的應(yīng)力時(shí)，可能需要考慮由于磁致伸縮傳感器的感測(cè)元件與目標(biāo)之間的間隙距離而引起的測(cè)量誤差。作為一個(gè)實(shí)例，可以手動(dòng)將磁致伸縮傳感器與目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)，并且可以用儀表設(shè)定該間隙距離。然而，這種手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)可能導(dǎo)致目標(biāo)與每個(gè)感測(cè)元件之間的間隙存在差異，因此可能無(wú)法恰當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償該間隙距離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了用于將應(yīng)力傳感器相對(duì)于目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)、裝置和方法。在一個(gè)方面，提供了一種傳感器組件，該組件包括傳感器和衰減元件(attenuation element)。傳感器可以包括驅(qū)動(dòng)元件，該驅(qū)動(dòng)元件可以被配置為產(chǎn)生第一磁場(chǎng)和對(duì)應(yīng)的第一磁通量。第一磁通量可以穿過(guò)驅(qū)動(dòng)元件與目標(biāo)表面之間的第一間隙距離，然后穿過(guò)目標(biāo)。傳感器還可以包括至少一個(gè)檢測(cè)元件，該檢測(cè)元件可以被配置為檢測(cè)第一磁通量的一部分。衰減元件可以被配置為在無(wú)需使該傳感器相對(duì)于目標(biāo)軸向平移(axially translating)的情況下，允許第一磁通量的檢測(cè)到的部分得到選擇性調(diào)節(jié)。

該傳感器組件能夠以多種方式變化。例如，衰減元件的位置可以相對(duì)于傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得改變?cè)撍p元件的位置可以改變第一磁通量的檢測(cè)到的部分。作為另一個(gè)實(shí)例，衰減元件可以是設(shè)置在傳感器周圍的套管，并且傳感器組件可以被配置為隨著衰減元件朝目標(biāo)移動(dòng)而增大衰減量。作為又一個(gè)實(shí)例，衰減元件可以是設(shè)置在傳感器與目標(biāo)之間的一塊板。

在一項(xiàng)具體實(shí)施中，衰減元件可以設(shè)置在傳感器的至少一部分周圍。衰減元件可以包括至少一個(gè)導(dǎo)電元件(conductive element)，該導(dǎo)電元件可以被配置為產(chǎn)生第二磁場(chǎng)，該第二磁場(chǎng)可以與第一磁場(chǎng)的一部分相互作用，從而調(diào)節(jié)第一磁通量的檢測(cè)到的部分的量值。在某些方面，第二磁場(chǎng)可以由流過(guò)至少一個(gè)導(dǎo)電元件的交流電產(chǎn)生。第二磁場(chǎng)可以衰減第一磁場(chǎng)的一部分，從而衰減第一磁通量的檢測(cè)到的部分。在一些實(shí)施方案中，衰減元件的至少一個(gè)導(dǎo)電元件可以被配置為與第一磁場(chǎng)耦合。該傳感器組件還可以包括電阻器，該電阻器可以與導(dǎo)電元件并聯(lián)耦合。該電阻器的電阻可以是可變的，使得調(diào)節(jié)電阻器的電阻可以調(diào)節(jié)第二磁場(chǎng)的量值，從而調(diào)節(jié)第一磁通量的檢測(cè)到的部分的量值。此外，衰減元件可以被配置為隨著電阻器的電阻減小而越來(lái)越多地衰減第一磁通量的檢測(cè)到的部分。

在一些實(shí)施方案中，衰減元件的至少一個(gè)導(dǎo)電元件可以被配置為接收可選擇性調(diào)節(jié)的交流電衰減信號(hào)，以產(chǎn)生流過(guò)至少一個(gè)導(dǎo)電元件的交流電。衰減元件可以被配置為當(dāng)?shù)诙艌?chǎng)的相位與第一磁場(chǎng)的相位異相時(shí)衰減第一磁通量的檢測(cè)到的部分。衰減元件可以被配置為當(dāng)?shù)诙艌?chǎng)的相位與第一磁場(chǎng)的相位同相時(shí)放大第一磁通量的檢測(cè)到的部分。