校準的渦輪發動機軸轉矩感測的制作方法

本主題大體上涉及用于測量轉矩的系統及方法。

背景技術：

測量由旋轉軸供應且供應至其的轉矩可為用于許多旋轉機械的重要操作。在燃氣渦輪發動機的領域中，尤其重要的是，密切地監測并且精確地測量發動機的轉矩輸出，以理解發動機性能和健康。通過密切地監測輸出轉矩值，潛在問題可在它們發生之前識別。例如，低于預期的轉矩輸出可指示次優發動機操作。此外，輸出轉矩值可用于估計各種發動機構件的壽命周期。輸出轉矩值的實時測量可容許待反復地更新和修正的發動機構件的壽命的估計。此外，輸出轉矩的實時測量可用于保證所需的輸出功率在任何給定時間處可用。

當然，轉矩的測量僅在它們可被認為精確的程度上為有用的。用于測量轉矩的當前方法大體上限制從旋轉軸連貫地收集精確信息的它們的能力。例如，一些現有系統依靠用以監測軸旋轉的磁阻傳感器。此類系統必須使用旋轉讀數以估計在遠離傳感器位置的軸處生成的軸應變。然而，單通過依靠旋轉讀數，關于應變的相關信息可丟失并且導致不精確的轉矩測量結果。

其它系統可檢測軸應變以便確定轉矩。然而，軸應變、膨脹，或扭曲可不能單獨精確地測量轉矩。大多數旋轉軸將不僅由于旋轉力和轉矩，而且由于附加因素，如溫度、彎曲，以及振動而經受顯著應變。盡管這些附加因素可對在一些應用中測量的應變而言為不重要的，但它們可在理解燃氣渦輪發動機的性能和健康方面為相當重要的。燃氣渦輪發動機構件經受的高溫和環境變化可對發動機的各種旋轉系統而言極大地增加應變。因此，測量應變而不理解由于溫度和變化的其它因素而產生的貢獻可不提供燃氣渦輪發動機的轉矩輸出的精確指示。

此外，現有基于應變的感測系統通常由于例如這些系統的長期漂移或可靠性的影響而需要定期維修以便提供精確應變測量結果。測量的部分或設備的操作必須停止，以便校準或重新校準感測系統。在燃氣渦輪發動機的情況下，用于校準或重新校準的維護可為耗時且昂貴的。

因此，存在對可提供燃氣渦輪發動機中的轉矩的精確實時測量的轉矩感測系統的需要。還存在對可解決發動機將經受的操作變化的系統的需要。

技術實現要素：

本發明的方面和優點將在以下描述中部分地闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發明的實踐學習。

本公開的一個示例性方面涉及一種用于測量用于燃氣渦輪發動機軸的轉矩的系統。系統可包括定位在發動機軸處的轉矩傳感器。轉矩傳感器其自身可包括用于獲得發動機軸的應變測量結果的應變傳感器，以及用于獲得發動機軸的溫度測量結果的溫度傳感器。系統還可包括無線通信元件，其可操作地連接于轉矩傳感器，用于傳送應變測量結果和溫度測量結果。此外，可提供與轉矩傳感器共置的一個或更多個存儲器儲存單元。一個或更多個存儲器儲存單元可儲存用于系統的校準信息。校準信息由一個或更多個處理器使用，以校準由應變傳感器獲得的應變測量結果和由溫度傳感器獲得的溫度測量結果。

根據本公開的另一個示例性方面，提供一種用于測量用于燃氣渦輪發動機軸的轉矩的方法。該方法可包括從定位在發動機軸處的應變傳感器獲得發動機軸的應變測量結果，以及從從定位在發動機軸處的溫度傳感器獲得溫度測量結果。該方法還可包括從與應變傳感器共置的一個或更多個存儲器儲存單元獲得校準信息。此外，該方法可包括至少部分地基于應變測量結果、溫度測量結果，以及校準信息來確定轉矩測量結果。

技術方案1.一種用于測量用于燃氣渦輪發動機軸的轉矩的系統，所述系統包括：

轉矩傳感器，其定位在發動機軸處，所述轉矩傳感器包括用于獲得所述發動機軸的應變測量結果的應變傳感器以及用于獲得所述發動機軸的溫度測量結果的溫度傳感器；

無線通信元件，其可操作地連接于所述轉矩傳感器，用于傳送所述應變測量結果和所述溫度測量結果；以及

一個或更多個存儲器儲存單元，其與所述轉矩傳感器共置，所述一個或更多個存儲器儲存單元存儲用于所述轉矩傳感器的校準信息；

其中，所述校準信息由一個或更多個處理器使用，以校準由所述應變傳感器獲得的所述應變測量結果和由所述溫度傳感器獲得的所述溫度測量結果。

技術方案2.根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述溫度傳感器包括表面聲波傳感器、體聲波傳感器、電阻溫度檢測傳感器、熱電偶傳感器，或高溫計傳感器。

技術方案3.根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述一個或更多個存儲器儲存單元設置在所述發動機軸上。

技術方案4.根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述一個或更多個存儲器儲存單元設置成在靜態發動機位置處鄰近于所述轉矩傳感器。

技術方案5.根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括定位在所述發動機軸上并且與所述轉矩傳感器電連接的傳感器天線，其中所述應變傳感器包括直接寫應變傳感器、射頻識別傳感器、表面聲波傳感器、體聲波傳感器、半橋應變儀傳感器，或全橋應變儀傳感器，并且所述系統包括定位在所述發動機軸上并且與所述轉矩傳感器電連接的傳感器天線。

技術方案6.根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述應變傳感器包括磁致伸縮傳感器、磁彈性傳感器、磁阻傳感器，或光波紋傳感器。

技術方案7.根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述轉矩傳感器直接定位在燃氣渦輪發動機的功率輸出軸、低壓渦輪軸、高壓渦輪軸、風扇軸，或發動機聯接軸上。

技術方案8.根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述一個或更多個處理器構造成實施校正參數用于根據與所述校正參數相關聯的發動機狀態模型改變應變測量結果。

技術方案9.根據技術方案8所述的系統，其特征在于，所述校正參數包括所述發動機軸的旋轉速度、所述發動機軸處的溫度、所述發動機軸處的振動、排出氣體溫度、入口溫度，或發動機燃燒壓力。

技術方案10.根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述無線通信元件包括無線詢問器。

技術方案11.根據技術方案10所述的系統，其特征在于，所述無線詢問器包括無源射頻詢問器、有源射頻詢問器、磁性詢問器，或光學詢問器。

技術方案12.一種用于測量用于燃氣渦輪發動機軸的轉矩的方法，所述方法包括：

從定位在發動機軸處的應變傳感器獲得發動機軸的應變測量結果；

從定位在所述發動機軸處的溫度傳感器獲得溫度測量結果；

從與所述應變傳感器共置的一個或更多個存儲器儲存單元獲得校準信息；以及

至少部分地基于所述應變測量結果、所述溫度測量結果，以及所述校準信息來確定轉矩測量結果。

技術方案13.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，所述應變傳感器包括至少部分地設置在所述發動機軸上的直接寫應變傳感器、射頻識別傳感器、表面聲波傳感器、體聲波傳感器、半橋應變儀傳感器，或全橋應變儀傳感器。

技術方案14.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，所述應變傳感器包括磁致伸縮傳感器、磁彈性傳感器、磁阻傳感器，或光波紋傳感器。

技術方案15.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，確定轉矩測量結果包括確定熱應變，并且其中所述應變測量結果至少部分地基于所述確定的熱應變來調整。

技術方案16.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，所述溫度傳感器包括至少部分地設置在所述發動機軸上的表面聲波傳感器、體聲波傳感器、電阻溫度檢測傳感器、熱電偶傳感器，或高溫計傳感器。

技術方案17.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，所述發動機軸為功率輸出軸、低壓渦輪軸、高壓渦輪軸、風扇軸，或發動機聯接軸。

技術方案18.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，校準信息包括校正參數，并且其中所述應變測量結果根據與所述校正參數相關聯的發動機狀態模型至少部分地基于所述校正參數來調整。

技術方案19.根據技術方案18所述的方法，其特征在于，所述校正參數包括所述發動機軸的旋轉速度、所述發動機軸處的溫度、所述發動機軸處的振動、排出氣體溫度、入口溫度，或發動機燃燒壓力。

技術方案20.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以無線詢問器開始無線詢問信號。

可對本公開的這些示例性實施例作出變化和修改。

本發明的這些及其它的特征、方面和優點將參照以下描述和所附權利要求變得更好理解。并入在本說明書中并且構成本說明書的部分的附圖示出了本發明的實施例，并且連同描述用于闡釋本發明的原理。

附圖說明

包括針對本領域技術人員的其最佳模式的本發明的完整且開放的公開在參照附圖的說明書中闡述，在該附圖中：

圖1提供了示例性燃氣渦輪發動機的截面示意圖；

圖2提供了根據本公開的實施例的示例性系統的示意性側視圖；

圖3提供了根據本公開的實施例的示例性系統的示意圖；

圖4提供了根據本公開的實施例的示例性系統的示意性正視圖；

圖5提供了根據本公開的實施例的示例性系統的示意圖；

圖6提供了根據本公開的實施例的示例性系統的示意圖；

圖7提供了示出根據本公開的示例性實施例的用于校準轉矩軸感測的方法的流程圖。

部件列表

10渦扇噴氣發動機

12縱向或軸向中心線中心軸線

14芯部渦輪發動機

16風扇區段

18外殼

20入口

22低壓壓縮機

24高壓壓縮機

26燃燒區段

28高壓渦輪

30低壓渦輪

32噴氣排氣區段

34高壓軸/轉軸

36低壓軸/轉軸

38風扇軸/轉軸

40減速裝置

42發動機聯接軸

44徑向驅動軸/功率輸出軸

48附屬齒輪箱

100轉矩測量系統

102發動機軸

104校準轉矩傳感器

106傳感器天線

108控制器

110處理器

112存儲器儲存單元

114應變傳感器

115處理器存儲器單元

116溫度傳感器

118旋轉天線

120無線詢問器

a(發動機軸的)旋轉軸線

200方法

210方法步驟

220方法步驟

230方法步驟

240方法步驟。

具體實施方式

現在將詳細參照本發明的本實施例，其一個或更多個實例在附圖中示出。詳細描述使用了數字和字母標號來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的標號用于表示本發明的相似或類似的部分。如本文中使用的，用語"第一"、"第二"和"第三"可以可互換地使用，以將一個構件與另一個區分開，并且不旨在表示獨立構件的位置或重要性。

此外，如本文中使用的，用語“軸向”或“軸向地”是指沿著發動機的縱向軸線的維度。連同“軸向”或“軸向地”使用的用語“前”是指朝向發動機入口的方向，或者構件與另一構件相比相對更接近發動機入口。連同“軸向”或“軸向地”使用的用語“后”是指朝向發動機噴嘴的方向，或者構件與另一構件相比相對更接近發動機噴嘴。用語“徑向”或“徑向地”是指在發動機的中心縱向軸線與發動機外周之間延伸的維度。

本公開的示例性方面包括用于準確地測量一個或更多個發動機軸經受的轉矩的系統及方法。系統可完全地校準成對可另外損害精度的各種因素固有地補償。此外，系統可直接在發動機軸處收集數據，并且將其讀數和校準信息無線地傳送至與發動機軸不同且分離的監測器或控制器。

現在參照附圖，圖1為示例性高旁通渦輪螺旋槳型發動機10(其在本文中被稱為“渦輪螺旋槳10”，因為其可并入本公開的各種實施例)的示意性截面圖。此外，盡管示出示例性渦輪螺旋槳實施例，但預期的是，本公開可能夠等同地應用于包括軸的其它渦輪動力發動機或旋轉機械，如開式轉子發動機、渦軸發動機、渦扇發動機，或其它旋轉機械。

如圖1中所示，渦輪螺旋槳10具有出于參考目的而延伸穿過其的縱向或軸向中心線軸線12。大體上，渦輪螺旋槳10可包括設置在風扇區段16下游的芯部渦輪發動機14。芯部渦輪發動機14可大體上包括限定環形入口20的大致管狀的外殼18。外殼18可由多個殼形成。可選地，外殼18包圍以串流關系的具有增壓器或低壓(lp)壓縮機22、高壓(hp)壓縮機24的壓縮機區段、燃燒區段26、包括高壓(hp)渦輪28、低壓(lp)渦輪30的渦輪區段，以及噴氣排氣噴嘴區段32。高壓(hp)軸或轉軸34將hp渦輪28傳動地連接于hp壓縮機24。低壓(lp)軸或轉軸36將lp渦輪30傳動地連接于lp壓縮機22。(lp)轉軸36還可連接于風扇區段16的風扇轉軸或軸38。在特定實施例中，(lp)轉軸36可直接地連接于風扇轉軸38，如以直接驅動構造。在備選實施例中，(lp)轉軸36可以以間接驅動或齒輪驅動的構造經由減速裝置40，如減速齒輪箱連接于風扇轉軸38。此類減速裝置可按期望或需要包括在發動機10內的任何適合的軸/轉軸(如發動機聯接軸42)之間。

示例性渦輪螺旋槳實施例10還包括從芯部渦輪發動機14延伸用于與附屬齒輪箱48連接的徑向驅動軸或功率輸出軸44。在正常操作期間，徑向驅動軸44將功率從發動機芯部14傳遞至附屬齒輪箱48。在發動機啟動期間，徑向驅動軸44還可將功率從位于附屬齒輪箱48中的起動器傳遞至發動機芯部14。

轉向圖2，沿著旋轉軸線a延伸的一個或更多個發動機軸102可具有至少部分地設置在發動機軸102上或內的轉矩測量系統100。發動機軸102可包括功率輸出軸44、低壓渦輪軸36、高壓渦輪軸34、風扇軸38，或發動機聯接軸42，如上面關于圖1描述的。

如圖2中所示，系統100的示例性實施例包括定位在發動機軸102上的轉矩傳感器104。還包括可操作地連接于轉矩傳感器104的無線通信元件。例如，無線通信元件可包括電連接于轉矩傳感器104的傳感器天線106。如所示，控制器108可進一步包括在遠離發動機軸102的遠程位置處，發動機軸102經由另一無線通信模塊(例如，固定天線118)與傳感器天線106可操作通信。

轉矩傳感器104可構造成測量應變的至少一部分，控制器108可使用該應變的至少一部分以有助于計算輸出轉矩值(例如，通過芯部發動機14生成的動態旋轉轉矩的總值)。盡管常規系統不能夠在芯部發動機14的這些極端的發動機環境內提供校準的轉矩傳感器，但將轉矩傳感器104直接地定位在發動機軸102上可有利地減少對推斷或間接地估計發動機軸102處的轉矩的需要。此外，轉矩傳感器104可定位在發動機軸102的非平行轉矩區段(例如，不包括多個轉矩輸入和/或輸出的軸區段)處。在此類實施例中，芯部發動機14可包括沒有任何交替轉矩路徑的單一轉矩路徑。由此，轉矩傳感器104可經受和測量通過發動機芯部14生成的全部旋轉轉矩。此外，將轉矩傳感器104定位在非平行轉矩區段上可有利地容許轉矩輸出的一致測量。

如所示，圖2的示例性系統100包括定位在發動機軸102上的傳感器天線106。傳感器天線106可電連接于轉矩傳感器104。在使用期間，在轉矩傳感器104處獲得的測量結果可傳送至傳感器天線106，并且隨后傳送至控制器108。在一些實施例中，傳感器天線106旋轉地固定于發動機軸102。因此，發動機軸102的旋轉可傳遞至傳感器天線106并且由其反映。此外，如圖2中所示，一些實施例的傳感器天線106繞著發動機軸102，即繞著發動機軸102的旋轉軸線a纏繞。同心固定天線118可與傳感器天線106無線地匹配，并且可操作地連接于控制器108。盡管同心固定天線118可與傳感器天線106和發動機軸102同軸，但固定天線118與發動機軸102旋轉地隔離。因此，發動機軸102的旋轉不傳遞至固定天線118。可選地，旋轉的傳感器天線106和固定天線118可同軸地定位并且/或者軸向地間隔，如圖2中描繪的。

圖3描繪了根據本公開的示例性實施例的系統的示意圖。如所示，各個轉矩傳感器104可包括一個或更多個應變傳感器114。在發動機軸102旋轉時，由(多個)應變傳感器114測量的變形可被直接地檢測、記錄，和/或測量。在系統100的操作期間，從(多個)應變傳感器114獲得的應變測量結果可選擇性地傳送至控制器108，例如，經由傳感器天線106，并且用于計算轉矩。

圖3中示出的轉矩傳感器104的示例性實施例包括至少兩個應變傳感器114。各個應變傳感器104可構造成檢測分立的應變元件(例如，拉伸應變和壓縮應變)。此外，兩個應變傳感器114可構造成接收和檢測雙軸應變場(例如，在+/-45℃下來自基底的a軸線的拉伸應變和壓縮應變)，而溫度傳感器116檢測各個轉矩傳感器104的位置處的溫度。在一些實施例中，應變傳感器114可包括一個或更多個直接寫應變傳感器、射頻識別傳感器、表面聲波傳感器、體聲波傳感器、半橋應變儀傳感器，或全橋應變儀傳感器。

如圖3中所示，轉矩傳感器104的某些實施例還可包括與(多個)應變傳感器114分離和分立的溫度傳感器116。有利地，溫度傳感器116可便于直接在發動機軸102上的精確溫度測量。此外，從溫度傳感器116獲得的溫度測量結果可作為溫度值信號傳送至控制器108，例如，經由傳感器天線106，并且用于計算轉矩。例如，溫度測量結果可用于計算發動機溫度對應變傳感器114的影響(例如，應變傳感器114已知為在給定的溫度下不準確的程度)。應變測量可相應地調整以提供更精確的轉矩測量。溫度傳感器116的可選實施例可包括表面聲波傳感器、體聲波傳感器、電阻溫度檢測傳感器、熱電偶傳感器，或高溫計傳感器。

系統100還可包括具有一個或更多個處理器110的控制器108。(多個)處理器110可構造用于接收傳感器104的校準參數并且根據從轉矩傳感器104接收的一個或更多個傳感器信號生成校準的轉矩值。可選地，控制器108可包括全權數字發動機控制器(fadec)，或另一適合的發動機控制單元。在一些實施例中，控制器108包括與(多個)處理器110可操作通信的分立處理器存儲器單元115和無線詢問器120。

如所示，(多個)處理器110可與轉矩傳感器104和共置的存儲器儲存單元112可操作通信。(多個)處理器110可包括數字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)或其它可編程邏輯裝置、分立門或晶體管邏輯電路、分立硬件構件，或設計和編程成執行本文中描述的功能或引起本文中描述的功能的執行的它們的任何組合。(多個)處理器110還可包括微處理器，或上述裝置的組合(例如，dsp和微處理器的組合、多個微處理器、連同dsp芯部的一個或更多個微處理器，或任何其它此類構造)。

在可選實施例中，一個或更多個存儲器單元115可被提供并且包括一個或更多個存儲器元件。例如，(多個)存儲器單元115可包括但不限于計算機可讀介質(例如，隨機存取存儲器(ram))、計算機可讀非易失性介質(例如，快閃存儲器、eeprom、nvram或fram)，和/或其它適合的存儲器元件。存儲器單元115可存儲能夠由(多個)處理器110訪問的信息，其包括可由(多個)處理器執行的指令或關于發動機軸102或(多個)傳感器104的信息。例如，指令可為在由(多個)處理器110執行時引起(多個)處理器110執行操作的軟件或任何指令集。對于描繪的實施例，指令可包括構造成操作系統100以例如實施下面參照圖7描述的示例性方法(200)的軟件包。

如圖3的示例性實施例中所示，無線詢問器120可操作地和/或電氣地連接于固定天線118。可選地，無線詢問器120可作為傳送器和/或接收器(例如，收發器)構造成通過(多個)天線106和/或118與轉矩傳感器104通信。在某些實施例中，無線詢問器構造成與傳感器天線106無線操作通信。在一些實施例中，無線詢問器120還構造成與(多個)處理器110可操作通信。具體而言，某些實施例的無線詢問器120定位在控制器108內，并且/或者構造為控制器108的部分。在使用期間，詢問器120可開始和/或接收數據傳送，如將在下面描述的。在特定實施例中，詢問器120可包括無源射頻詢問器、有源射頻詢問器、磁性詢問器，或光學詢問器。

在可選實施例中，詢問器120通過一個或更多個無線網絡可操作地聯接于轉矩傳感器104。在特定實施例中，控制器108可構造成將電子信號(例如，詢問器信號)經由一個或更多個無線協議標準橫跨通信網絡從詢問器120和/或(多個)處理器110傳送至轉矩傳感器104。例如，在某些示例性實施例中，控制器108可構造成使用點對點通信網絡(如射頻識別網絡、近場通信網絡等)、無線傳感器網絡(如藍牙通信網絡)、無線局域網(wlan)，或其它蜂窩或無線通信網絡與轉矩傳感器104通信。在一些此類實施例中，控制器108、詢問器120，和/或轉矩傳感器104可包括匹配的無線通信模塊，以根據相同的無線協議標準傳送和/或接收無線電子信號。在備選實施例中，控制器108可構造成通過原射頻信號、光信號，或磁信號與轉矩傳感器104通信。

如圖3中所示，一個或更多個存儲器儲存單元112可與轉矩傳感器104共置并且與控制器108和/或(多個)處理器110可操作地連接。因此，(多個)存儲器儲存單元112可與轉矩傳感器104一起設置在發動機軸102上，或者定位在與發動機軸102旋轉地隔離(例如，相對于固定天線118)的相鄰靜態發動機位置，或者定位在將發動機軸102保持處于同軸旋轉的圓形軸承殼環(無圖)中。在其中(多個)存儲器儲存單元112設置在發動機軸102上的實施例中，(多個)存儲器儲存單元112可局部地設置，與發動機軸102一起組裝，組裝在發動機軸102上或內。

(多個)存儲器儲存單元112可儲存用于校準或調整一個或更多個傳感器測量結果的、用于傳感器104的校準信息。(多個)存儲器儲存單元112可包括但不限于計算機可讀介質(例如，隨機存取存儲器(ram))、計算機可讀非易失性介質(例如，快閃存儲器、eeprom、nvram或fram)，和/或其它適合的存儲器元件。如所示，(多個)存儲器儲存單元112可與控制器108和(多個)處理器110可操作地連接(例如，經由傳感器天線106、校準天線118，和/或無線詢問器120，類似于轉矩傳感器104或除其之外)。因此，校準信息可由(多個)處理器110接收，作為從轉矩傳感器104最初傳送的傳感器值信號的部分(例如，作為單個輸出信號)。

校準信息可提供測量值與實際或精確值之間的已知或估計的關系。具體而言，關于一個或更多個校正參數的信息可包括為儲存在(多個)存儲器儲存單元112上的校準信息的部分。在某些實施例中，還包括發動機模型。發動機狀態模型可包括在控制器108和/或(多個)處理器110中，并且使校正參數與從轉矩傳感器104獲得的測量結果相關聯。例如，發動機狀態模型可使測量的應變和/或溫度值與模型應變和/或溫度值相關。換言之，此類實施例的發動機狀態模型建立從轉矩傳感器最初獲得的測量結果(即，測量值)與發動機軸102處的應變和/或溫度狀態的更精確值(即，糾正值)之間的關系。在一個示例性實施例中，一旦獲得應變和溫度測量結果，則發動機狀態模型可允許獲得的測量結果與校正參數一起使用以生成糾正轉矩值。可選地，發動機狀態模型可包括使測量值與糾正值相關的適合的算法、預定的數據圖，或相關的參考表。

在一些實施例中，發動機狀態模型可隨預定的歷史數據值而定。歷史數據值可從通過在已知狀態下測試獲得的過去值提供。例如，校正參數可基于在一個或更多個已知溫度下的過去測量結果來調整新獲得的應變測量結果。在備選或附加的實施例中，校正參數可基于在一個或更多個已知的旋轉速度下的過去測量結果來調整獲得的應變測量結果。此外，校正參數可基于其它測量結果(如發動機軸102處的振動、排出氣體溫度、發動機入口溫度，或發動機燃燒壓力)來調整獲得的應變測量結果。因此，校正參數可包括發動機軸102的旋轉速度、發動機軸102處的溫度、發動機軸102處的振動、排出氣體溫度、入口溫度，或發動機燃燒壓力。

在可選實施例中，針對單個系統單元導出的校準信息可包括在多個系統單元中。換言之，多個分立系統100的存儲器儲存單元112將包括大致同樣的校準信息。在校準第一系統單元之后，該校準信息可隨后并入在后續系統單元中。有利地，這可允許多個系統單元根據針對單個單元導出的發動機狀態模型來校準，減少了各個系統單元所需的校準和服務時間。

如圖3中所示，(多個)處理器110布置成在系統100的使用期間從一個或更多個應變傳感器114和/或溫度傳感器116接收傳感器測量結果(例如，傳感器值信號)。換言之，(多個)處理器110可布置成接收一個或更多個應變和/或溫度測量結果。例如，在示例性實施例中，系統構造成從應變傳感器114經由無線詢問器120和天線106和118提供應變測量結果。具體而言，(多個)處理器110構造成以無線詢問器120開始詢問信號。詢問信號通過固定天線118和傳感器天線106傳遞至轉矩傳感器104。轉矩傳感器104還可構造成在接收詢問信號之后傳送應變測量結果。應變測量結果可因此通過傳感器天線106和固定天線118傳送至控制器108。可選地，應變測量結果可在由(多個)處理器110接收之前傳送至無線詢問器120。

一些實施例，如圖3的示例性實施例還可構造成從溫度傳感器116類似地提供溫度測量結果。在示例性實施例中，(多個)處理器110構造成以無線詢問器120開始詢問信號。轉矩傳感器104還構造成在接收詢問信號之后傳送溫度測量結果。響應于詢問信號，溫度測量結果可通過傳感器天線106和固定天線118傳送至控制器108。溫度測量結果可隔離傳送或與應變測量結果一起(例如，作為單個輸出信號)傳送。在一些實施例中，溫度測量結果可在由(多個)處理器110接收之前傳送至無線詢問器120。

在附加實施例中，(多個)處理器110構造成接收儲存在(多個)存儲器儲存單元112處的校準信息。具體而言，校準信息可從(多個)存儲器儲存單元112電子地或無線地傳送至(多個)處理器110。例如，在某些實施例中，校準信息經由無線詢問器120和天線106和118從(多個)存儲器儲存單元112提供。在一些此類實施例中，響應于由(多個)處理器110以無線詢問器120開始的詢問信號來提供校準信息。類似于上面描述的詢問信號，至(多個)存儲器儲存單元112的詢問信號可經由固定天線118和傳感器天線106傳送。響應于詢問信號，校準信息可通過傳感器天線106和固定天線118傳送至控制器108。校準信息可隔離傳送或與應變測量結果和/或溫度測量結果一起(例如，作為單個輸出信號)傳送。可選地，校準信息可在由(多個)處理器110接收之前傳送至無線詢問器120。

(多個)處理器110可構造成使用測量值和校準信息來計算測量的轉矩值并且/或者調整測量的傳感器值。例如，在其中(多個)處理器110接收來自應變傳感器114的應變測量結果和來自(多個)存儲器儲存單元112的校正參數的實施例中，(多個)處理器110可隨后將校正參數應用于應變測量結果。根據校正參數，接收的應變測量結果可增加或減少。

在附加或備選的實施例中，(多個)處理器110構造成由第二傳感器測量結果調整第一傳感器測量結果。有利地，(多個)處理器110可因此提供傳感器104的同期校準。在特定實施例中，(多個)處理器110構造成接收來自一個或更多個應變傳感器104的應變測量結果和來自一個或更多個溫度傳感器116的溫度測量結果。(多個)處理器110的此類實施例還可構造成根據接收的溫度測量結果來調整接收的應變測量結果。具體而言，接收的應變測量結果可改變成在旋轉應變(例如，從旋轉轉矩輸出導出的應變)與熱應變(例如，從發動機軸102的熱膨脹或收縮導出的應變)之間區分，并且軸材料的模量由于溫度的變化而變化。因此，熱應變可與接收的應變測量結果區分開，以提供用于精確計算的轉矩測量的旋轉應變值。

在一些實施例中，(多個)處理器110還構造成至少部分地基于從轉矩傳感器104接收的信息或值來測量和計算輸出轉矩值。例如，在一個實施例中，一旦(多個)處理器110糾正或調整從應變傳感器114接收的應變測量結果，則(多個)處理器110可計算用于繞著發動機軸102的旋轉軸線a發生的旋轉轉矩的校準的轉矩測量值。計算可根據任何適合的方法或算法進行而不偏離本公開的范圍。

轉向圖5和圖6，理解的是，這些示例性實施例可認為與上面論述的那些大致同樣，除非另外指示。例如，如圖5和圖6中所示，在一些實施例中，固定天線118可無線地匹配成與轉矩傳感器104直接通信。如所示，固定天線118可繞著旋轉軸線a至少部分地設置，并且與發動機軸102旋轉地隔離。為了清楚起見，圖5的示出的固定天線118示為與轉矩傳感器104軸向地間隔。然而，設想的是，某些實施例的固定天線118可軸向地對準于轉矩傳感器104，即，在沿著旋轉軸線102的大致相同的位置處，由此便于靜態天線118與轉矩傳感器104之間的無線操作連接。在操作期間，固定天線可與轉矩傳感器104無線通信，并且檢測其旋轉。可選地，轉矩傳感器104可包括發動機軸102處的非侵入性應變傳感器。在一些此類實施例中，應變傳感器包括磁致伸縮傳感器、磁彈性傳感器、磁阻傳感器，或光波紋傳感器。

轉向圖4，在示例性實施例中，多個轉矩傳感器104連結于發動機軸102。具體而言，兩個轉矩傳感器104包括在沿著發動機軸102的相對周向位置處。在可選實施例中，轉矩傳感器104可為經由任何適合的連接或方法連結于發動機軸102的單獨saw傳感器。例如，轉矩傳感器104可由適合的粘合劑、焊珠、機械連接器，或與發動機軸102的集成形成連結于發動機軸102。兩個應變傳感器114和至少一個溫度傳感器116(見圖3)可設在各個saw轉矩傳感器104內。

盡管兩個轉矩傳感器104在圖4中示出，但備選的實施例可根據轉矩傳感器104的構造包括更多或更少的轉矩傳感器104(例如，僅一個轉矩傳感器或多于兩個轉矩傳感器)。此外，如本領域技術人員應當認識到的，使用本文中提供的公開，轉矩傳感器104之間的變形的測量可有助于確定發動機軸102的該區域處的轉矩、應變率、疲勞、應力、彎曲等的量。

圖7描繪了根據本公開的示例性實施例的示例性方法(200)的流程圖。例如，方法(200)可由(多個)處理器110執行。圖7描繪了出于圖示和論述的目的以特別順序執行的步驟。使用本文中提供的公開的本領域技術人員將理解本文中公開的方法中的任一種的步驟可以以各種方式修改、改編、重新布置、省略，或擴展而不偏離本公開的范圍。

在(210)處，該方法可包括從定位在發動機軸上的應變傳感器獲得發動機軸處的應變測量結果。具體而言，發動機軸可包括功率輸出軸、低壓渦輪軸、高壓渦輪軸、風扇軸、發動機聯接軸，或其它適合的旋轉軸。在一些實施例中，應變傳感器可包括至少部分地設置在發動機軸上的直接寫應變傳感器、射頻識別傳感器、表面聲波傳感器、體聲波傳感器、半橋應變儀傳感器，或全橋應變儀傳感器。在附加或備選的實施例中，應變傳感器可包括磁致伸縮傳感器、磁彈性傳感器、磁阻傳感器，或光波紋傳感器。此外，在一些實施例中，(210)可包括從應變傳感器無線地接收應變測量結果，如上面所述。

在(220)處，方法(200)包括從定位在發動機軸上的溫度傳感器獲得溫度測量結果。溫度傳感器可包括至少部分地設置在發動機軸上的表面聲波傳感器、體聲波傳感器、電阻溫度檢測傳感器、熱電偶傳感器，或高溫計傳感器，并且還可使用發動機熱模型來增強。可選地，(210)還包括從溫度傳感器無線地接收溫度測量結果，如上面所述。

在(230)處，方法(200)可包括從與應變傳感器共置的一個或更多個存儲器儲存單元獲得校準信息。校準信息可包括校正參數，如上面論述的。例如，一些實施例的校正參數可包括發動機軸的旋轉速度、發動機軸處的溫度、發動機軸處的振動、排出氣體溫度、入口溫度，或發動機燃燒壓力。此外，發動機狀態模型可與校正參數相關聯。

可選地，步驟(210)、(220)或(230)中的一個或更多個可隨無線詢問信號的傳送而定。因此，方法(200)的可選實施例可包括以無線詢問器開始無線詢問信號，如上面所述。在某些實施中，無線詢問器可操作地連接于(多個)處理器，并且包括無源射頻詢問器、有源射頻詢問器，或光學詢問器。

在(240)處，方法(200)包括至少部分地基于應變測量結果、溫度測量結果，以及校準信息來確定轉矩測量結果。如上面論述的，發動機狀態模型可構造成使測量的應變和/或溫度值與一個或更多個糾正值相關。在某些實施例中，發動機軸的旋轉應變與熱應變區分開。此外，應變測量結果可至少部分地基于確定的熱應變來調整。因此，可提供排除熱應變的旋轉應變值。

該書面的描述使用實例以公開本發明(包括最佳模式)，并且還使本領域技術人員能夠實踐本發明(包括制造和使用任何裝置或系統并且執行任何并入的方法)。本發明的可專利范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果這些其它實例包括不與權利要求的字面語言不同的結構元件，或者如果這些其它實例包括與權利要求的字面語言無顯著差別的等同結構元件，則這些其它實例意圖在權利要求的范圍內。