CN107884099A - 校正装置、校正方法及测量系统 - Google Patents

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Abstract

一种校正装置用于校正磁致伸缩传感器,其中,所述磁致伸缩传感器用于测量一物体且其包括与该物体相邻的传感元件。所述校正装置包括估算装置和修正器。所述估算装置被配置成基于所述磁致伸缩传感器的几何信息、激励信号和输出信号,及所述物体的几何信息,估算所述传感元件与所述物体间的间隙及所述物体的温度的至少其中之一,以得到估算间隙和估算温度的至少其中之一。所述修正器被配置成基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,减少所述间隙和所述温度的至少其中之一的变化对于所述磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号。

Description

校正装置、校正方法及测量系统
技术领域
本发明公开的实施方式涉及用于校正磁致伸缩传感器的校正装置及校正方法,特别涉及包括该校正装置的测量系统。
背景技术
磁致伸缩传感器通过向物体内部引入磁场的方法,来测量物体的应力或扭矩,这是因为物体的磁导率会随所施加的应力或扭矩的改变而改变。通常地,磁致伸缩传感器接收激励信号以产生磁场,并将所述磁场引入物体内部。然后,所述磁致伸缩传感器输出表征应力或扭矩的输出信号。一些关键因素,如:所述磁致伸缩传感器和所述物体间的磁隙、所述物体的温度和所述物体的特性跳变(Runout)会影响所述磁致伸缩传感器的输出信号,所以,磁隙、温度的变化和特性跳变会给最终的测量结果带来很大的误差。
现有的磁致伸缩传感器就存在因磁隙、温度的变化或特性跳变所带来的测量精度低的问题。
因此,有必要提供一种新的用于校正磁致伸缩传感器的校正装置和校正方法及包括所述校正装置的测量系统,以解决如上所述的至少一个问题。
发明内容
一种校正装置用于校正磁致伸缩传感器,其中,所述磁致伸缩传感器用于测量一物体,且其包括与该物体相邻的传感元件。所述校正装置包括估算装置和修正器。所述估算装置被配置成基于所述磁致伸缩传感器的几何信息、激励信号和输出信号,及所述物体的几何信息,估算所述传感元件与所述物体间的间隙及所述物体的温度的至少其中之一,以得到估算间隙和估算温度的至少其中之一。所述修正器被配置成基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,减少所述间隙和所述温度的至少其中之一的变化对于所述磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号。
一种用于测量物体的测量系统包括磁致伸缩传感器、估算装置、修正器和计算器。所述磁致伸缩传感器包括与所述物体相邻的传感元件。所述估算装置被配置成基于所述磁致伸缩传感器的几何信息、激励信号和输出信号,及所述物体的几何信息,估算所述传感元件与所述物体间的间隙及所述物体的温度的至少其中之一,以得到估算间隙和估算温度的至少其中之一。所述修正器被配置成基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,减少所述间隙和所述温度的至少其中之一的变化对于所述磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号。所述计算器被配置成基于所述修正后的输出信号来计算所述物体的应力、扭矩和转速的至少其中之一。
一种校正方法用于校正磁致伸缩传感器,其中,该磁致伸缩传感器用于测量一物体,且其包括与该物体相邻的传感元件。所述校正方法包括:基于所述磁致伸缩传感器的几何信息、激励信号和输出信号,及所述物体的几何信息来估算所述传感元件与所述物体间的间隙及所述物体的温度的至少其中之一,以得到估算间隙和估算温度的至少其中之一;基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一来减少所述间隙和所述温度的至少其中之一的变化对于所述磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时,本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解,在附图中,相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件,其中:
图1为根据本发明的一具体实施方式的测量系统的示意图;
图2为根据本发明的另一具体实施方式的测量系统的示意图;
图3为根据本发明的又一具体实施方式的测量系统的示意图;
图4为根据本发明的一具体实施方式的用于校正磁致伸缩传感器的校正方法的流程示意图;及
图5为根据本发明的另一具体实施方式的用于校正磁致伸缩传感器的校正方法的流程示意图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题,下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中,本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。
除非另作定义,本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件,并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。
本发明的实施例涉及一种测量系统,其用于测量物体的应力、扭矩和转速的至少其中之一。所述测量系统有自校准功能且可达到较高的测量精度。
图1是根据本发明一具体实施方式的测量系统100的示意图,该测量系统100用于测量物体900。参照图1,测量系统100包括磁致伸缩传感器110、校正装置120和计算器150。
磁致伸缩传感器110接收激励信号201来产生磁场,并输出表征物体应力和扭矩的输出信号202。该磁致伸缩传感器110包括与物体900相邻的传感元件,且在物体900和传感元件110之间存在一间隙19。物体900可包括轴、联轴器或其组合,且物体900具有一温度。间隙19和物体的温度在测量过程中可能会发生变化,这就会给输出信号202引入误差。
校正装置120耦合于磁致伸缩传感器110,用于校正磁致伸缩传感器110的输出信号202,以减少由间隙和温度的至少其中之一的变化引起的误差,从而提高测量精度。如图1所示,该校正装置120包括估算装置130和修正器140。
估算装置130被配置成基于磁致伸缩传感器110的激励信号201和输出信号202、物体的几何信息203及磁致伸缩传感器的几何信息204,来估算间隙19和温度的至少其中之一,从而至少得到估算间隙和估算温度的至少其中之一206。物体的几何信息203可包括物体900的形状和尺寸的至少其中之一。在一些实施例中,物体900包括轴,则其几何信息203包括该轴的直径。磁致伸缩传感器的几何信息204可包括传感元件的尺寸和形状的至少其中之一。
在一些实施例中,激励信号201包括具有频率和幅值的交流激励信号。输出信号202包括交流电压信号,其在每个时刻具有一瞬时幅值和一瞬时相位。测量系统100还包括锁相检测器170,其用于检测该交流电压信号的瞬时相位和瞬时幅值。锁相检测器170接收磁致伸缩传感器的激励信号201和输出信号202,并输出所述输出信号的瞬时幅值和瞬时相位。输出信号的幅值和相位通常被称为该输出信号的阻抗205。估算装置130被配置成基于交流激励信号的频率和幅值,交流电压信号的瞬时幅值和瞬时相位(即:瞬时阻抗205),以及物体和传感元件的几何信息,来估算瞬时间隙和瞬时温度的至少其中之一。该交流激励信号可能包括交流电流信号或者交流电压信号。
如上所述,估算装置130接收磁致伸缩传感器110的激励信号201和输出信号202、物体的几何信息203及磁致伸缩传感器的几何信息204(称为“估算输入”),且输出间隙和温度的至少其中之一(称为“估算输出”)。在一些实施例中,估算装置130基于一算法来估算间隙19和温度的至少其中之一。该算法表征估算输入和估算输出之间的关系。该算法可能包括:线性模型、非线性模型、基于物理模型的算法、基于数据驱动模型的算法或其任意组合。该算法还可能包括:最优回归模型、神经网络模型、物理逆模型、扩展卡尔曼滤波器(EKF)、无迹卡尔曼滤波器(UKF)或其任意组合。扩展卡尔曼滤波器(EKF)或无迹卡尔曼滤波器(UKF)为非线性算法,其用来基于系统的物理模型、输入信号和输出信号来估算目标量;其中,所述物理模型是基于电磁原理,以及物体和磁致伸缩传感器的几何信息来构建的。估算装置130也可能包括具有相似功能的其他估算设备。
修正器140被配置成基于估算间隙和估算温度的至少其中之一206,来减小或甚至消除对于磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号;其中,该影响由间隙和温度的至少其中之一的变化所引起。修正器14能够实时减小或消除该影响,这样,输出信号202能够基本上独立于间隙或者温度的任何变化,不受其影响。
继续参照图1,修正器140包括第一调节器,其被配置成基于估算间隙和估算温度的至少其中之一206,来调整激励信号201。具体地,该第一调节器140包括第一补偿量计算器141和第一补偿器142。该第一补偿量计算器141被配置成基于估算间隙和估算温度的至少其中之一206来计算激励信号补偿量207;而第一补偿器142被配置成根据所述激励信号补偿量207来补偿所述激励信号201。在一些实施例中,激励信号补偿量207包括幅值补偿量和频率补偿量。第一补偿器142根据幅值补偿量和频率补偿量,来分别补偿激励信号的幅值和频率。在一些实施例中,第一补偿器142包括加法器或减法器。
计算器150被配置成基于修正后的输出信号来计算物体的应力208和扭矩209的至少其中之一。在一些实施例中,物体在测量过程中处于旋转的状态,计算器150被配置成基于修正后的输出信号,来计算物体的转速210。在图1所示的一些实施例中,计算器150被配置成基于修正后输出信号的阻抗205,来计算物体的应力208、扭矩209和转速210。
图2是根据本发明另一具体实施方式的测量系统300的示意图。参照图2,该测量系统包括磁致伸缩传感器310、校正装置320、计算器350和锁相检测器370,它们与测量系统100中的对应元件相类似。
磁致伸缩传感器310与一物体(未示出)相邻,并包括多个传感元件(未示出),这些传感元件分别输出多个输出信号402,且每个传感元件与物体间存在一间隙。每个输出信号中包括共模分量,这种共模分量会在测量结果中引入误差,其中,所述测量结果包括物体的应力、扭矩和转速的至少其中之一。
锁相检测器370被配置成接收磁致伸缩传感器的激励信号401和输出信号402,来检测每个输出信号的阻抗412。这里提到的阻抗是指输出信号的相位和幅值。
测量系统300进一步包括共模抑制装置360。该共模抑制装置360接收共模抑制信号411,并被配置成基于共模抑制信号411来抑制该多个输出信号中的共模分量。共模抑制信号411可包括应用于输出信号的比例系数和偏差补偿量。在图2所示的实施例中,共模抑制装置360接收来自锁相检测器370的输出信号阻抗412,并输出经处理的输出信号413,该经处理的输出信号中不包含共模分量。
计算器350被配置成基于输出信号402来计算物体的应力408、扭矩409和转速410的至少其中之一。在图2所示的实施例中,计算器350接收经处理的输出信号413并输出物体的应力408、扭矩409和转速410。
校正装置320包括估算装置330和修正器340。该估算装置330被配置基于磁致伸缩传感器310的激励信号401和多个输出信号402,物体和磁致伸缩传感器的几何信息403、404,来估算多个间隙和温度的至少其中之一,以得到多个估算间隙和估算温度的至少其中之一406。磁致伸缩传感器的几何信息404包括传感元件的数量及其排布方式,及每个传感元件的尺寸和形状。在图2所示的实施例中,估算装置330接收激励信号401、多个输出信号的阻抗412以及物体和磁致伸缩传感器的几何信息403、404,输出多个估算间隙和估算温度的至少其中之一406。
修正器340被配置成基于多个估算间隙和估算温度的至少其中之一406,来减小或甚至消除间隙和温度的至少其中之一的变化对磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号。
特别地,修正器340包括第一调节器341和第二调节器344。该第一调节器341被配置成基于多个估算间隙和估算温度的至少其中之一406来调节激励信号401。第一调节器341包括第一补偿量计算器342和第一补偿器343,其与图1所示的第一补偿量计算器141和第一补偿器142有类似的功能,这里将不再赘述。
第二调节器344被配置成基于多个估算间隙和估算温度的至少其中之一406来调整共模抑制信号411。第二调节器344包括第二补偿计算器345和第二补偿器346。该第二补偿计算器345被配置成基于多个估算间隙和估算温度的至少其中之一406来计算共模抑制信号补偿量405。而第二补偿器346被配置成根据共模抑制信号补偿量405来补偿共模抑制信号411,从而获得修正后的共模抑制信号。然后,共模抑制装置360基于修正后的共模抑制信号来抑制多个输出信号中的共模分量。在一些实施例中,第一和第二补偿器可能包括加法器或减法器。
图3是根据本发明一具体实施方式的测量系统500的示意图,该测量系统500用于测量一旋转的物体。与图2所示的测量系统300相类似,该测量系统500包括与该旋转物体相邻且包括多个传感元件的磁致伸缩传感器510。该每个传感元件与所述物体间存在一间隙。该测量系统500还包括锁相检测器570、共模抑制装置560、计算器550,其与测量装置300中对应元件相类似,这里不再赘述。
测量系统500还包括特性跳变补偿器580,其用于减小或甚至消除特性跳变(Runout)对于测量结果608的影响,其中测量结果608包括扭矩、应力和转速的至少其中之一。这里提到的“特性跳变(Runout)”是指在零扭矩的情况下物体表面粗糙度、表面硬度、残余应力、剩磁和其他造成电磁特性不均匀的因素的变化总和。将特性跳变和角位置(表征物体瞬时的旋转位置)的关系定义为特性跳变模型621。参照图3,特性跳变补偿器580与计算器550相耦合,被配置成根据特性跳变模型621和角位置622,来修正测量结果608,从而获得第一修正测量结果609。在一些实施例中,特性跳变补偿器580被配置成根据特性跳变模型和物体的实时角位置,来对测量结果进行实时修正。
测量系统500进一步包括磁滞补偿器590,其用于减小或甚至消除磁滞效应对测量结果608的影响。在图3所示的实施例中,磁滞补偿器590与特性跳变补偿器580相耦合,其用于减小或甚至消除磁滞效应对第一修正测量结果609的影响,从而获得第二修正测量结果610。
校正装置520包括估算装置530和修正器540。与测量系统300中的的校正装置330相类似,校正装置530被配置成基于磁致伸缩传感器510的激励信号601和多个输出信号602、物体和磁致伸缩传感器的几何信息603、604,来估算多个间隙和物体温度的至少其中之一,以得到多个估算间隙和估算温度的至少其中之一606。
修正器540包括第一调节器541和第二调节器544。该第一调节器541包括第一补偿量计算器542和第一补偿器543。而该第二调节器544包括第二补偿量计算器545和第二补偿器546。第一补偿量计算器542、第一补偿器543、第二补偿量计算器545、第二补偿器546与测量系统300中的对应元件相类似,这里将不再赘述。
修正器540进一步包括第三调节器547,其用于调节输入到特性跳变补偿器580的特性跳变模型621。该第三调节器547包括第三补偿量计算器548和第三补偿器549。该第三补偿计算器548被配置成基于多个估算间隙和估算温度的至少其中之一606来计算特性跳变模型补偿量620。而第三补偿器549被配置成根据特性跳变模型补偿量620来补偿特性跳变模型621,以得到修正后的特性跳变模型。然后,该特性跳变补偿器580基于修正后的特性跳变模型校正测量结果。
在一些实施例中,物体可能为一机器中的旋转轴,该机器可为电机驱动系统和涡轮机。可基于一些来自该机器的信号来估算该物体的扭矩和转速,以获得估算结果,其中,所述来自机器的信号可能包括来电机驱动系统的电流或电压信号,或者来自涡轮机的压力或温度信号。可将上述包括磁致伸缩传感器的测量系统的测量结果与基于机器信号的估算结果进行比较,当两个结果的差值高于一预设置的阈值时,可对磁致伸缩传感器进行更换,或对估算装置、调节器、共模抑制装置和计算器的至少之一的算法进行调整。
本发明的实施例还涉及校正磁致伸缩传感器的方法,其中,该磁致伸缩传感器用于测量物体的应力、扭矩或转速的至少其中之一。该方法能够估算物体的磁隙和温度,而不是直接对它们进行测量,这样做可以简化系统设计且提高测量速度。
图4为根据本发明一具体实施方式的用于校正磁致伸缩传感器的校正方法700的流程示意图。所述磁致伸缩传感器用于测量一物体,其包括与该物体相邻的传感元件。参见图4,校正方法700包括步骤701至步骤705。
在步骤701中,基于所述磁致伸缩传感器的几何信息、激励信号和输出信号,及所述物体的几何信息,估算所述传感元件与所述物体间的间隙及所述物体的温度的至少其中之一,以得到估算间隙和估算温度的至少其中之一。在一些实施例中,基于一算法来估算所述间隙和所述温度的至少其中之一。所述算法包括可能包括线性模型、非线性模型、基于物理模型的算法、基于数据驱动模型的算法或其任意组合。所述算法可能包括最优回归模型、神经网络模型、物理逆模型、扩展卡尔曼滤波器(EKF)、无迹卡尔曼滤波器(UKF)或其任意组合。
步骤703至步骤705涉及基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,减少所述间隙和所述温度的至少其中之一的变化对于所述磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号。在一些实施例中,通过基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一调节所述激励信号的方式来减小所述影响。具体地,调节所述激励信号的步骤包括步骤703至步骤705。
在步骤703中,基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,计算激励信号补偿量。
在步骤705中,根据所述激励信号补偿量,补偿所述激励信号。
在一些实施例中,所述磁致伸缩传感器包括多个传感元件,该多个传感元件分别输出多个输出信号。所述每个输出信号中包括共模分量,该共模分量会在测量结果中引入误差。因此,所述校正方法可能包括基于共模抑制信号来抑制所述多个输出信号中的共模分量的步骤。所述校正方法可能进一步包括基于特性跳变模型和角位置来减小特性跳变对于测量结果的影响的步骤。
图5为根据上述实施例的用于校正磁致伸缩传感器的校正方法800的流程示意图。该方法的步骤以功能模块的形式图示,图5所示的模块的先后顺序和模块中动作的划分并非限于图示的实施例。例如,模块可以按照不同的顺序进行;一个模块中的动作可以与另一个或多个模块中的动作组合,或拆分为多个模块。
如上所述,所述磁致伸缩传感器包括多个传感元件,该磁致伸缩传感器与一物体相邻,每个传感元件与所述物体间有一间隙,且每个传感元件输出一输出信号。参见图5,校正方法800包括步骤801至步骤811。
在步骤801中,基于所述磁致伸缩传感器的几何信息、激励信号和所述多个输出信号,及所述物体的几何信息,估算所述多个间隙及所述物体的温度的至少其中之一,以得到多个估算间隙和估算温度的至少其中之一。
在步骤803中,基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一来调节所述激励信号,以减少所述多个间隙和所述温度的至少其中之一的变化对于所述输出信号的影响。在一些实施例中,调节所述激励信号包括:基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,计算激励信号补偿量;及根据所述激励信号补偿量来补偿所述激励信号。
在步骤805中,基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,调节所述共模抑制信号,以得到修正后的共模抑制信号。在一些实施例中,所述调节共模抑制信号的步骤包括:基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一来计算共模抑制信号补偿量;及根据所述共模抑制信号补偿量来补偿所述共模抑制信号。
步骤807涉及基于所述修正后的共模抑制信号来抑制所述多个输出信号中的共模分量。
在步骤809中,基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,调节所述特性跳变模型,以得到修正后的特性跳变模型。在一些实施例中,所述调节特性跳变模型的步骤包括基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一来计算特性跳变模型补偿量;及根据所述特性跳变模型补偿量来补偿所述特性跳变模型。
步骤811涉及基于修正后的特性跳变模型和所述角位置来减小所述特性跳变对所述磁致伸缩传感器的输出信号的影响。
所述方法的其他细节与上述测量系统的有关描述相类似,此处不再赘述。
虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明,但本领域的技术人员可以理解,对本发明可以作出许多修改和变型。因此,要认识到,权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (19)

1.一种用于校正磁致伸缩传感器的校正装置,所述磁致伸缩传感器用于测量一物体且其包括与该物体相邻的传感元件,所述校正装置包括:
估算装置,其被配置成基于所述磁致伸缩传感器的几何信息、激励信号和输出信号,及所述物体的几何信息,估算所述传感元件与所述物体间的间隙及所述物体的温度的至少其中之一,以得到估算间隙和估算温度的至少其中之一;
修正器,其被配置成基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,减少所述间隙和所述温度的至少其中之一的变化对于所述磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号。
2.根据权利要求1所述的校正装置,其中,所述修正器包括第一调节器,其被配置成基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一调节所述激励信号。
3.根据权利要求2所述的校正装置,其中,所述第一调节器包括:
第一补偿量计算器,其被配置成基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,计算激励信号补偿量;及
第一补偿器,其被配置成根据所述激励信号补偿量,补偿所述激励信号。
4.根据权利要求1所述的校正装置,其中,所述磁致伸缩传感器包括多个传感元件,该多个传感元件分别输出多个输出信号,所述估算装置被配置成估算所述多个传感元件与所述物体间的间隙以及所述物体的温度的至少其中之一,以得到多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,且所述校正装置进一步包括共模抑制装置,其被配置成基于共模抑制信号来抑制所述多个输出信号中的共模分量。
5.根据权利要求4所述的校正装置,其中,所述修正器包括第二调节器,其被配置成基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,调节所述共模抑制信号。
6.根据权利要求5所述的校正装置,其中,第二调节器包括:
第二补偿量计算器,其被配置成基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,计算共模抑制信号补偿量;及
第二补偿器,其被配置成根据所述共模抑制信号补偿量,补偿所述共模抑制信号。
7.根据权利要求1所述的校正装置,其中,所述估算装置被配置成基于一算法估算所述间隙和所述温度的至少其中之一,且所述算法包括:线性模型、非线性模型、基于物理模型的算法、基于数据驱动模型的算法或其任意组合。
8.根据权利要求1所述的校正装置,其中,所述估算装置被配置成基于一算法估算所述间隙和所述温度的至少其中之一,且所述算法包括:最优回归模型、神经网络模型、物理逆模型、扩展卡尔曼滤波器、无迹卡尔曼滤波器或其任意组合。
9.一种用于测量物体的测量系统,该测量系统包括:
磁致伸缩传感器,其包括与所述物体相邻的传感元件;
估算装置,其被配置成基于所述磁致伸缩传感器的几何信息、激励信号和输出信号,及所述物体的几何信息,估算所述传感元件与所述物体间的间隙及所述物体的温度的至少其中之一,以得到估算间隙和估算温度的至少其中之一;
修正器,其被配置成基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,减少所述间隙和所述温度的至少其中之一的变化对于所述磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号;及
计算器,其被配置成基于所述修正后的输出信号来计算所述物体的应力、扭矩和转速的至少其中之一。
10.根据权利要求9所述的测量系统,其中,所述估算装置被配置成基于一算法估算所述间隙和所述温度的至少其中之一,且所述算法包括:线性模型、非线性模型、基于物理模型的算法、基于数据驱动模型的算法或其任意组合。
11.根据权利要求9所述的测量系统,其中,所述估算装置被配置成基于一算法估算所述间隙和所述温度的至少其中之一,且所述算法包括:最优回归模型、神经网络模型、物理逆模型、扩展卡尔曼滤波器、无迹卡尔曼滤波器或其任意组合。
12.一种用于校正磁致伸缩传感器的校正方法,该磁致伸缩传感器用于测量一物体且其包括与该物体相邻的传感元件,所述校正方法包括:
基于所述磁致伸缩传感器的几何信息、激励信号和输出信号,及所述物体的几何信息,估算所述传感元件与所述物体间的间隙及所述物体的温度的至少其中之一,以得到估算间隙和估算温度的至少其中之一;
基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,减少所述间隙和所述温度的至少其中之一的变化对于所述磁致伸缩传感器的输出信号的影响,以得到修正后的输出信号。
13.根据权利要求12所述的校正方法,其中,所述减小影响的步骤包括:基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,调节所述激励信号。
14.根据权利要求13所述的校正方法,其中,所述调节所述激励信号的步骤包括:
基于所述估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,计算激励信号补偿量;及
根据所述激励信号补偿量,补偿所述激励信号。
15.根据权利要求12所述的校正方法,其中,所述磁致伸缩传感器包括多个传感元件,该多个传感元件分别输出多个输出信号,所述估算的步骤包括估算所述多个传感元件与所述物体间的多个间隙以及所述物体的温度的至少其中之一,以得到多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,且所述方法进一步包括:基于共模抑制信号来抑制所述多个输出信号中的共模分量。
16.根据权利要求15所述的校正方法,其中,所述减小影响的步骤包括:基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,调节所述共模抑制信号。
17.根据权利要求16所述的校正方法,其中,所述调节所述共模抑制信号的步骤包括:
基于所述多个估算间隙和所述估算温度的至少其中之一,计算共模抑制信号补偿量;及
根据所述共模抑制信号补偿量,补偿所述共模抑制信号。
18.根据权利要求12所述的校正方法,其中,所述估算步骤包括基于一算法来估算所述间隙和所述温度的至少其中之一,且所述算法包括:线性模型、非线性模型、基于物理模型的算法、基于数据驱动模型的算法或其任意组合。
19.根据权利要求12所述的校正装置,其中,所述估算装置被配置成基于一算法来估算所述间隙和所述温度的至少其中之一,且所述算法包括:最优回归模型、神经网络模型、物理逆模型、扩展卡尔曼滤波器、无迹卡尔曼滤波器或其任意组合。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109781341A (zh) * 2018-12-25 2019-05-21 歌尔股份有限公司 气压传感器的数据校准方法及装置
CN111982194A (zh) * 2020-08-18 2020-11-24 成都一通密封股份有限公司 一种无线压力温度一体化传感器

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019087357A1 (ja) * 2017-11-02 2019-05-09 三菱電機株式会社 キャリブレーション装置、キャリブレーション方法および制御装置
CN110829885B (zh) * 2019-11-22 2022-10-21 温州大学 一种磁致伸缩精密驱动装置的机械阻抗匹配控制方法
CN111380648A (zh) * 2020-03-27 2020-07-07 辛成辉 一种自校准压力传感器及其自校准方法
CN113820062B (zh) * 2021-09-30 2022-07-12 浙江大学 六维力传感器的温度补偿方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101308200A (zh) * 2002-11-29 2008-11-19 雅马哈株式会社 磁传感器及补偿磁传感器的温度相关特性的方法
CN101387522A (zh) * 2008-09-02 2009-03-18 吉林大学 磁导引传感器
CN103620366A (zh) * 2011-08-02 2014-03-05 西门子公司 用于检查磁性工件的方法和测量装置
US20140184210A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 General Electric Company Non-contact magnetostrictive sensing systems and methods
EP2833109A1 (en) * 2013-07-31 2015-02-04 Bayern Engineering GmbH & Co. KG Measurement apparatus with compensation

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011758A (en) * 1973-12-26 1977-03-15 Texas Instruments Incorporated Magnetostrictive pressure transducer
JPH0754273B2 (ja) * 1987-12-26 1995-06-07 大同特殊鋼株式会社 トルクサンセ
US5062062A (en) * 1988-12-30 1991-10-29 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Torque detecting apparatus
US5495774A (en) 1993-06-10 1996-03-05 Sensortech L.P. Magnetostrictive torque sensor air gap compensator
US5269178A (en) 1990-12-10 1993-12-14 Sensortech, L.P. Engine misfire, knock of roughness detection method and apparatus
US5351555A (en) 1991-07-29 1994-10-04 Magnetoelastic Devices, Inc. Circularly magnetized non-contact torque sensor and method for measuring torque using same
US5274328A (en) * 1992-07-20 1993-12-28 Magnetek Inc. Temperature compensation for magnetostrictive position detector
US6208133B1 (en) * 1998-10-01 2001-03-27 Balluff, Inc. Method and apparatus for calibrating the output signal of a linear position detector
US6351117B1 (en) * 1999-09-20 2002-02-26 Balluff, Inc. Method and apparatus for generating transducer output pulses compensated for component variations
BRPI0501790B1 (pt) * 2005-05-17 2019-02-12 Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras Sistemas com transdutor de posição a fibra óptica e de leitura remota e método de calibração da posição
US7261005B2 (en) * 2005-08-11 2007-08-28 Honeywell International Inc. Magneto-elastic resonator torque sensor
US7454978B2 (en) * 2005-11-16 2008-11-25 Delphi Technologies, Inc. Versatile strain sensor employing magnetostrictive electrical conductors
DE112007003215T5 (de) 2007-01-02 2009-11-26 Azuma Systems Co., Ltd. Magnetostriktiver Drehmomentsensor und Drehmomentermittlungsverfahren
US7533584B1 (en) 2007-11-12 2009-05-19 Honeywell International Inc. Systems and methods for temperature compensating torque sensors
US8352149B2 (en) 2008-10-02 2013-01-08 Honeywell International Inc. System and method for providing gas turbine engine output torque sensor validation and sensor backup using a speed sensor
US8001849B2 (en) * 2009-03-28 2011-08-23 Wensheng Weng Self-compensating magnetoelastic torque sensor system
US8203334B2 (en) 2010-10-28 2012-06-19 General Electric Company Magnetically spirally encoded shaft for measuring rotational angel, rotational speed and torque
US9383273B2 (en) * 2011-05-24 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Magnetic torque sensor packaging for automatic transmissions
EP2615439A1 (de) * 2012-01-13 2013-07-17 Siemens Aktiengesellschaft Magnetoelastischer Kraftsensor und Verfahren zum Kompensieren einer Abstandsabhängigkeit in einem Messsignal eines derartigen Sensors
US10094720B2 (en) * 2014-04-10 2018-10-09 General Electric Company System and method of magnetic shielding for sensors
US9435708B1 (en) * 2015-06-16 2016-09-06 Magcanica, Inc. Devices and methods to enhance accuracy of magnetoelastic torque sensors
US10473536B2 (en) * 2017-08-11 2019-11-12 Bently Nevada, Llc Gap compensation for magnetostrictive torque sensors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101308200A (zh) * 2002-11-29 2008-11-19 雅马哈株式会社 磁传感器及补偿磁传感器的温度相关特性的方法
CN101387522A (zh) * 2008-09-02 2009-03-18 吉林大学 磁导引传感器
CN103620366A (zh) * 2011-08-02 2014-03-05 西门子公司 用于检查磁性工件的方法和测量装置
US20140184210A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 General Electric Company Non-contact magnetostrictive sensing systems and methods
EP2833109A1 (en) * 2013-07-31 2015-02-04 Bayern Engineering GmbH & Co. KG Measurement apparatus with compensation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109781341A (zh) * 2018-12-25 2019-05-21 歌尔股份有限公司 气压传感器的数据校准方法及装置
CN111982194A (zh) * 2020-08-18 2020-11-24 成都一通密封股份有限公司 一种无线压力温度一体化传感器

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US20180095144A1 (en) 2018-04-05
US10809315B2 (en) 2020-10-20
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