專(zhuān)利名稱(chēng)：具有取決于速度的動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制的傳感器接口的方法和系統(tǒng)的制作方法
具有取決于速度的動(dòng)態(tài)自動(dòng)増益控制的傳感器接ロ的方法和系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)交叉引用 本申請(qǐng)涉及2011年2月23日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)13/033，249[GE案號(hào)247779]，其通過(guò)引用完整地并入本文并構(gòu)成其一部分。
背景技術(shù)：
在許多情況中，由多種監(jiān)視系統(tǒng)針對(duì)包括例如，振動(dòng)、熱、噪聲、速度、電特性(例如，電流、電壓、電阻等)、環(huán)境影響等的性能和運(yùn)行特性來(lái)主動(dòng)地監(jiān)視諸如例如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪等的機(jī)器以及它們驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。一般地，監(jiān)視這些機(jī)器的監(jiān)視系統(tǒng)由接近且與該機(jī)器關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)傳感器或換能器組成。例如，監(jiān)視系統(tǒng)可以使用無(wú)源磁或磁阻傳感器。下文中，這些傳感器將簡(jiǎn)稱(chēng)為“傳感器”、“磁傳感器”或“無(wú)源磁傳感器”，其意在包括無(wú)源磁和磁阻傳感器。一般地，無(wú)源磁傳感器由永磁體和帶有連接到線(xiàn)圈的每一端的信號(hào)線(xiàn)的線(xiàn)圈構(gòu)造而成。磁體產(chǎn)生場(chǎng)(通量線(xiàn))，該場(chǎng)從磁傳感器的端部延伸到空氣中。隨著含鐵物體逼近磁傳感器的末端(即，探頭末端)，該物體與始發(fā)于磁傳感器中包含的磁體的磁場(chǎng)相互作用，從而在線(xiàn)圈中感生電流，并進(jìn)而產(chǎn)生在作為磁傳感器輸出的信號(hào)線(xiàn)上能夠發(fā)覺(jué)的交流電(AC)電壓。隨著目標(biāo)進(jìn)入并然后離開(kāi)通量線(xiàn)占據(jù)的區(qū)域，這產(chǎn)生正電壓峰值，然后是負(fù)電壓峰值。電壓輸出可能看上去本質(zhì)上是正弦的，但是取決于目標(biāo)的材料組成和幾何形狀而可能失真。多種因素對(duì)由無(wú)源磁傳感器生成的輸出信號(hào)特性有貢獻(xiàn)，包括目標(biāo)的表面速度、間隙尺寸、目標(biāo)幾何形狀和負(fù)載阻杭。表面速度是目標(biāo)通過(guò)磁傳感器的探頭末端的速度，并且直接影響磁傳感器產(chǎn)生的脈沖的振幅。使目標(biāo)速度與輸出電壓相聯(lián)系的精確函數(shù)因磁傳感器不同而有所變化，但是速度與輸出電壓之間的相關(guān)性是近似線(xiàn)性函數(shù)(成比例)。間隙尺寸是指當(dāng)目標(biāo)通過(guò)且它還影響輸出電壓時(shí)目標(biāo)與磁傳感器的探頭末端之間的距離。該間隙越小，輸出電壓將越大。磁傳感器的典型間隙設(shè)置可以是大約25至30mil。一般地，間隙尺寸與電壓輸出之間的關(guān)系本質(zhì)上是非線(xiàn)性的。減小間隙可以極大地提高輸出電壓。目標(biāo)的幾何形狀尺寸也可以影響輸出電壓的振幅和形狀。一般地，目標(biāo)越大，振幅越大。相對(duì)于磁傳感器內(nèi)部阻抗的負(fù)載阻抗指示負(fù)載將發(fā)覺(jué)的磁傳感器輸出電壓的量。磁傳感器一般設(shè)計(jì)成具有與提供最大輸出相符的最低實(shí)際阻杭。負(fù)載阻抗應(yīng)該相對(duì)于磁傳感器的阻抗為高，以便最小化線(xiàn)圈兩端的電壓降，并向負(fù)載輸送最大輸出。一般地，負(fù)載阻抗應(yīng)該至少10倍于磁傳感器的內(nèi)部阻抗。使用磁傳感器的優(yōu)點(diǎn)包括，它們是無(wú)源的，因此無(wú)需外部功率，它們?cè)谠O(shè)計(jì)上簡(jiǎn)単，因此高度可靠，并且它們一般是低成本的。但是，使用這些傳感器也存在難題。一個(gè)難題是輸出信號(hào)振幅可能基于速度極大地波動(dòng)。這可能使得難于分析從例如0到3600rpm變速的機(jī)器的啟動(dòng)數(shù)據(jù)特性。例如，磁傳感器輸出電壓相對(duì)于通過(guò)目標(biāo)的速度極大地變化(例如，10mVp-p至200Vp-p)。如果通過(guò)目標(biāo)高速通過(guò)時(shí)的相同輸出精度來(lái)監(jiān)視低速通過(guò)的目標(biāo)的磁傳感器輸出，此特性可能造成難題。慢速信號(hào)需要増益來(lái)提高信噪比，而高速信號(hào)需要被衰減以避免因電路極限導(dǎo)致的削波或失真。另ー個(gè)難題是，由于磁傳感器的無(wú)源性質(zhì)，磁拾波具有較小的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，并且將無(wú)法驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)長(zhǎng)電纜。而且，磁傳感器無(wú)法用于精確間隙讀數(shù)。雖然振幅可以是間隙的指示，但是由于如上所述影響輸出的多種其他因素而導(dǎo)致無(wú)法利用給定的輸出電壓來(lái)精確確定間隙尺寸。因此，期望有克服本領(lǐng)域中的難題(上文描述了其中的ー些)的系統(tǒng)和方法。具體來(lái)說(shuō)，提供使用速度輸入的動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制用于磁傳感器，這能夠用于提高磁傳感器對(duì)應(yīng)于低速通過(guò)的目標(biāo)的輸出的精度以及該相同目標(biāo)以高速通過(guò)時(shí)該目標(biāo)的輸出的精度，這在解決上述難題時(shí)將是有價(jià)值的。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述的本發(fā)明的實(shí)施例提供一種磁傳感器接ロ，其能夠使用測(cè)量目標(biāo)的當(dāng)前速度的速度信號(hào)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)調(diào)節(jié)，以便對(duì)于給定目標(biāo)在其整個(gè)速度范圍(0-最大值rpm)上保持輸入信號(hào)的真實(shí)正峰值和負(fù)峰值，由此增加低速時(shí)的信噪比并避免高速時(shí)的削波或失真。在ー個(gè)方面中描述ー種方法。該方法包括從傳感器接收交流差分電壓信號(hào)。該差分電壓信號(hào)具有相對(duì)于目標(biāo)的速度變化而變化的振幅。將該交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠動(dòng)態(tài)縮放的、衰減的單端電壓信號(hào)。可以通過(guò)將衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)縮放衰減的單端電壓信號(hào)。該縮放因子相對(duì)于速度信號(hào)來(lái)選擇，以及相對(duì)于縮放的衰減的單端電壓信號(hào)的信噪比來(lái)選擇。在另ー個(gè)方面中描述ー種系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器組成，傳感器配置成產(chǎn)生具有相對(duì)于目標(biāo)的速度變化而變化的振幅的交流差分電壓信號(hào)。該系統(tǒng)又包括第一電路，第一電路接收交流差分電壓信號(hào)，并將交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)。速度傳感器或換能器產(chǎn)生指示目標(biāo)的當(dāng)前速度的速度信號(hào)。第二電路通過(guò)將衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)。該縮放因子相對(duì)于速度信號(hào)來(lái)選擇，以及相對(duì)于縮放的衰減的單端電壓信號(hào)的信噪比來(lái)選擇。下文描述中將部分地闡述附加的優(yōu)點(diǎn)或通過(guò)實(shí)踐將了解附加的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)所附權(quán)利要求中具體闡述的元件和組合來(lái)實(shí)現(xiàn)和達(dá)到。要理解的是，前文概述和下文的詳細(xì)描述都僅僅是示范的和解釋性的而非限制性的，正如所聲明的。


結(jié)合于本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成其一部分的附示了實(shí)施例，以及連同描述用于解釋本文方法和系統(tǒng)的原理圖I是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的ー個(gè)實(shí)施例的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面的，能夠用于將交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)的電路的實(shí)施例的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面的，能夠用于動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)的電路的實(shí)施例的示意圖；圖4是圖示可以被采用以提供使用速度信號(hào)的動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制用于磁傳感器的操作的流程圖；以及
圖5是圖示用于執(zhí)行所公開(kāi)的方法的示范操作環(huán)境的框圖。
具體實(shí)施例方式在公開(kāi)和描述本發(fā)明的方法和系統(tǒng)之前，要理解的是，這些方法和系統(tǒng)不局限于特定的綜合性方法、特定部件或具體組成。還要理解的是，本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅出于描述具體實(shí)施例的目的，并無(wú)意作為限制。 正如本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中使用的，除非上下文明確地另行指出，否則單數(shù)形式“一”和“所述”包括多個(gè)指示物。范圍本文中可能表示為從“約”ー個(gè)具體值和/或到“約”另ー個(gè)具體值。當(dāng)表示此類(lèi)范圍時(shí)，另ー個(gè)實(shí)施例包括從ー個(gè)具體值和/或到另ー個(gè)具體值。相似地，當(dāng)通過(guò)使用前述的“約”將值表示為近似值時(shí)，將理解該具體值形成另ー個(gè)實(shí)施例。還將理解的是，每個(gè)范圍的端點(diǎn)相對(duì)于另一個(gè)端點(diǎn)是顯著的，并且獨(dú)立于另ー個(gè)端點(diǎn)。而且，當(dāng)本文中提供范圍的示例吋，應(yīng)意識(shí)到，除非確切地另行指出，否則給定的范圍還包括其之間的所有從屬范圍。“可選”或“可選地”表示隨后描述的事件或情況可能發(fā)生或可能不發(fā)生，并且該描述包括所述事件或情況發(fā)生的實(shí)例和所述事件或情況未發(fā)生的實(shí)例。在本說(shuō)明的通篇描述和權(quán)利要求中，詞匯“包括”以及該詞匯的變化(如動(dòng)詞進(jìn)行時(shí)形式和動(dòng)詞單數(shù)形式)表示“包含但不限干”，而無(wú)意排除例如，其他附加項(xiàng)、部件、整體或步驟?！笆痉丁北硎尽捌涫纠?，并且無(wú)意表達(dá)優(yōu)選或理想實(shí)施例的指示?！叭纭辈⒎腔谙拗埔饬x上來(lái)使用，而是出于解釋的目的。所公開(kāi)的是能夠用于執(zhí)行所公開(kāi)的方法和系統(tǒng)的部件。本文公開(kāi)了這些和其他部件，并且要理解的是，當(dāng)公開(kāi)這些部件的組合、子集、交互、分組等而可能未顯性地公開(kāi)它們的多種個(gè)體和集合性組合和排列的每ー種的特定引述時(shí)，它們每ー個(gè)在本文中是針對(duì)所有方法和系統(tǒng)確切地設(shè)想和描述的。這對(duì)于本申請(qǐng)的所有方面均適用，包括但不限于所公開(kāi)的方法中的步驟。因此，如果存在能夠執(zhí)行的多種附加步驟，則理解為這些附加步驟的每個(gè)步驟可以與所公開(kāi)的方法的任何特定實(shí)施例或?qū)嵤├慕M合一起執(zhí)行。參考下文優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述以及本文包括的示例和附圖及其前文和下文描述，可以更容易地理解本發(fā)明方法和系統(tǒng)。正如本文描述的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種磁阻或磁傳感器接ロ電路，其能夠動(dòng)態(tài)且相對(duì)于來(lái)自目標(biāo)的速度信號(hào)調(diào)整信號(hào)調(diào)節(jié)，以便對(duì)于給定目標(biāo)在其整個(gè)速度范圍(0-最大值rpm)上，保持來(lái)自磁阻或磁傳感器的輸入信號(hào)的真實(shí)正峰值和負(fù)峰值。磁傳感器輸出電壓可能相對(duì)于通過(guò)目標(biāo)的速度極大地變化(例如，IOmVp-p至200Vp-p)。如果通過(guò)目標(biāo)高速通過(guò)時(shí)的相同輸出精度來(lái)監(jiān)視低速通過(guò)的目標(biāo)的傳感器輸出，此特性會(huì)造成難題。慢速信號(hào)需要増益來(lái)提高信噪比，而高速信號(hào)可能需要進(jìn)行衰減以避免因電路極限導(dǎo)致的削波或失真。因此，本文描述的實(shí)施例的技術(shù)效果是，提供了一種通過(guò)利用來(lái)自目標(biāo)的速度信號(hào)的磁傳感器監(jiān)視某給定目標(biāo)在其整個(gè)速度范圍(0-最大值rpm)上的性能/行為的方式。本發(fā)明的實(shí)施例允許從先前難以與噪聲分離的低振幅信號(hào)中捕獲信號(hào)內(nèi)容。由于動(dòng)態(tài)縮放和速度信號(hào)的使用，ー些實(shí)施例還提供了在寬的目標(biāo)速度及其對(duì)應(yīng)的信號(hào)振幅范圍上實(shí)現(xiàn)更好信噪比的機(jī)會(huì)。本文描述的系統(tǒng)和方法提供一種磁傳感器接ロ電路，其能夠動(dòng)態(tài)使用來(lái)自目標(biāo)的速度信號(hào)調(diào)整信號(hào)調(diào)節(jié)，以便保持輸入信號(hào)的真實(shí)正峰值和負(fù)峰值。在ー個(gè)方面中，該接ロ電路的實(shí)施例從磁傳感器接受差分電壓，將其轉(zhuǎn)換成單端電壓和進(jìn)行衰減(如果需要)以避免信號(hào)削波。相對(duì)于其信噪比縮放(増益或衰減)衰減的單端電壓信號(hào)而不使信號(hào)波形削波或改變。在ー個(gè)方面中，縮放衰減的單端電壓信號(hào)來(lái)提高信噪比或使其最大化。在一個(gè)方面中，通過(guò)數(shù)字處理器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)執(zhí)行且將至少兩個(gè)輸入納入考慮的算法來(lái)選擇增益或衰減。第一輸入傳送磁傳感器的目標(biāo)的速度。第二輸入是跨過(guò)磁傳感器觸點(diǎn)發(fā)覺(jué)的模擬電壓的數(shù)字表示，其來(lái)自模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC從本文描述的縮放的衰減的單端電壓接收其輸入。這提供一反饋回路，該反饋回路允許本發(fā)明的實(shí)施例檢測(cè)削波或信號(hào)改變的發(fā)生并調(diào)整縮放來(lái)確保此情況不會(huì)出現(xiàn)。實(shí)施例還提供一種基于外部速度輸入來(lái)控制信號(hào)調(diào)節(jié)和縮放的機(jī)構(gòu)。圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的概略框圖。傳感器102檢測(cè)到接近傳感器102通過(guò)的目標(biāo)104。正如本文所描述的，在ー個(gè)方面中，傳感器102可以是無(wú)源磁或磁阻傳感器。一般地，目標(biāo)104通過(guò)傳感器102附近，因此由傳感器102產(chǎn)生電壓脈沖或信號(hào)。但是，在另ー個(gè)方面中傳感器102移動(dòng)通過(guò)目標(biāo)104，并產(chǎn)生電壓信號(hào)。傳感器102產(chǎn)生的電壓信號(hào)與多種因素相關(guān)聯(lián)，包括目標(biāo)104的材料、目標(biāo)104的幾何形狀或形狀、目標(biāo)104與傳感器102之間的間隙尺寸和目標(biāo)104通過(guò)傳感器102 (或傳感器102通過(guò)目標(biāo)104)的速度。在ー個(gè)方面中，該電壓信號(hào)是交流差分電壓脈沖(即，未參考地或任何其他公共點(diǎn))。在一個(gè)方面中，電壓信號(hào)可以是圍繞水平(零)軸對(duì)稱(chēng)的或非対稱(chēng)的。隨著目標(biāo)104逼近傳感器120，移到傳感器120下方并通過(guò)傳感器120 (或傳感器120逼近并移動(dòng)通過(guò)目標(biāo)104)，交流電壓信號(hào)的振幅隨時(shí)間而變化。在ー個(gè)方面中，交流電壓信號(hào)的振幅相對(duì)于目標(biāo)104的速度而變化。在ー個(gè)方面中，該交流電壓信號(hào)是正弦波。在ー個(gè)方面中，該交流電壓信號(hào)不是符號(hào)波(sign wave)。在ー個(gè)方面中，傳感器102是如可從多個(gè)不同制造商之一得到的無(wú)源磁傳感器。在ー個(gè)方面中，傳感器102可以是如可從Al-Tek Instruments有限公司(Cheshire, CT)得到的無(wú)源磁傳感器或可變磁阻傳感器。在ー個(gè)方面中，傳感器102可以是Al-Tel型號(hào)70085-1010的無(wú)源磁傳感器。目標(biāo)104可以是多種設(shè)備。在一個(gè)方面中，目標(biāo)104可以是渦輪的葉片，渦輪如蒸汽渦輪、燃?xì)鉁u輪等。在ー個(gè)方面中，目標(biāo)104可以是壓縮機(jī)的葉片，壓縮機(jī)如使用在燃?xì)鉁u輪中的壓縮機(jī)等。在ー個(gè)方面中，目標(biāo)104可以是齒輪齒。在ー個(gè)方面中，傳感器102產(chǎn)生的交流差分電壓信號(hào)被電路106接收。在ー個(gè)方面中，電路106接收交流差分電壓信號(hào)，并將交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)(即，參考地或另ー個(gè)公共點(diǎn))。在ー個(gè)方面中，電路106根據(jù)交流差分電壓信號(hào)的峰間值來(lái)衰減或増益交流差分電壓信號(hào)。在ー個(gè)方面中，電路106按固定的量衰減交流差分電壓(即，將交流差分電壓信號(hào)的峰間值恒定地按10%、15%、20%等降低)。在ー個(gè)方面中，電路106通過(guò)按固定的量衰減交流差分電壓信號(hào)以使衰減的單端電壓信號(hào)小于或等于最大衰減的電壓來(lái)將交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)。在ー個(gè)方面中，電路106通過(guò)將交流差分電壓信號(hào)乘以最大衰減的電壓與交流差分電壓信號(hào)的最大峰間值之比來(lái)將交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)。在ー個(gè)方面中，交流差分電壓信號(hào)的最大峰間值可以是約250伏特的峰間值，以及衰減的單端電壓信號(hào)的最大衰減的電壓可以是約30伏特的峰間值。在ー個(gè)方面中，電路106包括電阻分壓器202和具有單端輸出的運(yùn)算放大器204，如圖2所示。圖2是根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面的，能夠用于將交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)的電路106的實(shí)施例的示意圖。在ー個(gè)方面中，將交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)包括，使用電阻分壓器202將交流差分電壓信號(hào)分壓，并將差分輸入提供到具有單端輸出的運(yùn)算放大器204。在一個(gè)非限制性示例中，電阻分壓器202可以由具有如下值的電阻器組成R142 = 4. 99千歐姆，R143 = 4. 99千歐姆，R144=3. 01千歐姆，R145 = 121千歐姆和R146 = 121千歐姆。而且在一個(gè)非限制性示例中，具有單端輸出的運(yùn)算放大器電路204可以由具有如下值的電阻器和電容器組成R147 = 49. 9千歐姆，R148 = 49. 9千歐姆，R284 = 2.0千歐姆，C103 = 5. 6皮法和C104 = 5. 6皮法。圖2的電路作為ー個(gè)非限制性示例來(lái)提供，并且要意識(shí)到，可以使用其他電路來(lái)執(zhí)行相同的功倉(cāng)^:。 圖I的系統(tǒng)還包括速度傳感器116，速度傳感器116感測(cè)目標(biāo)104移動(dòng)的當(dāng)前速度并相對(duì)于目標(biāo)104的速度產(chǎn)生速度信號(hào)。反過(guò)來(lái)，速度傳感器116還可以感測(cè)磁傳感器102移動(dòng)通過(guò)目標(biāo)104(如果目標(biāo)104是固定的以及磁傳感器102在移動(dòng))的速度。在ー個(gè)方面中，將來(lái)自速度傳感器116的速度信號(hào)提供到現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或數(shù)字處理器110，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或數(shù)字處理器110使用該速度信號(hào)以根據(jù)本文描述的算法來(lái)縮放衰減的單端電壓信號(hào)。在多種方面中，速度傳感器116可以例如是渦流探頭(S卩，接近度傳感器)、磁拾波傳感器、光速度傳感器、電容傳感器等。雖然稱(chēng)為速度傳感器116，但是要意識(shí)到，此引述包括速度換能器。如圖I所示，通過(guò)將衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)。在ー個(gè)方面中，該縮放因子相對(duì)于速度信號(hào)來(lái)選擇，以及相對(duì)于縮放的衰減的單端電壓信號(hào)的信噪比來(lái)選擇。在ー個(gè)方面中，該縮放因子選為提高縮放的衰減的單端電壓信號(hào)的信噪比或使其最大化。在ー個(gè)方面中，電路106將該衰減的單端電壓信號(hào)提供到第ニ電路108。第二電路108動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)。在ー個(gè)方面中，與第二電路108關(guān)聯(lián)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或數(shù)字處理器110自動(dòng)將縮放因子設(shè)置成使縮放因子乘以衰減的單端電壓信號(hào)的積小于或等于最大輸入信號(hào)電壓。在ー個(gè)方面中，該最大輸入信號(hào)電壓是約6. 5伏特的峰間值。在ー個(gè)方面中，與第二電路108關(guān)聯(lián)的FPGA或數(shù)字處理器110根據(jù)ー算法來(lái)自動(dòng)地設(shè)置縮放因子。在ー個(gè)方面中，該算法包括FPGA或數(shù)字處理器110接收傳感器102產(chǎn)生的交流差分電壓信號(hào)的數(shù)字輸入表示以及目標(biāo)104(或目標(biāo)104是固定的情況下的磁傳感器102)的當(dāng)前速度的速度輸入表示，并與輸入成比例地縮放衰減的單端電壓信號(hào)。在ー個(gè)方面中，該數(shù)字輸入包括由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 112轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的、第二電路108的縮放的輸出。在ー個(gè)方面中，如果對(duì)FPGA或數(shù)字處理器110的數(shù)字輸入低于ー較低的定義值Valuq，則縮放因子大于1，并將衰減的單端電壓信號(hào)放大以便增加其信噪比。在ー個(gè)方面中，如果對(duì)FPGA或數(shù)字處理器110的數(shù)字輸入等于較低的定義值Valuelj,較高的定義值Valueu,或介于較低的定義值Valuelj和較高的定義值Valueu之間,則縮放因子為1，并且既不放大也不衰減該衰減的單端電壓信號(hào)。在ー個(gè)方面中，如果對(duì)FPGA或數(shù)字處理器110的數(shù)字輸入大于較高的定義值Valueu，則縮放因子小于I，并進(jìn)ー步地將衰減的單端電壓信號(hào)衰減以避免信號(hào)的削波或失真。在ー個(gè)方面中，通過(guò)來(lái)自速度傳感器116的速度信號(hào)調(diào)整該算法確定的縮放因子。在ー個(gè)方面中，處理器或FPGA 110能夠感測(cè)目標(biāo)104的速度并基于速度調(diào)整或縮放該衰減的單端電壓信號(hào)電平以確保不會(huì)發(fā)生削波或失真。在一個(gè)方面中，將該算法確定的縮放因子乘以目標(biāo)104(或傳感器102)的當(dāng)前速度與目標(biāo)104 (或傳感器102)的最大速度之比。在一個(gè)方面中，可以將電路108的輸出114提供到監(jiān)視系統(tǒng)，如渦輪監(jiān)視系統(tǒng)、壓縮機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)或類(lèi)似的葉片監(jiān)視系統(tǒng)。在一個(gè)方面中，輸出114具有與最大輸入電壓電平相同或比最大輸入電壓電平小的值。在一個(gè)方面中，監(jiān)視系統(tǒng)的工作特性和規(guī)范可以確定最大輸入電壓信號(hào)的值。在一個(gè)方面中，ADC 112的工作特性和規(guī)范可以確定最大輸入電壓信號(hào)的值。 現(xiàn)在參考圖I和圖3，在一個(gè)方面中，第二電路108動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)包括第二電路108使用縮放運(yùn)算放大器電路304動(dòng)態(tài)縮放該衰減的單端電壓信號(hào)，該縮放運(yùn)算放大器電路304具有由FPGA或數(shù)字處理器110控制的數(shù)字電位器302。FPGA或數(shù)字處理器110向數(shù)字電位器302提供根據(jù)上述算法動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)的輸入。在一個(gè)方面中，F(xiàn)PGA或數(shù)字處理器110通過(guò)以下方式縮放衰減的單端電壓信號(hào)從ADC 112接收衰減的單端電壓信號(hào)的數(shù)字表示以及從速度傳感器116接收速度信號(hào)，并自動(dòng)地調(diào)整數(shù)字電位器302，以使縮放因子乘以該衰減的單端電壓電平小于或等于最大輸入信號(hào)電壓。在一個(gè)方面中，縮放因子是I或更大，例如I. 0,1. 1、1. 2,2. 0,2. 5,10. O等。在另一個(gè)方面中，縮放因子小于 I,例如 O. 95,0. 90,0. 5,0. 33,0. 10,0. 01 等。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的，能夠用于動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)的電路108的實(shí)施例的示意圖。在一個(gè)方面中，動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)包括，F(xiàn)PGA或處理器110根據(jù)上述算法自動(dòng)調(diào)整數(shù)字電位器302，以使縮放運(yùn)算放大器電路304的輸出具有提高的信噪比并且不致高到產(chǎn)生信號(hào)的削波或失真。在一個(gè)方面中，使輸出的信噪比最大化。正如上文提到的，該算法在縮放衰減的單端電壓信號(hào)時(shí)將目標(biāo)104 (或傳感器102)的速度納入考慮。在一個(gè)方面中，將數(shù)字電位器302的輸出用作到縮放運(yùn)算放大器電路304的輸入，以提供縮放運(yùn)算放大器電路304的輸出的動(dòng)態(tài)縮放。在非限制性示例中，數(shù)字電位器302還可以包括具有I微法值的電容器C124。而且在一個(gè)非限制性示例中，縮放運(yùn)算放大器電路304可以由具有如下值的電阻器和電容器組成R173 = 49. 9千歐姆，R174 = 20. O千歐姆，R175 = 10. O千歐姆，R165 = 4. 99千歐姆和C121 = 5. 6皮法。在一個(gè)方面中，數(shù)字電位器302可以是可從例如Analog Devices有限公司(Norwood, MA)得到的單通道1024數(shù)位(position)的數(shù)字電位器。在一個(gè)方面中，數(shù)字電位器302可以是Analog Devices有限公司的模型AD5293數(shù)字電位器。圖3的電路作為一個(gè)非限制示例來(lái)提供，同時(shí)要意識(shí)到，可以使用其他電路來(lái)執(zhí)行相同的功能。現(xiàn)在參考圖4，其中圖示可被采用以提供使用速度信號(hào)的動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制用于磁傳感器的操作。在步驟402處，從傳感器接收交流差分電壓信號(hào)。在一個(gè)方面中，該傳感器是無(wú)源磁傳感器。在一個(gè)方面中，該傳感器是可變磁阻傳感器。該交流差分電壓信號(hào)具有相對(duì)于目標(biāo)的速度變化而變化的振幅。例如，如果該傳感器正在監(jiān)視渦輪的一級(jí)葉片，則來(lái)自該傳感器的交流差分電壓信號(hào)的振幅隨著機(jī)器從O每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)變速到工作速度(例如，3600rpm)而增加。這是因?yàn)閭鞲衅鳟a(chǎn)生的交流差分電壓信號(hào)與目標(biāo)的材料成分、傳感器與目標(biāo)之間的間隙和目標(biāo)通過(guò)傳感器(或傳感器通過(guò)目標(biāo))的速度相關(guān)聯(lián)。在一個(gè)方面中，該目標(biāo)是渦輪葉片。在步驟404處，將該交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)。在一個(gè)方面中，該交流差分電壓信號(hào)具有最大峰間值，以及將該交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)包括將該交流差分電壓信號(hào)乘以最大衰減的電壓與最大峰間值之比。在一個(gè)方面中，該交流差分電壓信號(hào)的最大峰間值可以是250伏特的峰間值，以及衰減的單端電壓信號(hào)的最大衰減的電壓可以是30伏特的峰間值。在一個(gè)方面中，將交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)包括通過(guò)按固定的量衰減該交流差分電壓信號(hào)，以使該衰減的單端電壓信號(hào)小于或等于最大衰減的電壓。在一個(gè)方面中，將該交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)包括，使用電阻分壓器將該交流差分電壓信號(hào)分壓，并將差分輸入提供到具有單端輸出的運(yùn)算放大器。在步驟406處，從速度傳感器接收速度信號(hào)。 在一個(gè)方面中，該速度信號(hào)指不目標(biāo)相對(duì)于磁傳感器的當(dāng)前速度。在一個(gè)方面中，該速度信號(hào)指示磁傳感器相對(duì)于目標(biāo)的當(dāng)前速度。在步驟408處，確定縮放因子。在一個(gè)方面中，取決于速度輸入和衰減的單端電壓信號(hào)的數(shù)字表示來(lái)確定縮放因子。在一個(gè)方面中，該縮放因子相對(duì)于速度信號(hào)來(lái)選擇，并且選擇為使縮放的衰減的單端電壓信號(hào)的信噪比最大化。在步驟410處，通過(guò)將衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)。在一個(gè)方面中，通過(guò)將衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)包括，將縮放因子選為使該縮放因子乘以衰減的單端電壓信號(hào)的積小于或等于最大輸入信號(hào)電壓，正如本文所描述的。在一個(gè)方面中，相對(duì)于速度信號(hào)選擇縮放因子包括，相對(duì)于目標(biāo)的當(dāng)前速度與目標(biāo)的最大速度之比選擇的所述縮放因子。在一個(gè)方面中，該最大輸入信號(hào)電壓是6. 5伏特的峰間值。在一個(gè)方面中，通過(guò)將衰減的單端電壓電平乘以縮放因子來(lái)動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)包括，使用縮放運(yùn)算放大器電路來(lái)動(dòng)態(tài)縮放該衰減的單端電壓信號(hào)，該縮放運(yùn)算放大器電路具有由現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或數(shù)字處理器控制的數(shù)字電位器。在一個(gè)方面中，F(xiàn)PGA或數(shù)字處理器通過(guò)以下步驟動(dòng)態(tài)縮放衰減的單端電壓信號(hào)接收衰減的單端電壓信號(hào)的數(shù)字表示以及速度信號(hào)，并調(diào)整數(shù)字電位器，以使縮放因子乘以該衰減的單端電壓電平小于或等于最大輸入信號(hào)電壓。在一個(gè)方面中，縮放因子是I或更大，例如I. 0,1. 1、1. 2,2. 0,2. 5,10. O等。在另一個(gè)方面中，縮放因子小于1，例如O. 95,0. 90,0. 5,0. 33,0. 10,0. 01 等。上文的系統(tǒng)描述為由多個(gè)單元(例如，F(xiàn)PGA或數(shù)字處理器110等)組成。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，這是功能描述，并且軟件、硬件或軟件與硬件的組合能夠執(zhí)行相應(yīng)的功能。如FPGA或處理器110的單元可以是軟件、硬件或軟件與硬件的組合。這些單元可以包括如圖5所示且在下文描述的數(shù)字電位器控制軟件。在一個(gè)示范方面中，這些單元可以包括如圖5所示且在下文描述的計(jì)算機(jī)501。在一個(gè)方面中，計(jì)算機(jī)501的處理器503可以用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼中實(shí)施的上文描述的算法并控制數(shù)字電位器302，正如本文所描述的。圖5是圖示用于執(zhí)行所公開(kāi)的方法的示范操作環(huán)境的框圖。此示范操作環(huán)境僅是操作環(huán)境的示例，并且無(wú)意就有關(guān)操作環(huán)境體系結(jié)構(gòu)的使用或功能性范圍提出任何限制。該操作環(huán)境不應(yīng)解釋為具有與示范操作環(huán)境中圖示的任何一個(gè)部件或部件的組合相關(guān)聯(lián)的任何從屬性或要求。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以結(jié)合多種其他通用或?qū)Ｓ糜?jì)算系統(tǒng)環(huán)境或配置來(lái)工作。能夠適于與這些系統(tǒng)和方法一起使用的公知計(jì)算系統(tǒng)、環(huán)境和/或配置的示例包括，但不限于，嵌入式處理單元、個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、膝上型設(shè)備和多處理器系統(tǒng)。附加的示例包括，機(jī)器監(jiān)視系統(tǒng)、可編程消費(fèi)電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)PC、微計(jì)算機(jī)、主機(jī)計(jì)算機(jī)、智能儀表、智能電網(wǎng)部件、包括上文的系統(tǒng)或設(shè)備、FPGA等的任何一個(gè)的分布式計(jì)算環(huán)境。所公開(kāi)的方法和系統(tǒng)的處理可以由軟件部件來(lái)執(zhí)行。所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可以是在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備執(zhí)行的如程序模塊的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的一般語(yǔ)境中描述的。一般地，程序模塊包括，執(zhí)行具體任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)具體抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的計(jì)算機(jī)代碼、例行程序、程序、對(duì)象、部件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。還可以在通過(guò)經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備來(lái)執(zhí)行任務(wù)的、基于電網(wǎng)和分布式的計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐所公開(kāi)的方法。在分布式計(jì)算環(huán)境中，可以將程序模塊置于包括存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備的本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體中。 而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可以通過(guò)計(jì)算機(jī)501形式的通用計(jì)算設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)501的部件可以包括但不限于，一個(gè)或多個(gè)處理器或處理單元503、系統(tǒng)存儲(chǔ)器512和將包括處理器503的多種系統(tǒng)部件耦合到系統(tǒng)存儲(chǔ)器512的系統(tǒng)總線(xiàn)513。在多個(gè)處理單元503的情況中，系統(tǒng)可以利用并行計(jì)算。系統(tǒng)總線(xiàn)513表示多種可能類(lèi)型的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的其中一種或多種，包括存儲(chǔ)器總線(xiàn)或存儲(chǔ)器控制器、外設(shè)總線(xiàn)、加速圖形端口、以及使用多種總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu)的任一種的處理器或本地總線(xiàn)。作為舉例，此類(lèi)體系結(jié)構(gòu)可以包括工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)(ISA)總線(xiàn)、微通道體系結(jié)構(gòu)(MCA)總線(xiàn)、增強(qiáng)的ISA(EISA)總線(xiàn)、視頻電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(VESA)本地總線(xiàn)、加速圖形端口(AGP)總線(xiàn)、以及外設(shè)部件互連(PCI)、PCI-Express總線(xiàn)、個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡工業(yè)協(xié)會(huì)(PCMCIA)、通用串行總線(xiàn)(USB)等。還可以在有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接上實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)513以及本文描述中指定的所有總線(xiàn)，并且可以將包括處理器503、海量存儲(chǔ)設(shè)備504、操作系統(tǒng)505、數(shù)字電位器控制軟件306、控制算法數(shù)據(jù)307 (例如，ValueL和Valueu的值、增益或衰減設(shè)置等)、網(wǎng)絡(luò)適配器508、系統(tǒng)存儲(chǔ)器512、輸入/輸出接口 510、顯示適配器509、顯示設(shè)備511以及人機(jī)接口 502的子系統(tǒng)中的每一個(gè)包含在位于物理上分開(kāi)的位置處且通過(guò)此形式的總線(xiàn)連接的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備或客戶(hù)端514a、514b、514c內(nèi)，從而實(shí)質(zhì)上實(shí)現(xiàn)完全分布式系統(tǒng)或分布式體系結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)501通常包括多種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。示范可讀介質(zhì)可以是非暫時(shí)性的且可被計(jì)算機(jī)501訪(fǎng)問(wèn)的任何可用的介質(zhì)，以及包括例如但不限于，易失性和非易失性介質(zhì)、可移動(dòng)和不可移動(dòng)介質(zhì)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器512包括易失性存儲(chǔ)器(如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM))和/或非易失性存儲(chǔ)器(如只讀存儲(chǔ)器(ROM))形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器512通常包含立即可被處理單元503訪(fǎng)問(wèn)和/或當(dāng)前操作的，如控制算法數(shù)據(jù)507的數(shù)據(jù)和/或如操作系統(tǒng)505和數(shù)字電位器控制軟件506的程序模塊。在另一個(gè)方面中，計(jì)算機(jī)501還可以包括其他非暫時(shí)性、可移動(dòng)/不可移動(dòng)、易失性/非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)。作為舉例，圖5圖示海量存儲(chǔ)設(shè)備504，其能夠提供對(duì)計(jì)算機(jī)代碼、計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和用于計(jì)算機(jī)501的其他數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)。例如且不意味著限制，海量存儲(chǔ)設(shè)備504可以是硬盤(pán)、可移動(dòng)磁盤(pán)、可移動(dòng)光盤(pán)、磁帶盒或其他磁存儲(chǔ)設(shè)備、閃存卡、CD-ROM、數(shù)字多功能盤(pán)(DVD)或其他光存儲(chǔ)設(shè)備、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)等?？蛇x地，可以將任何數(shù)量的程序模塊存儲(chǔ)在海量存儲(chǔ)器設(shè)備504上，作為舉例包括，操作系統(tǒng)505和數(shù)字電位器控制軟件506。操作系統(tǒng)505和相關(guān)軟件506 (或其某個(gè)組合)的每一個(gè)可以包括編程的元件和數(shù)字電位器控制軟件506。還可以將控制算法數(shù)據(jù)507存儲(chǔ)在海量存儲(chǔ)設(shè)備504上。可以將控制算法數(shù)據(jù)507存儲(chǔ)在本領(lǐng)域中公知的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的任何一個(gè)中。此類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)的示例包括DB2 (紐約州阿蒙克的IBM公司)、Microsoft Access、Microsoft SQL Server Oracle (華盛頓州貝爾維尤的
Microsoft公司)、mySQL、PostgreSQL等?？梢詫⑦@些數(shù)據(jù)庫(kù)集中布置或分布在多個(gè)系統(tǒng)上。 在另一個(gè)方面中，用戶(hù)可以經(jīng)由輸入設(shè)備(未示出)將命令和信息輸入到計(jì)算機(jī)501。此類(lèi)輸入設(shè)備的示例包括但不限于，鍵盤(pán)、指向設(shè)備(例如，“鼠標(biāo)”)、麥克風(fēng)、游戲桿、掃描儀、諸如手套以及其他身體覆蓋物的觸覺(jué)輸入設(shè)備等。這些和其他輸入設(shè)備可以經(jīng)由耦合到系統(tǒng)總線(xiàn)513的人機(jī)接口 502連接到處理單元503，但是還可以通過(guò)其他接口和總線(xiàn)結(jié)構(gòu)來(lái)連接，如并行端口、游戲端口、IEEE 1394端口(也稱(chēng)為火線(xiàn)端口)、串行端口或通用串行總線(xiàn)(USB)。在又一個(gè)方面中，顯示設(shè)備511還可以經(jīng)由接口(如顯示適配器509)連接到系統(tǒng)總線(xiàn)513?？稍O(shè)想計(jì)算機(jī)501可以具有多于一個(gè)顯示適配器509，以及計(jì)算機(jī)501可以具有多于一個(gè)顯示設(shè)備511。例如，顯示設(shè)備可以是監(jiān)視器、LCD(液晶顯示器)或投影機(jī)。除了顯不設(shè)備511外,其他輸出外圍設(shè)備可以包括如揚(yáng)聲器(未不出)和打印機(jī)(未不出)的部件，這些部件可以經(jīng)由輸入/輸出接口 510連接到計(jì)算機(jī)501。還可以通過(guò)輸入/輸出接口 510將來(lái)自傳感器和/或換能器(未示出)的輸入連接到處理器503。可以采用任何形式將這些方法的任何步驟和/或結(jié)果輸出到輸出設(shè)備。此類(lèi)輸出可以是任何形式的可視表示，包括但不限于，文字、圖形、動(dòng)畫(huà)、音頻、觸覺(jué)等。計(jì)算機(jī)501可以使用至一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備或客戶(hù)端514a、514b、514c的邏輯連接而在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中工作。作為舉例，遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備514可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、智能儀表、供應(yīng)商或制造商的計(jì)算設(shè)備、智能電網(wǎng)部件、對(duì)等設(shè)備或其他公共網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等。計(jì)算機(jī)501與遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備或客戶(hù)端514a、514b、514c之間的邏輯連接可以經(jīng)由局域網(wǎng)(LAN)和通用廣域網(wǎng)(WAN)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此類(lèi)網(wǎng)絡(luò)連接可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)適配器508。網(wǎng)絡(luò)適配器508可以在有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。此類(lèi)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境在辦公室、企業(yè)范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和如因特網(wǎng)的其他網(wǎng)絡(luò)515中是常規(guī)且常見(jiàn)的。出于圖示目的，其中將應(yīng)用程序和如操作系統(tǒng)505的其他可執(zhí)行程序部件圖示為離散的塊，但是認(rèn)識(shí)到，此類(lèi)程序和部件在多個(gè)不同時(shí)間駐留在計(jì)算設(shè)備501的不同存儲(chǔ)部件中，并且由該計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理器來(lái)執(zhí)行?？梢詫?shù)字電位器控制軟件506的實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)在某種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上或在其上傳送?？梢杂捎?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上包含的計(jì)算機(jī)可讀指令來(lái)執(zhí)行任何公開(kāi)的這些方法。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可被計(jì)算機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的任何可用介質(zhì)。作為舉例而不意味著限制，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)”和“通信介質(zhì)”?！坝?jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)”包括以任何方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)用于存儲(chǔ)如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)的信息的易失性和非易失性、可移動(dòng)和不可移動(dòng)介質(zhì)。示范性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)包括但不限于，RAM、ROM、EEPR0M、閃存存儲(chǔ)器或其他存儲(chǔ)器技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字多功能盤(pán)(DVD)或其他光存儲(chǔ)、磁帶盒、磁帶、磁盤(pán)存儲(chǔ)或其他磁存儲(chǔ)設(shè)備、或能夠用于存儲(chǔ)期望的信息且能夠被計(jì)算機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的任何其他介質(zhì)。這些方法和系統(tǒng)可以采用人工智能技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)和迭代學(xué)習(xí)。此類(lèi)技術(shù)的示例包括但不限于，專(zhuān)家系統(tǒng)、基于案例的推理、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、基于行為的Al、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)、進(jìn)化計(jì)算(例如，基因算法)、群體智能(例如，蟻群算法)和混合智能系統(tǒng)(例如，由統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或生產(chǎn)規(guī)則生成的專(zhuān)家推論規(guī)則)。下文示例是為向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供可以如何實(shí)施和評(píng)估本文要求權(quán)利的系統(tǒng)、產(chǎn)品、設(shè)備和/或方法的完整公開(kāi)和描述而闡述的，這些示例旨在單純舉例，而無(wú)意限制這些方法和系統(tǒng)的范圍。已盡力確保有關(guān)數(shù)字的精確度，但是應(yīng)該將一些誤差和偏差納入考慮。 在一個(gè)示范性非限制應(yīng)用中，可以將本發(fā)明的實(shí)施例用在渦輪葉片監(jiān)視系統(tǒng)中，盡管可設(shè)想本發(fā)明范圍內(nèi)的其他用途。例如，本文描述的傳感器102可以用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的一級(jí)中渦輪葉片的到達(dá)時(shí)間(TOA)中的變化。TOA中的變化可以是葉片故障的指示。工業(yè)燃?xì)鉁u輪存在導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的完全損毀的壓縮機(jī)葉片“解體”事件的難題。這些事件由始發(fā)于葉片中并擴(kuò)散直到發(fā)生最終斷裂的疲勞裂紋導(dǎo)致。解體的葉片常常導(dǎo)致對(duì)轉(zhuǎn)子的重大損壞。為了在災(zāi)變故障之前檢測(cè)到此問(wèn)題，設(shè)計(jì)了葉片監(jiān)視系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)工業(yè)燃?xì)鉁u輪引擎的壓縮機(jī)級(jí)中正在擴(kuò)大的裂紋，該葉片監(jiān)視系統(tǒng)計(jì)算并存儲(chǔ)葉片到達(dá)時(shí)間(TOA)數(shù)據(jù)。葉片通過(guò)測(cè)量的基本原理包括利用以下步驟建立時(shí)間參考使用每轉(zhuǎn)一次(keyphasor)換能器,然后對(duì)于成行的每個(gè)葉片，隨著該葉片移動(dòng)通過(guò)葉片通過(guò)檢測(cè)換能器測(cè)量該葉片的到達(dá)時(shí)間(TOA)。分析TOA的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)變化以檢測(cè)可能指示裂紋存在的葉片共振頻率中的偏移和/或靜態(tài)偏斜。因?yàn)閭鞲衅麟S著機(jī)器從O變速到全速(機(jī)器全速時(shí)葉片末端速度可能超過(guò)音速)遍歷一定范圍的電壓，所以需要在變速過(guò)程期間縮放(即，放大或衰減)傳感器輸出，以便在較低電壓處使信噪比最大化以及在高電壓電平處避免失真處的削波。這使得傳感器輸出能夠用于執(zhí)行TOA計(jì)算以便監(jiān)視渦輪葉片健康。因此，可以使用本文描述的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例來(lái)滿(mǎn)足這些需求。正如上文描述以及本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例可以配置為系統(tǒng)、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。相應(yīng)地，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例可以由包括完全的硬件、完全的軟件或軟件與硬件的任何組合的多種方式組成。而且，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例可以采用計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有包含在該存儲(chǔ)介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀程序指令(例如，計(jì)算機(jī)軟件)?？梢岳萌魏芜m合的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，包括硬盤(pán)、CD-ROM、光存儲(chǔ)設(shè)備或磁存儲(chǔ)設(shè)備。上文參考方法、設(shè)備(即，系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的框圖和流程示來(lái)描述了本發(fā)明的實(shí)施例。將理解，可以分別通過(guò)包括計(jì)算機(jī)程序指令的多種方式實(shí)現(xiàn)框圖和流程示的每個(gè)框和框圖和流程圖中的框的組合?？梢詫⑦@些計(jì)算機(jī)程序指令加載到通用計(jì)算機(jī)、專(zhuān)用計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備(如上文參考圖5論述的一個(gè)或多個(gè)處理器503)上來(lái)制成機(jī)器，以使該計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行的指令構(gòu)成用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)流程圖框中指定的功能的方式。這些計(jì)算機(jī)程序指令還可以存儲(chǔ)在能夠引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備(例如，圖5的一個(gè)或多個(gè)處理器503)以具體方式實(shí)現(xiàn)功能的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，以便存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包含實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)框中指定的功能的計(jì)算機(jī)可讀指令的制造產(chǎn)品。還可以將這些計(jì)算機(jī)程序指令加載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，以使一系列操作步驟在該計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，以便該計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的這些指令提供用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)流程圖框中指定的功能的步驟。相應(yīng)地，框圖和流程示的框支持用于執(zhí)行指定功能的方式的組合、用于執(zhí)行指定的功能的步驟的組合以及用于執(zhí)行指定的功能的程序指令方式。還將理解，框圖和流程示的每個(gè)框以及框圖和流程示中框的組合可以由執(zhí)行指定的功能或步驟的基于專(zhuān)用硬件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或?qū)Ｓ糜布陀?jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。除非另外明確指出，否則絕對(duì)無(wú)意認(rèn)為本文闡述的任何方法要求應(yīng)解釋為以特定的次序來(lái)執(zhí)行其步驟。相應(yīng)地，在方法權(quán)利要求未確切地引述其步驟要遵循的次序或在權(quán)利要求或描述中未另行確切地說(shuō)明這些步驟應(yīng)限于特定次序的情況下，在任何方面中，均絕對(duì)無(wú)意推定次序。這對(duì)于解釋的任何可能非明示基礎(chǔ)是成立的，包括有關(guān)步驟或操作流的布置的邏輯事項(xiàng)；由語(yǔ)法組織或標(biāo)點(diǎn)推導(dǎo)的明文含義；說(shuō)明書(shū)中描述的實(shí)施例的數(shù)量或類(lèi)型。在本說(shuō)明書(shū)通篇中，可能引述多個(gè)發(fā)明公布。這些發(fā)明公布的整體公開(kāi)在此通過(guò)引用并入本申請(qǐng)，以便更充分地描述這些方法和系統(tǒng)所涉及的現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)。獲益于前文描述和關(guān)聯(lián)的附圖中呈示的教導(dǎo)的本發(fā)明的這些實(shí)施例涉及的本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到本文闡述的本發(fā)明的許多修改和其他實(shí)施例。因此，要理解本發(fā)明不應(yīng)局限于所公開(kāi)的特定實(shí)施例，并且修改和其他實(shí)施例意在包含于所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。而且，雖然前文描述和關(guān)聯(lián)的附圖在元件和/或功能的某些示范組合的上下文中描述示范性實(shí)施例，但是應(yīng)該意識(shí)到，在不背離所附權(quán)利要求范圍的前提下可以由備選實(shí)施例提供元件和/或功能的不同組合。就此而言，例如，與上文明確地描述的那些的元件和/或功能的不同組合也視為可能在一些所附權(quán)利要求中予以闡述。雖然本文采用特定的術(shù)語(yǔ)，但是這些術(shù)語(yǔ)僅在通用和描述性意義上來(lái)使用而非出于限定的目的。部件列表
權(quán)利要求
1.ー種方法，包括 從傳感器(102)接收交流差分電壓信號(hào)，其中所述交流差分電壓信號(hào)具有相對(duì)于目標(biāo)(104)的速度變化而變化的振幅； 將所述交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)； 接收速度信號(hào)，其中所述速度信號(hào)指示所述目標(biāo)(104)的當(dāng)前速度；以及 通過(guò)將所述衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)動(dòng)態(tài)縮放所述衰減的單端電壓信號(hào)，其中所述縮放因子相對(duì)于所述速度信號(hào)來(lái)選擇，以及相對(duì)于所縮放的衰減的單端電壓信號(hào)的信噪比來(lái)選擇。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述交流差分電壓信號(hào)具有最大峰間值，以及將所述交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)包括將所述交流差分電壓信號(hào)乘以最大衰減的電壓與所述最大峰間值之比。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述交流差分電壓信號(hào)的所述最大峰間值是約250伏特的峰間值，以及所述衰減的單端電壓信號(hào)的所述最大衰減的電壓是約30伏特的峰間值。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述衰減的單端電壓信號(hào)包括通過(guò)固定的量衰減所述交流差分電壓信號(hào)，以使所述衰減的單端電壓信號(hào)小于或等于最大衰減的電壓。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)將所述衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)動(dòng)態(tài)縮放所述衰減的單端電壓信號(hào)包括將所述縮放因子選擇為使所述縮放因子乘以所述衰減的單端電壓信號(hào)的積小于或等于最大輸入信號(hào)電壓。
6.一種系統(tǒng),包括 傳感器(102)，其配置成產(chǎn)生交流差分電壓信號(hào)，所述交流差分電壓信號(hào)具有相對(duì)于目標(biāo)(104)的速度變化而變化的振幅； 第一電路(106)，其中所述第一電路(106)接收所述交流差分電壓信號(hào)，并將所述交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)； 速度傳感器(116)，其中所述速度傳感器(116)產(chǎn)生指示所述目標(biāo)(104)的當(dāng)前速度的速度信號(hào)；以及 第二電路(108)，其中所述第二電路(108)通過(guò)將所述衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)動(dòng)態(tài)縮放所述衰減的單端電壓信號(hào)，其中所述縮放因子相對(duì)于所述速度信號(hào)來(lái)選擇，以及相對(duì)于所縮放的衰減的單端電壓信號(hào)的信噪比來(lái)選擇。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述交流差分電壓信號(hào)具有最大峰間值，以及所述第一電路(106)通過(guò)將所述交流差分電壓信號(hào)乘以最大衰減的電壓與所述最大峰間值之比來(lái)將所述交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減的單端電壓信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述交流差分電壓信號(hào)的所述最大峰間值是約250伏特的峰間值，以及所述衰減的單端電壓信號(hào)的所述最大衰減的電壓是約30伏特的峰間值。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電路(106)將所述交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述衰減的單端電壓信號(hào)包括所述第一電路(106)通過(guò)固定的量衰減所述交流差分電壓信號(hào)，以使所述衰減的單端電壓信號(hào)小于或等于最大衰減的電壓。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述第二電路(108)通過(guò)將所述衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)動(dòng)態(tài)縮放所述衰減的單端電壓信號(hào)包括與所述第二電路(108)關(guān)聯(lián)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或數(shù)字處理器(110)自動(dòng)將所述縮放因子設(shè)置成使所述縮放因子乘以所述衰減的單端電壓信號(hào)的積小于或等于最大輸入信號(hào)電壓。
全文摘要
本發(fā)明名稱(chēng)為“具有取決于速度的動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制的傳感器接口的方法和系統(tǒng)”。本發(fā)明描述的本發(fā)明的實(shí)施例提供一種磁傳感器接口，其能夠使用目標(biāo)(104)的速度信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)調(diào)節(jié)，以便對(duì)于給定目標(biāo)(104)在其整個(gè)速度范圍(0-最大值rpm)上保持輸入信號(hào)的真實(shí)正峰值和負(fù)峰值，由此增加低速時(shí)的信噪比并避免高速時(shí)的削波或失真。在一個(gè)方面中，一種方法包括從傳感器(102)接收交流差分電壓信號(hào)。該差分電壓信號(hào)具有相對(duì)于目標(biāo)(104)的速度變化而變化的振幅。將該交流差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠動(dòng)態(tài)縮放的衰減的單端電壓信號(hào)?？梢酝ㄟ^(guò)將衰減的單端電壓信號(hào)乘以縮放因子來(lái)縮放衰減的單端電壓信號(hào)。該縮放因子相對(duì)于速度信號(hào)來(lái)選擇，以及相對(duì)于縮放的衰減的單端電壓信號(hào)的信噪比來(lái)選擇。
文檔編號(hào)G01D3/02GK102650529SQ20121005764
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者B·德布, D·Z·阿巴維, J·M·羅伊蘭斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司