CN104216313A - 用于过热检测系统事件位置的系统和方法 - Google Patents

Abstract

实施方案涉及用于提高过热、短路以及开路事件的相对位置识别的系统。所述系统通过使用下列中的任一个或组合来实现所述提高：实施新的计算公式，确定并实施外部偏移值，以及确定并实施内部偏移值。

Description

用于过热检测系统事件位置的系统和方法

发明内容

根据各个实施方案，公开一种系统。所述系统包括：传感元件，其包括内导线、导电外管以及置于内导线与导电外管之间的填充物，其中填充物的电阻在指示过热事件的温度下降低，其中传感元件包括回路开始电连接器和回路结束电连接器中的至少一个；以及电子控制器，其包括回路开始端口和回路结束端口中的至少一个，电子控制器被配置成电连接到回路开始电连接器和回路结束电连接器中的至少一个，电子控制器包括被配置成存储内部偏移值的至少一个非易失性存储器，所述内部偏移值表明针对回路开始读数和回路结束读数中的至少一个，由于内部控制器电路变化而产生的误差，其中电子控制器被配置成使用内部偏移值和公式                                                来确定传感元件中的事件的相对位置，其中V _s 表示在回路开始位置检测到的电压，且V _e 表示在回路结束位置检测到的电压。

上述实施方案的各个任选特征包括下列特征。至少一个非易失性存储器可被配置成存储与传感元件相关联的驱动值，其中电子控制器被配置成将具有基于驱动值的安培数的驱动电流提供给传感元件。电子控制器可被配置成确定外部偏移值，所述外部偏移值表明针对感应回路开始事件和感应回路结束事件中的至少一个，由于外部电路变化而产生的误差，其中电子控制器进一步被配置成使用外部偏移值来确定传感元件中的事件的相对位置。系统可包括可串联连接的多个传感元件。系统可被安装在飞机中。系统可进一步被配置成报告过热事件、短路事件以及开路事件。电子控制器可进一步包括回路开始端口、回路结束端口以及耦接到回路开始端口和回路结束端口的多路复用器。

根据各个实施方案，公开一种系统。所述系统包括：传感元件，其包括内导线、导电外管以及置于内导线与导电外管之间的填充物，其中填充物的电阻在指示过热事件的温度下降低，其中传感元件包括回路开始电连接器和回路结束电连接器中的至少一个；以及电子控制器，其包括回路开始端口和回路结束端口中的至少一个，电子控制器被配置成电连接到回路开始电连接器和回路结束电连接器中的至少一个，电子控制器包括被配置成存储与传感元件相关联的驱动值的至少一个非易失性存储器，其中电子控制器被配置成将具有基于驱动值的安培数的驱动电流提供给传感元件，其中电子控制器被配置成使用公式来确定传感元件中的事件的相对位置，其中V _s 表示在回路开始位置检测到的电压，且V _e 表示在回路结束位置检测到的电压。

上述实施方案的各个任选特征包括下列特征。至少一个非易失性存储器可被配置成存储外部偏移值，所述外部偏移值表明针对感应回路开始事件和感应回路结束事件中的至少一个，由于外部电路变化而产生的误差，其中电子控制器被配置成使用外部偏移值来确定传感元件中的事件的相对位置。电子控制器可被配置成存储内部偏移值，所述内部偏移值表明针对回路开始读数和回路结束读数中的至少一个，由于内部控制器电路变化而产生的误差，其中电子控制器进一步被配置成使用内部偏移值来确定传感元件中的事件的相对位置。系统可进一步包括可串联连接的多个传感元件。系统可被安装在飞机中。系统可进一步被配置成报告过热事件、短路事件以及开路事件。电子控制器可进一步包括回路开始端口、回路结束端口以及耦接到回路开始端口和回路结束端口的多路复用器。

根据各个实施方案，公开一种系统。所述系统包括：传感元件，其包括内导线、导电外管以及置于内导线与导电外管之间的填充物，其中填充物的电阻在指示过热事件的温度下降低，其中传感元件包括回路开始电连接器和回路结束电连接器中的至少一个；以及电子控制器，其包括回路开始端口和回路结束端口中的至少一个，电子控制器被配置成电连接到回路开始电连接器和回路结束电连接器中的至少一个，电子控制器包括被配置成存储与传感元件相关联的驱动值以及内部偏移值的至少一个非易失性存储器，所述内部偏移值表明针对回路开始读数和回路结束读数中的至少一个，由于内部控制器电路变化而产生的误差，其中电子控制器被配置成将具有基于驱动值的安培数的驱动电流提供给传感元件，其中电子控制器被配置成使用内部偏移值来确定传感元件中的事件的相对位置。

上述实施方案的各个任选特征包括下列特征。至少一个非易失性存储器可被配置成存储外部偏移值，所述外部偏移值表明针对感应回路开始事件和感应回路结束事件中的至少一个，由于外部电路变化而产生的误差，其中电子控制器进一步被配置成使用外部偏移值来确定传感元件中的事件的相对位置。电子控制器可进一步被配置成使用内部偏移值、外部偏移值和公式来确定传感元件中的事件的相对位置，其中V _s 表示在回路开始位置检测到的电压，且V _e 表示在回路结束位置检测到的电压。系统可进一步包括可串联连接的多个传感元件。系统可被安装在飞机中。系统可进一步被配置成报告过热事件、短路事件以及开路事件。电子控制器可进一步包括回路开始端口、回路结束端口以及耦接到回路开始端口和回路结束端口的多路复用器。

附图说明

附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，图示了本教导的实施方案，并与具体说明一起解释本教导的原理。具体而言：

图1是根据各个实施方案的系统的示意图。

具体实施方式

本发明的各个实施方案包括用于提高检测系统中的过热、短路以及开路事件的相对位置报告的技术。这些技术包括使用新公式来确定相对位置、确定并使用偏移量来说明由于内部控制器电路变化而产生的误差，以及确定并使用偏移量来说明由于外部安装变化而产生的误差。详细解释如下。

图1是根据各个实施方案的系统的示意图。所述系统包括传感元件102。传感元件102包括内导线106和外管104。内导线106和外管104可由耐热合金（例如，因科镍625）构成。在一些实施方式中，内导线106由镍铬合金构成，而外管104由因科镍625构成。

传感元件102可在一端或两端包括电连接器。电连接器可被配置成准许传感元件102有效而牢固地连接到电子系统。例如，电连接器可被配置成使得它们单独连接内导线106和外管104。

热敏材料置于内导线106与外管104之间。热敏材料可在暴露于足够高的温度时改变电阻。在一些实施方案中，所述热敏材料是共晶盐，在暴露于足够高的温度时会熔化并导电。内导线106与外管104之间的热敏材料可包括粗碎玻璃或陶瓷基体，共晶盐被吸入到所述基体中。

传感元件102电连接到开关108（例如，使用电连接器）。在一些实施方式中，传感元件102先串联连接到一个或多个额外的传感元件，然后再连接到开关108。例如，开关108可为电子多路复用器，其能够（例如）使用时分多路复用来多路复用信号。使用多路复用器可最小化控制器事件位置设计。

开关108连接到放大器110，所述放大器110将来自信号源的正弦信号放大并将放大的信号提供给开关108。例如，在6伏RMS下，所述信号可为（例如）3 KHz。信号的增益或电流可以由控制器调整，以实现传感元件的不同配置。由放大器110提供的信号在本文中称为“回路信号”。

开关108进一步连接到AC到DC转换器112的输入端。在一些实施方式中，AC到DC转换器可包括惠斯通电桥（Wheatstone bridge）。AC到DC转换器112的输出端连接到DC到数字转换器114的输入端。DC到数字转换器114可将DC电压电平转换成其二进制表示。在一些实施方式中，DC到数字转换器114将零伏与5伏之间的电压电平以线性方式转换成11位二进制表示。DC到数字转换器114的输出端连接到定标器116的输入端。定标器116接受来自DC到数字转换器114的二进制信号，并以线性方式将其转换成零与100之间用数字表示的（例如，分数或百分数）值。定标器116的输出端设在输出端118处。输出端118可连接到控制逻辑，例如，被配置成执行本文中所公开的技术的微控制器。输出端118或控制逻辑可以可操作方式耦接到显示器，所述显示器可显示短路、开路以及过热事件的发生和相对位置。

在一些实施方式中，传感元件102可连接到控制器单元，其中零个或多个额外的传感元件串联连接。在此类实施方式中，开关108、放大器110、AC到DC转换器112、DC到数字转换器114以及定标器116可被包括在控制器单元中。控制器单元可包括控制逻辑，例如，微控制器，其被配置成执行本文中所论述的操作。在一些实施方案中，控制器单元可容纳多个回路，每个回路均包括一个或多个传感元件。也就是说，一些实施方案包括具有足够处理多个回路的电路的控制器。此外，一些实施方案将回路信号提供给回路起点和回路终点两者，而一些实施方案将回路信号提供给回路起点或回路终点中的任一个。因此，术语“回路”涵盖拓扑圆和拓扑线段两者。

在操作中，图1的系统能够检测并提供在沿着传感元件102的长度的任何点处发生的事件的位置信息。本文中所使用的“事件”可以是开路、短路或过热。例如，图1的系统可被安装在飞机（例如，在飞机机翼中）、地面车辆、船舶中，或在固定基础装置，例如，隧道或管道中。一般而言，图1的系统可被安装在检修时间和花费准予系统检测事件位置的任何地方。

图1额外示意性地描绘了过热事件120。在此类事件期间，内导线106经由热敏材料而电耦接到外管104。因此，过热事件120表现为沿着传感元件102的长度的位置在内导线106与外管104之间的短路。图1相应示意性地描绘过热事件120，似乎内导线106被转向以接触外管106一样，但这实际上并非过热事件的情况；相反，在过热事件120下，内导线106通过热敏材料以导电方式耦接到外管104。尽管如此，过热事件和短路事件具有基本相同的电特性。因此，一些实施方案在报告检测到过热事件和短路事件时并未区分此类事件。

通过确定回路开始位置和回路结束位置处的内导线106与外管104之间的电压差，本文中所公开的技术可检测过热事件和短路事件的相对位置。当系统被安装在飞机中时，“回路开始”位置和“回路结束”位置可位于（例如）相应控制器的航空电子设备架连接器处。本文中所使用的术语“V _s ”表示回路开始位置处的内导线106与外管104之间的电压差，而术语“V _e ”表示回路结束位置处的内导线106与外管104之间的电压差。在一些实施方案中，过热事件的相对位置可根据等式1来确定：

                               （1）

在等式1中，V _s 和V _e 如上文所论述，且L表示沿着确定已发生事件的一个或多个传感元件的回路的相对位置。一般而言，L的值可以介于零与一之间，包括零和一。L的值可表示发生事件的此类回路的长度的比例。例如，接近零的值表明事件发生在或接近回路开始位置，而值一表明事件发生在或接近回路结束位置。

开路事件的位置可采用类似方式确定。对于开路事件而言，要考虑回路开始位置和回路结束位置处的阻抗。由于放大器110提供的信号是交流电，因此，此类阻抗与此类位置处的电压相对应。因此，等式1可用于确定开路事件以及短路和过热事件的位置。然而，通过考虑内导线106与外管104之间的电压电位幅值，控制器可一方面区分短路和过热事件，以及另一方面，开路事件。

相对于现有技术而言，使用等式1来确定事件位置具有某些优势。一些现有技术使用等式2，如下。  

                             （2）

然而，对于回路开始位置附近的事件而言，等式2可能产生错误的结果。具体而言，在回路开始位置附近，例如，回路距离的前20%，信噪比可相对较小。这会将明显的误差引入到使用等式2的现有技术系统中。通过使用V _e 的更大信号值来缓和回路开始位置附近的低信噪比，等式1校正这些类型的误差。

本文中所公开的另一技术可减少因控制器中的内部电路变化而产生的误差。也就是说，控制器包括具有相关误差容限的电子组件。尽管如此，即使组件在它们规定的容许值内，此类变化的累积结果仍可导致控制器产生不准确的事件读数，尤其是在回路开始位置和回路结束位置附近的那些。在回路结束位置附近，例如，距离的最后20%，回路信号可能并未适当偏压，无法达到DC到数字转换器114的满刻度范围（full scale range）。如果信号欠驱动，那么它将无法达到定标器116的满结束范围（full end range）。如果信号过驱动，那么它将使DC到数字转换器114饱和，即使事件并不在回路结束附近也是如此。类似的考虑应用于回路开始位置附近的事件。

为了减少因控制器中的内部电路变化而产生的误差，一些实施方案在制造控制器时便测量并存储内部误差信息。所述信息可以存储在控制器的非易失性存储器（例如，闪存）中。一旦安装控制器的相关内部电路，通过模拟事件（例如，短路事件），以及测量控制器或控制器组件的输出端，可确定所述信息。测量的可以是，例如，AC到DC转换器112、DC到数字转换器114或定标器118中的任一个的输出端。测量值可与预期值相比较，且差值可被存储在非易失性存储器中。一旦被存储，控制器便可将值用作偏移量，例如，用于输出端118。因此，这种技术可改良因控制器中的内部电路变化而引入的误差。

本文中所公开的另一技术可用于校正因使用回路信号的次优增益而引入的误差。因此，对于一些实施方案而言，所述技术包括用足够为每个连接的回路选择回路信号增益的信息来对控制器进行编程。每个回路可具有不同的电阻，例如，10-100 Ω。因此，不同的回路信号电流可用于每个回路，使得每个回路在事件期间提供适当的V _s 和V _e 值，例如，足够达到AC到DC转换器112输出的整个范围的值的值。可用与连接到控制器的每个回路相关联的值对控制器进行编程。每个值可足以规定与相关联的回路一起使用的电流、增益或电偏压。这些值可以存储在控制器的非易失性存储器，例如，闪存中。在一些实施方案中，提前知道将由具体控制器使用的回路，例如，用于安装在飞机中的控制器。因此，在制造时，例如，控制器可用适合于已知回路的值进行编程。这种技术改进了利用固定增益值集并且基于测量的电阻值来分配各个增益的现有技术。此类现有技术可能无法提供足够细粒度的增益值来达到整个范围的输出值。

本文中所公开的另一技术可用于减少因安装参数的差异而产生的误差。例如，实施方案可被安装在飞机中。在此类实施方案中，传感元件与控制器之间的电连接可借助特定飞机特有的接线，其中所述接线被安装在所述飞机中。每个飞机中的接线是不同的，例如，具有不同长度和不同的对应电阻。回路信号增益应相应变化。

因此，在安装之后，一些实施方案可存储表明安装特有变化的值，并且将此类值用作偏移量。例如，此类值可被存储在控制器的非易失性存储器中，例如，存储在闪存中。每个值可足以指定与相关联的回路一起使用的电流、增益或电偏压。在一些实施方案中，控制器可进入校准模式，以便发现并存储偏移值。针对每个附接的回路，校准模式可模拟回路开始位置和回路结束位置处的事件。在此类事件期间，控制器可确定其收集的数据是否指示准确位置。如果不是的话，控制器可计算每个回路的偏移量，以说明安装参数的差异并存储此类值，如所论述。响应于实际事件，与并不考虑各个安装特性的现有技术相比，控制器可利用偏移值来调整其位置数据，以提高其准确性。

上述描述是说明性的，而且本领域的技术人员可想到配置和实施方式的变化。描述为单数或合并的其它资源在实施方案中可为复数或分散，而且描述为多个或分散的资源在实施方案中可以结合。因此，本发明的范围意图由所附权利要求书限定。

Claims (14)

1.一种系统，其包括：

传感元件，其包括内导线、导电外管以及置于所述内导线与所述导电外管之间的填充物，其中所述填充物的电阻在指示过热事件的温度下降低，其中所述传感元件包括回路开始电连接器和回路结束电连接器中的至少一个；以及

电子控制器，其包括回路开始端口和回路结束端口中的至少一个，所述电子控制器被配置成电连接到所述回路开始电连接器和所述回路结束电连接器中的至少一个，所述电子控制器包括被配置成存储内部偏移值的至少一个非易失性存储器，所述内部偏移值表明针对回路开始读数和回路结束读数中的至少一个，由于内部控制器电路变化而产生的误差，其中所述电子控制器被配置成使用所述内部偏移值和公式                                                来确定所述传感元件中的事件的相对位置，其中V _s 表示在回路开始位置检测到的电压，且V _e 表示在回路结束位置检测到的电压。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个非易失性存储器被配置成存储与所述传感元件相关联的驱动值，其中所述电子控制器被配置成将具有基于所述驱动值的安培数的驱动电流提供给所述传感元件。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电子控制器被配置成确定外部偏移值，所述外部偏移值表明针对感应回路开始事件和感应回路结束事件中的至少一个，由于外部电路变化而产生的误差，其中所述电子控制器进一步被配置成使用所述外部偏移值来确定所述传感元件中的事件的相对位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括可串联连接的多个传感元件。

5.根据权利要求1所述的系统，其被安装在飞机中。

6.根据权利要求1所述的系统，其进一步被配置成报告过热事件、短路事件以及开路事件。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述电子控制器进一步包括回路开始端口、回路结束端口以及耦接到所述回路开始端口和回路结束端口的多路复用器。

8.一种系统，其包括：

传感元件，其包括内导线、导电外管以及置于所述内导线与所述导电外管之间的填充物，其中所述填充物的电阻在指示过热事件的温度下降低，其中所述传感元件包括回路开始电连接器和回路结束电连接器中的至少一个；以及

电子控制器，其包括回路开始端口和回路结束端口中的至少一个，所述电子控制器被配置成电连接到所述回路开始电连接器和所述回路结束电连接器中的至少一个，所述电子控制器包括被配置成存储与所述传感元件相关联的驱动值的至少一个非易失性存储器，其中所述电子控制器被配置成将具有基于所述驱动值的安培数的驱动电流提供给所述传感元件，其中所述电子控制器被配置成使用公式来确定所述传感元件中的事件的相对位置，其中V _s 表示在回路开始位置检测到的电压，且V _e 表示在回路结束位置检测到的电压。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个非易失性存储器被配置成存储外部偏移值，所述外部偏移值表明针对感应回路开始事件和感应回路结束事件中的至少一个，由于外部电路变化而产生的误差，其中所述电子控制器被配置成使用所述外部偏移值来确定所述传感元件中的事件的相对位置。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述电子控制器被配置成存储内部偏移值，所述内部偏移值表明针对回路开始读数和回路结束读数中的至少一个，由于内部控制器电路变化而产生的误差，其中所述电子控制器进一步被配置成使用所述内部偏移值来确定所述传感元件中的事件的相对位置。

11.根据权利要求8所述的系统，其进一步包括可串联连接的多个传感元件。

12.根据权利要求8所述的系统，其被安装在飞机中。

13.根据权利要求8所述的系统，其进一步被配置成报告过热事件、短路事件以及开路事件。

14.根据权利要求8所述的系统，其中所述电子控制器进一步包括回路开始端口、回路结束端口以及耦接到所述回路开始端口和回路结束端口的多路复用器。