(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-22
(45)【発行日】2022-08-30
(54)【発明の名称】非接触磁歪センサの位置合わせ
(51)【国際特許分類】
G01R 33/02 20060101AFI20220823BHJP
G01L 1/00 20060101ALI20220823BHJP
【ＦＩ】
G01R33/02 K
G01L1/00 F
G01R33/02 V
G01R33/02 W
【請求項の数】
34
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018159964
(22)【出願日】2018-08-29
(65)【公開番号】P2019060858
(43)【公開日】2019-04-18
【審査請求日】2021-05-11
(31)【優先権主張番号】15/696,745
(32)【優先日】2017-09-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】503230014
【氏名又は名称】ベントリー・ネバダ・エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110002871
【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100137545
【弁理士】
【氏名又は名称】荒川 聡志
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】100113974
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 拓人
(72)【発明者】
【氏名】デヴィッド・フォークナー
(72)【発明者】
【氏名】ダン・トー・ルー
(72)【発明者】
【氏名】ライル・ターンビュー
(72)【発明者】
【氏名】ブライアン・エフ・ハワード
(72)【発明者】
【氏名】トレヴァー・コワン
(72)【発明者】
【氏名】ブライアン・ボウルズ
(72)【発明者】
【氏名】デヴィッド・オコナー
【審査官】田口 孝明
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２９２９６２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０００２１６９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１６８１８１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平１０－１８５６０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１６４３９６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ ３３／００－３３／２６、
１１／００－１１／６６、
２１／００－２２／１０、
３５／００－３５／０６、
３３／２８－３３／６４、
Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６、
２５／００、
３／００－３／２６、
Ｇ０１Ｄ ５／００－５／２５２、
５／３９－５／６２、
Ｇ０１Ｎ ２７／７２－２７／９０９３、
２２／００－２２／０４、
２４／００－２４／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の磁場および対応する第１の磁束を生成するように構成された駆動要素であって、前記第１の磁束は、前記駆動要素とターゲットの表面との間の第１のギャップ距離を通過し、かつ前記ターゲットを通過する駆動要素、および前記第１の磁束の一部を検出するように構成された少なくとも１つの検出要素
を含むセンサと、
前記駆動要素および前記少なくとも１つの検出要素を収容するハウジングと、
前記ハウジングの外表面の少なくとも一部の周りに周方向に配置されるように構成され、前記センサを前記ターゲットに対して軸方向に並進させることなく、前記第１の磁束の前記検出された部分を選択的に調整することができるように構成された減衰要素と、
を備える、センサアセンブリ。
【請求項2】
前記減衰要素の位置を変化させることで、前記第１の磁束の前記検出された部分を変化させるように前記減衰要素の位置が、前記センサに対して調整可能である、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項3】
前記減衰要素が、前記センサの周りに配置されたスリーブを備え、前記減衰要素が、前記ターゲットに向かって移動すると減衰量を増加させるように構成される、請求項１又は２に記載のセンサアセンブリ。
【請求項4】
前記減衰要素が、前記センサの少なくとも一部の周りに配置され、前記減衰要素が、前記第１の磁場の一部と相互作用することによって、前記第１の磁束の前記検出された部分の大きさを調整する第２の磁場を生成するように構成される少なくとも１つの導電性要素を含み、前記第２の磁場が、前記少なくとも１つの導電性要素を流れる交流電流によって生成され、前記第１の磁場の一部を減衰させることによって、前記第１の磁束の前記検出された部分を減衰させるように構成される、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項5】
前記減衰要素の前記少なくとも１つの導電性要素が、前記第１の磁場と結合するように構成される、請求項４に記載のセンサアセンブリ。
【請求項6】
前記導電性要素と並列に結合することができる抵抗器をさらに備え、前記抵抗器の抵抗が、可変であり、それにより前記抵抗器の前記抵抗を調整することで前記第２の磁場の大きさを調整することによって、前記第１の磁束の前記検出された部分の前記大きさを調整する、請求項５に記載のセンサアセンブリ。
【請求項7】
前記減衰要素が、前記抵抗器の前記抵抗が減少すると前記第１の磁束の前記検出された部分をますます減衰させるように構成される、請求項６に記載のセンサアセンブリ。
【請求項8】
前記減衰要素の前記少なくとも１つの導電性要素が、選択的に調整可能な交流電流減衰信号を受信して、前記少なくとも１つの導電性要素を流れる前記交流電流を生成するように構成される、請求項４に記載のセンサアセンブリ。
【請求項9】
前記減衰要素が、前記第２の磁場の位相が前記第１の磁場の位相と位相がずれている場合、前記第１の磁束の前記検出された部分を減衰させるように構成される、請求項８に記載のセンサアセンブリ。
【請求項10】
前記減衰要素が、前記第２の磁場の位相が前記第１の磁場の位相と同相である場合、前記第１の磁束の前記検出された部分を増幅するように構成される、請求項８に記載のセンサアセンブリ。
【請求項11】
前記駆動要素が、入力駆動信号の受信に応じて前記第１の磁場および対応する前記第１の磁束を生成するように構成され、前記少なくとも１つの検出要素が、少なくとも１つの軸に沿って離間して配置された少なくとも１つの検出要素のペアを有し、前記センサが、前記少なくとも１つの軸の周りに前記センサを独立して回転することで前記入力駆動信号の変化に対応して前記少なくとも１つの検出要素のペアの各々から出力される信号の変化が互いに近づくように位置合わせされるように構成されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載のセンサアセンブリ。
【請求項12】
入力駆動信号を受信し、当該入力駆動信号に応答して第１の磁場および対応する第１の磁束を生成するように構成された駆動要素であって、前記第１の磁束は、前記駆動要素とターゲットの表面との間の第１のギャップ距離を通過し、かつ前記ターゲットを通過する駆動要素、および前記第１の磁束の一部を検出するように構成された複数の検出要素、を含むセンサと、
前記センサを前記ターゲットに対して軸方向に並進させることなく、前記第１の磁束の前記検出された部分を選択的に調整することができるように構成された減衰要素と、
を備え、
前記減衰要素が、生の入力駆動信号を受信し、前記生の入力駆動信号を使用して、前記駆動要素によって前記受信される入力駆動信号を生成するように構成され、
前記複数の検出要素が、少なくとも１つの軸に沿って離間して配置された少なくとも１つの検出要素のペアを有し、前記センサが、前記少なくとも１つの軸の周りに前記センサを独立して回転することで前記入力駆動信号の変化に対する前記少なくとも１つの検出要素のペアの各々から出力された信号の変化が互いに近づくように位置合わせされるように構成されている、センサアセンブリ。
【請求項13】
前記減衰要素が、抵抗器を含み、前記抵抗器が、前記入力駆動信号の大きさを制御することによって、前記第１の磁束の大きさを制御するように構成され、前記抵抗器の抵抗が、調整可能に構成され、それにより前記抵抗器の前記抵抗を増加させることで前記入力駆動信号の前記大きさを減少させることによって、前記第１の磁束の前記大きさを減少させ、前記第１の磁束の前記検出された部分の大きさを減少させる、請求項１２に記載のセンサアセンブリ。
【請求項14】
前記センサの所望の位置合わせに対する前記センサの位置合わせに関する信号を出力するように構成された少なくとも１つのＬＥＤインジケータをさらに備え、
前記少なくとも１つのＬＥＤインジケータが、前記センサの位置のヨー、ピッチ、およびロール値に対応する第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータを備える、請求項１から１３のいずれか１項に記載のセンサアセンブリ。
【請求項15】
前記第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータが、ヨー、ピッチ、およびロールが所望の値に向けて調整されると、明るさが変化する光を出力するように構成される、請求項１４に記載のセンサアセンブリ。
【請求項16】
前記第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータが、ヨー、ピッチ、およびロールが所望の値に向けて調整されると、色が変化する光を出力するように構成される、請求項１４に記載のセンサアセンブリ。
【請求項17】
前記第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータが、ヨー、ピッチ、およびロールが所望の値に向けて調整されると、変化する周波数で点滅するように構成される、請求項１４に記載のセンサアセンブリ。
【請求項18】
センサアセンブリを位置合わせする方法であって、制御および処理モジュールを起動して入力駆動信号をセンサアセンブリのセンサの駆動要素に送ることによって、ターゲットを通過する対応する第１の磁束を有する第１の磁場を生成するステップであって、少なくとも１つの検出要素は、前記第１の磁束の一部を検出する、ステップと、
減衰要素によって前記第１の磁束の前記検出された部分を調整するステップと、
前記センサのヨーを前記ターゲットに対して調整するための第１の軸、前記センサのピッチを調整するための第２の軸、および前記センサのロールを調整するための第３の軸の少なくとも１つの周りで前記センサを回転させるステップと、を含む、方法。
【請求項19】
前記減衰要素の位置を調整して前記第１の磁束の前記検出された部分を減衰させるステップをさらに含み、前記減衰要素を前記ターゲットに向かって移動させることが、前記磁束の前記検出された部分の前記減衰を増加させる、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記第１の磁場を前記減衰要素の導電性要素と結合することによって、前記導電性要素が第２の磁場を生成するように前記導電性要素を流れる交流電流を誘導するステップをさらに含み、前記第２の磁場が、前記第１の磁場を減衰させることによって、前記第１の磁束の前記検出された部分を減衰させることによって前記第１の磁束の前記検出された部分を調整する、請求項１８に記載の方法。
【請求項21】
前記導電性要素に結合された抵抗器の抵抗を調整することにより、前記第１の磁束の前記検出された部分の減衰量を調整するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
選択的に調整可能な交流電流減衰信号を前記減衰要素の導電性要素に送ることによって、前記導電性要素が第２の磁場を生成するように前記導電性要素を流れる交流電流を生成するステップをさらに含み、前記選択的に調整可能な交流電流減衰信号の振幅、位相、および周波数が、第２の磁場の振幅、位相、および周波数を規定する、請求項１８に記載の方法。
【請求項23】
前記交流電流減衰信号の前記振幅を調整することによって、前記第２の磁場の前記振幅を調整するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
前記第１の磁束の前記検出された部分が、前記第２の磁場の前記位相が前記第１の磁場の位相と位相がずれている場合、前記第１の磁束の前記検出された部分を減衰させることによって調整される、請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項25】
前記減衰要素が、前記駆動要素と前記センサの少なくとも１つの検出要素とを収容するハウジングの外表面の少なくとも一部の周りに周方向に配置されるように構成されている、請求項１８から２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項26】
生の入力駆動信号を前記減衰要素に送って前記入力駆動信号を生成するステップと、前記減衰要素の抵抗器の抵抗を調整して前記入力駆動信号の大きさを調整することによって、前記第１の磁束の大きさおよび前記第１の磁束の前記検出された部分の大きさを調整するステップと、をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項27】
前記センサの前記ヨー、ピッチ、およびロールが、前記センサアセンブリの少なくとも１つのＬＥＤインジケータからの出力に基づいて調整される、請求項１８から２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項28】
前記出力が、前記少なくとも１つのＬＥＤインジケータからの光強度である、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
前記出力が、前記少なくとも１つのＬＥＤインジケータからの光の色である、請求項２７に記載の方法。
【請求項30】
前記出力が、前記少なくとも１つのＬＥＤインジケータからの光の点滅周波数である、請求項２７に記載の方法。
【請求項31】
第１の磁場および対応する第１の磁束を生成するように構成された駆動要素であって、前記第１の磁束は、前記駆動要素とターゲットの表面との間の第１のギャップ距離を通過し、かつ前記ターゲットを通過する駆動要素、および
前記第１の磁束の一部を検出するように構成された少なくとも１つの検出要素
を含むセンサと、
前記センサを前記ターゲットに対して軸方向に並進させることなく、前記第１の磁束の前記検出された部分を選択的に調整することができるように構成された減衰要素と、
前記センサの所望の位置合わせに対する前記センサの位置合わせに関する信号を出力するように構成された少なくとも１つのＬＥＤインジケータと、を備え、
前記少なくとも１つのＬＥＤインジケータが、前記センサの位置のヨー、ピッチ、およびロール値に対応する第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータを備える、センサアセンブリ。
【請求項32】
前記第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータが、ヨー、ピッチ、およびロールが所望の値に向けて調整されると、明るさが変化する光を出力するように構成される、請求項３１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項33】
前記第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータが、ヨー、ピッチ、およびロールが所望の値に向けて調整されると、色が変化する光を出力するように構成される、請求項３１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項34】
前記第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータが、ヨー、ピッチ、およびロールが所望の値に向けて調整されると、変化する周波数で点滅するように構成される、請求項３１に記載のセンサアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非接触磁歪センサの位置合わせに関する。
【背景技術】
【0002】
強磁性材料は、材料が印加磁場の存在下で形状を変化させることを可能にする磁歪特性を有することができる。逆もまた、真であり得る。応力が導電性材料に加えられると、透磁率のような材料の磁気特性が変化する可能性がある。磁歪センサは、透磁率の変化を検知するように構成された検知要素を含むことができる非接触センサであり、変化は導電性材料に加えられた応力の量に比例し得るので、得られた測定値を使用して応力の量を計算することができる。
【0003】
導電性材料への応力の適用に起因する透磁率の変化は、小さくすることができる。小さな透磁率変化の測定を容易にするために、磁歪センサの検知要素とターゲットとの間のギャップ距離による測定誤差は、ターゲットに加えられた応力を計算する際に考慮に入れることができる。一例として、磁歪センサは、ターゲットと手動で位置合わせすることができ、ギャップ距離は、ゲージによって設定することができる。しかし、そのような手動の位置合わせは、異なるギャップをターゲットと各検知要素との間に生じさせることがあり、ギャップ距離を適切に補償することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許第９２１７６８２号明細書
【発明の概要】
【0005】
応力センサをターゲットに対して位置合わせするためのシステム、デバイス、および方法が提供される。一態様では、センサと、減衰要素とを含むセンサアセンブリが提供される。センサは、第１の磁場および対応する第１の磁束を生成するように構成することができる駆動要素を含むことができる。第１の磁束は、駆動要素とターゲットの表面との間の第１のギャップ距離を通過し、かつターゲットを通過することができる。センサはまた、第１の磁束の一部を検出するように構成することができる少なくとも１つの検出要素を含むことができる。減衰要素は、センサをターゲットに対して軸方向に並進させることなく、第１の磁束の検出された部分を選択的に調整することができるように構成することができる。
【0006】
センサアセンブリは、様々な方法で変化し得る。例えば、減衰要素の位置は、センサに対して調整可能にすることができ、それにより減衰要素の位置を変化させることで、第１の磁束の検出された部分を変化させることができる。別の例として、減衰要素は、センサの周りに配置されたスリーブとすることができ、センサアセンブリは、減衰要素がターゲットに向かって移動すると減衰量を増加させるように構成することができる。さらに別の例として、減衰要素は、センサとターゲットとの間に配置されたプレートとすることができる。
【0007】
一実施態様では、減衰要素は、センサの少なくとも一部の周りに配置することができる。減衰要素は、第１の磁場の一部と相互作用することによって、第１の磁束の検出された部分の大きさを調整することができる第２の磁場を生成するように構成することができる少なくとも１つの導電性要素を含むことができる。ある特定の態様では、第２の磁場は、少なくとも１つの導電性要素を流れる交流電流によって生成することができる。第２の磁場は、第１の磁場の一部を減衰させることによって、第１の磁束の検出された部分を減衰させることができる。いくつかの実施形態では、減衰要素の少なくとも１つの導電性要素は、第１の磁場と結合するように構成することができる。センサアセンブリはまた、導電性要素と並列に結合することができる抵抗器を含むことができる。抵抗器の抵抗は、可変にすることができ、それにより抵抗器の抵抗を調整することで第２の磁場の大きさを調整することによって、第１の磁束の検出された部分の大きさを調整することができる。さらに、減衰要素は、抵抗器の抵抗が減少すると第１の磁束の検出された部分をますます減衰させるように構成することができる。
【0008】
いくつかの実施形態では、減衰要素の少なくとも１つの導電性要素は、選択的に調整可能な交流電流減衰信号を受信して、少なくとも１つの導電性要素を流れる交流電流を生成するように構成することができる。減衰要素は、第２の磁場の位相が第１の磁場の位相と位相がずれている場合、第１の磁束の検出された部分を減衰させるように構成することができる。減衰要素は、第２の磁場の位相が第１の磁場の位相と同相である場合、第１の磁束の検出された部分を増幅するように構成することができる。
【0009】
いくつかの実施態様では、駆動要素は、入力駆動信号を受信して第１の磁束を生成するように構成することができる。減衰要素は、生の入力駆動信号を受信して生の入力駆動信号を使用し、駆動要素によって受信することができる入力駆動信号を生成するように構成することができる。減衰要素は、抵抗器を含むことができる。抵抗器は、入力駆動信号の大きさを制御することによって、第１の磁束の大きさを制御するように構成することができる。抵抗器の抵抗は、調整可能に構成することができ、それにより抵抗器の抵抗を増加させることで入力駆動信号の大きさを減少させることによって、第１の磁束の大きさを減少させ、第１の磁束の検出された部分の大きさを減少させる。
【0010】
他の実施態様では、センサアセンブリは、センサの所望の位置合わせに対するセンサの位置合わせに関する信号を出力するように構成することができる少なくとも１つのＬＥＤインジケータをさらに含むことができる。少なくとも１つのＬＥＤインジケータは、センサの位置のヨー、ピッチ、およびロール値に対応する第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータを含むことができる。一例として、第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータは、ヨー、ピッチ、およびロールが所望の値に向けて調整されると、明るさが変化する光を出力するように構成することができる。別の例として、第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータは、ヨー、ピッチ、およびロールが所望の値に向けて調整されると、色が変化する光を出力するように構成することができる。さらに別の例として、第１、第２、および第３のＬＥＤインジケータは、ヨー、ピッチ、およびロールが所望の値に向けて調整されると、変化する周波数で点滅するように構成することができる。
【0011】
別の態様では、センサアセンブリを位置合わせする方法が提供される。方法は、制御および処理モジュールを起動して入力駆動信号をセンサアセンブリのセンサの駆動要素に送ることによって、ターゲットを通過する対応する第１の磁束を有する第１の磁場を生成することを含むことができる。少なくとも１つの検出要素は、第１の磁束の一部を検出することができる。方法は、第１の磁束の検出された部分を調整することと、センサのヨーをターゲットに対して調整するための第１の軸、センサのピッチを調整するための第２の軸、およびセンサのロールを調整するための第３の軸の少なくとも１つの周りでセンサを回転させることとを含む。
【0012】
方法は、様々な方法で変化し得る。例えば、方法は、減衰要素の位置を調整して第１の磁束の検出された部分を減衰させることを含むことができる。減衰要素をターゲットに向かって移動させることにより、磁束の検出された部分の減衰を調整することができる。
【0013】
一実施態様では、方法は、第１の磁場を減衰要素の導電性要素と結合することによって、導電性要素が第２の磁場を生成することができるように導電性要素を流れることができる交流電流を誘導することを含むことができる。第２の磁場は、第１の磁場を減衰させることによって、第１の磁束の検出された部分を減衰させることによって第１の磁束の検出された部分を調整することができる。導電性要素に結合された抵抗器の抵抗を調整することにより、第１の磁束の検出された部分の減衰量を調整することができる。
【0014】
別の実施態様では、方法は、選択的に調整可能な交流電流減衰信号を減衰要素の導電性要素に送ることによって、導電性要素が第２の磁場を生成するように導電性要素を流れる交流電流を生成することを含むことができる。選択的に調整可能な交流電流減衰信号の振幅、位相、および周波数は、第２の磁場の振幅、位相、および周波数を規定することができる。方法は、交流電流減衰信号の振幅を調整することによって、第２の磁場の振幅を調整することをさらに含むことができる。第１の磁束の検出された部分は、第２の磁場の位相が第１の磁場の位相と位相がずれている場合、第１の磁束の検出された部分を減衰させることによって調整することができる。
【0015】
別の例として、方法は、生の入力駆動信号を減衰要素に送って入力駆動信号を生成することを含むことができる。方法は、減衰要素の抵抗器の抵抗を調整して入力駆動信号の大きさを調整することによって、第１の磁束の大きさおよび第１の磁束の検出された部分の大きさを調整することをさらに含むことができる。
【0016】
いくつかの実施態様では、センサのヨー、ピッチ、およびロールは、センサアセンブリの少なくとも１つのＬＥＤインジケータからの出力に基づいて調整することができる。出力は、少なくとも１つのＬＥＤインジケータからの光強度とすることができる。出力は、少なくとも１つのＬＥＤインジケータからの光の色とすることができる。出力は、少なくとも１つのＬＥＤインジケータからの光の点滅周波数とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1A】センサシステムの一実施形態の側面図である。
【図3A】センサの初期位置合わせ前の減衰の関数としての生の応力信号の例示的なプロットである。
【図3B】センサアセンブリの初期位置合わせ後の生の応力信号の例示的なプロットである。
【図3C】センサのヨーが位置合わせされた後の生の応力信号の例示的なプロットである。
【図3D】センサのピッチおよびロールが位置合わせされた後の減衰の関数としての生の応力信号の例示的なプロットである。
【図4】プレートの形態の減衰要素を含むセンサアセンブリの別の例示的な実施形態の側面部分断面図である。
【図5A】検出された磁束の可変減衰を容易にすることができる減衰要素の例示的な実施形態の斜視図である。
【図7】駆動要素に対する入力駆動信号を選択的に変化させるために使用することができる減衰要素を含む、センサアセンブリの別の例示的な実施形態の側面部分断面図である。
【図8】ターゲットに対するセンサの位置合わせに関する情報を提供するインジケータを含む、センサの例示的な実施形態の上面図である。
【図9】ターゲットに対するセンサの位置合わせに関する情報を提供するインジケータを含む、センサの別の例示的な実施形態の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
ある特定の例示的な実施形態が、本明細書で開示されるシステム、デバイス、および方法の構造、機能、製造、および使用の原理の全体的な理解を提供するためにここで説明される。これらの実施形態の１つまたは複数の例が、添付の図面に示されている。当業者であれば、本明細書において具体的に説明され、添付の図面に示されたシステム、デバイス、および方法は、非限定的な例示的な実施形態であり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定されることを理解するであろう。１つの例示的な実施形態に関連して図示または説明される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。そのような修正および変形は、本発明の範囲内に含まれることを意図している。さらに、本開示では、実施形態の類似の構成要素は、一般に、同様の特徴を有するため、特定の実施形態においては、各類似の構成要素の各特徴は、必ずしも完全に詳述されていない。
【0019】
試験される構造に対する応力センサの配置、配向、および／または位置合わせのためのシステム、方法、およびデバイスが提供される。適切な動作範囲内で機能することを保証するために、タービンのシャフトなどのある特定の構成要素を監視することが望ましいとすることができる。このような構成要素を監視する１つの方法は、応力センサを使用して材料内の応力を検知することである。応力センサは、構成要素を通過することができる磁束を生成することができ、応力センサの検出要素によって検出することができる。磁束は、所与の領域を通過する全磁場の測定値である。これは、所与の領域を占有するものに対する磁場の影響を説明するのに役立つ有用なツールである。例えば、応力が導電性材料に加えられると、材料を通過する磁束に影響が及ぼされ得る。磁束は、検出することができるように、検出要素を通過することができる。検出要素は、検出された磁束の大きさに対応する生の応力信号を生成することができる。生の応力信号は、検出された磁束の結果として検出要素によって生成される、例えば、電流および／または電圧のような信号であり得る。測定誤差を最小にするために、応力センサは、応力測定を行う前に構成要素に対して位置合わせすることができる。例えば、応力センサが適切に位置合わせされる場合、センサとターゲットの表面との間のギャップのサイズの変化は、応力センサが有することができる数検出要素から出力された生の応力信号にほぼ等しい変化をもたらし得、生の応力信号は、ターゲットの応力の値に対応することができる。ギャップのサイズが変化すると、数検出要素の各々からの生の応力信号は、著しく異なって変化することがあり、応力測定が不正確になる可能性がある。したがって、検出要素によって出力された生の応力信号は、応力センサの位置合わせに使用することができる。
【0020】
場合によっては、応力センサを位置合わせすることは、センサとターゲットとの間のギャップのサイズを変化させることと、センサとターゲットの表面との間のギャップのサイズの変化が生の応力信号にほぼ等しい変化をもたらすまで、センサのヨー、ピッチ、および／またはロールを調整することとを含むことができる。このような位置合わせ手順のより詳細な説明は、２０１６年１２月１４日に出願された「Ｎｏｎ－Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する米国特許出願第１５／３７８，５０３号明細書に見出すことができ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。しかし、このような位置合わせは、応力センサとターゲットとの間のギャップのサイズの微調整を必要とする可能性があり、これは達成が難しい。
【0021】
したがって、応力センサとターゲットとの間のギャップのサイズを調整する必要なく応力センサを位置合わせするためのシステムおよび方法が提供される。いくつかの実施形態では、これは、生の応力信号を生成する検出された磁束を減衰させることによって達成することができる。検出された磁束を減衰させることは、センサとターゲットとの間のギャップのサイズを調整することをシミュレートすることができる。したがって、センサは、センサをターゲットに対して実質的に軸方向に並進させることなく、センサのヨー、ピッチ、および／またはロールを調整することによってターゲットに対して位置合わせされ、センサとターゲットとの間のギャップのサイズを調整することができる。
【0022】
図１Ａは、ターゲットに加えられたトルク、曲げ、および／または軸方向荷重などの応力を検出するために使用され得るセンサシステム１００の例示的な実施形態を示す。一般に、センサシステム１００は、センサ取付アセンブリ１５０または取付ブラケット内に受け入れられ、例えば、回転シャフトなどの試験されるターゲット１１０の表面１２６に近接して配置され得るセンサ１０２を含むことができる。例として、ターゲット１１０は、矢印Ｂ１で示すように、軸Ａ１の周りを回転することができる。センサ取付アセンブリ１５０は、ターゲット１１０に対するセンサ１０２の位置の調整および／または維持を容易にすることができる。図１Ａに示すように、取付ブラケット１５０は、剛性の支持体１５９に結合することができる、延長アーム１５５に結合することができる。取付アセンブリ１５０は、ターゲット１１０に対するセンサ１０２の適切な位置合わせを容易にすることができ、ターゲット１１０に対するセンサ１０２の適切な配向および位置合わせを維持することができる。センサ１０２は、測定を行うために制御および処理モジュール１０６との間で信号を送受信することができる。信号は、例えば、電圧および／または電流信号とすることができる。センサ１０２の実施形態は、２０１７年５月１７日に出願された「Ｎｏｎ－Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ Ｇａｐ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ」と題する米国特許出願第１５／５９８，０６２号明細書に詳細に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0023】
図１Ａに示すように、センサ１０２は、近位部分１０５および遠位部分１０７を有するハウジング１０３を含むことができる。いくつかの実施形態では、近位部分１０５は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、または別の金属から作製することができ、遠位部分１０７は、例えば、セラミックまたは成形可能かつ機械加工可能なポリマーのような非導電性材料から作製することができる。センサ１０２は、ハウジング１０３内に配置されたセンサヘッドを含むことができる。センサヘッドは、駆動要素と、ハウジング１０３の遠位部分１０７内に配置することができる少なくとも１つの検出要素とを含むことができる。
【0024】
図１Ｂは、センサヘッド１０４の一実施形態を示す。センサヘッド１０４は、各々そこから外側に（例えば、軸Ｘ１、Ｙ１に沿って）延びる４つの支持バー１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄを有する支持体１１２を含むことができる。支持バー１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄは、ターゲット１１０に向かって（例えば、軸Ｚ１の方向に）そこから遠位に延びる検出アーム１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄを有することができる。支持体１１２はまた、中心軸Ｚ１に沿ってターゲット１１０に向かって遠位に延びる中心アーム１１８を含むことができる。
【0025】
図１Ｂに示すように、センサヘッド１０４は、中心アーム１１８の遠位端とターゲット１１０の表面１２６との間にギャップＧ１を置いて、ターゲット１１０の表面１２６の上に配置することができる。同様に、検出アーム１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄの各々は、それらの遠位端とターゲット１１０の表面１２６との間に対応するギャップＧ１ａ、Ｇ１ｂ、Ｇ１ｃ、Ｇ１ｄをＺ１軸に平行な方向に有することができる。いくつかの実施形態では、支持バーおよび／または検出アームの数は、図示のように４つ、または４つよりも多いか、または４つ未満であってもよい。
【0026】
図１Ｂに示すように、第１の対の検出要素１２２ａ、１２２ｃは、軸Ｘ１に沿って延び、かつ軸Ｘ１を規定することができ、第２の対の検出要素１２２ｄ、１２２ｂは、軸Ｙ１に沿って延び、かつ軸Ｙ１を規定することができ、軸Ｘ１に直交して延びることができる。センサヘッド１０４のピッチおよびロールは、矢印Ｐ１、Ｒ１で示すように、センサヘッド１０４を軸Ｘ１、Ｙ１の周りに回転させることによって独立して調整することができる。センサヘッド１０４のヨーは、Ｙａｗ１で示すように、センサヘッド１０４を軸Ｚ１の周りに回転させることによって調整することができる。
【0027】
センサヘッド１０４は、支持体１１２の中心アーム１１８に配置された駆動要素１２０を有する駆動サブシステムをさらに含むことができる。駆動要素１２０および検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄは、各々電気導体（例えば、銅線）で作製することができる。例えば、銅線の１つまたは複数のセグメントを支持体１１２のアーム１１８、１１６ａ、１１６ｂの周りに巻き付けて、駆動要素１２０および検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄを形成することができる。駆動要素１２０は、制御および処理モジュール１０６からの入力駆動信号を受信して、磁場に対応する磁束を生成することができる。入力駆動信号は、例えば、交流電流（ＡＣ）信号とすることができる。入力駆動信号に対応する交流電流は、駆動要素１２０を流れることができる。駆動要素１２０を通る電流の流れは、磁場、および対応する磁束を生成することができる。磁束は、駆動要素１２０からターゲット１１０を通って移動することができ、第１および第２の対の検出要素によって検出することができる。次いで、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄは、検出された磁束に基づいて生の応力信号を生成することができる。生の応力信号は、制御および処理モジュール１０６に送ることができ、ターゲット１１０内の応力の値を決定するために使用することができる。生の応力信号は、電流信号または電圧信号であり得る。電圧、および／または電流信号の振幅と位相の両方を、測定することができる。駆動サブシステムおよび駆動要素１２０に関するさらなる詳細は、米国特許出願第１５／５９８、０６２号明細書に見出すことができる。
【0028】
検出された磁束の変化は、ターゲット１１０の応力状態の変化に対応することができるが、検出された磁束はまた、ターゲット１１０の表面１２６に対するセンサヘッド１０４の位置および配向に敏感であり得る。一例として、検出された磁束に対応する生の応力信号は、ギャップＧ１のサイズと同様に、ターゲット１１０の応力状態の関数とすることができる。例えば、ギャップＧ１のサイズが増加するほど、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出される磁束の大きさの量が減少する。したがって、いくつかの実施形態では、近接センサ要素を使用してギャップＧ１のサイズを決定し、生の応力信号をギャップＧ１のサイズに基づいて補正し、補正された応力信号を決定することができる。
【0029】
生の応力信号の値はまた、ターゲット１１０に対するセンサ１０２、および／またはセンサヘッド１０４の位置合わせおよび配置に敏感であり得る。生の応力信号は、検出アーム１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄの遠位端とターゲット１１０の表面１２６との間のギャップＧ１ａ、Ｇ１ｂ、Ｇ１ｃ、Ｇ１ｄのサイズによって変化し得る。一例として、所与のギャップＧ１について、ギャップＧ１ａ、Ｇ１ｂ、Ｇ１ｃ、Ｇ１ｄは、異なるサイズを有することができる。一実施形態では、ギャップＧ１ａのサイズが増加すると、検出要素１２２ａからの生の応力信号の値が減少する可能性がある。したがって、センサ１０２、および／またはセンサヘッド１０４をターゲット１１０に対して位置合わせすることが有益であり得る。
【0030】
通常動作の間、センサ１０２および／またはターゲット１１０は、ギャップＧ１のサイズを変化させ得る摂動を受ける場合がある。センサ１０２が適切に位置合わせされると、ギャップＧ１のサイズの変化は、数検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄから出力された生の応力信号にほぼ等しい変化をもたらすことができる。生の応力信号のほぼ等しい変化は、生の応力信号の各々がギャップＧ１のサイズの変化を補償するために同様の方法で補正されることを可能にすることができる。したがって、適切なセンサ位置合わせは、ターゲット１１０に対するセンサ１０２の載置におけるユーザの変動性に適合した、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄの各々によって検出される磁束の変化した値をもたらすことがある製造上の不一致を補償することができ、ギャップＧ１のサイズの変化に対して生の応力信号を一様に補正されることを可能にすることができる。従来技術は、ギャップＧ１のサイズを変化させ、ギャップＧ１のサイズの変化が検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄからの生の応力信号にほぼ等しい変化をもたらすまでセンサ１０２のヨー、ピッチ、およびロールを調整することによって応力センサ１０２を位置合わせする。
【0031】
場合によっては、センサ１０２は、取付ブラケット１５０などの取付ブラケットを使用して位置合わせすることができる。しかし、ブラケットを使用してセンサ１０２を位置合わせするには、ブラケットがセンサ１０２とターゲット１１０との間のギャップＧ１のサイズを正確に調整することが必要となり得る。したがって、センサ１０２は、応力センサ１０２とターゲット１１０との間のギャップＧ１のサイズを調整することなく位置合わせすることができる。以下に詳細に説明するように、センサ位置合わせ手順中にギャップＧ１のサイズを物理的に調整するのではなく、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出された磁束を減衰させることによって、ギャップＧ１のサイズの調整をシミュレートすることができる。したがって、センサ１０２は、ターゲット１１０に対してセンサ１０２を実質的に並進させることなく、ターゲット１１０に対して回転させてセンサ１０２のヨー、ピッチ、およびロールを調整することができる。したがって、ギャップＧ１のサイズは、位置合わせ中に実質的に変化しないままであり得る。いくつかの実施形態では、センサ１０２のヨー、ピッチ、およびロールのみが調整される。
【0032】
可動減衰要素
図２Ａ～図２Ｃは、機械的に調整可能な減衰要素を使用して検出要素によって検出された磁束を選択的に減衰させるように構成されるセンサアセンブリ２０１の一実施形態を示す。センサアセンブリ２０１は、センサシステム１００のようなセンサシステム内で使用することができ、一般に、センサ１０２に類似し得るセンサ２０２と、ターゲット１１０に対するセンサヘッド１０４の適切な位置合わせを容易にすることができる１つまたは複数の減衰要素２６０とを含むことができる。図示のように、減衰要素２６０は、円筒形のスリーブの形態であってもよく、第１の部品２６０ａおよび第２の部品２６０ｂを含むことができる。減衰要素２６０の各部品２６０ａ、２６０ｂは、半径方向内向きに延びるリム２６２を含むことができ、それによりリム２６２は、センサ２０２のハウジング２０３の近位部分２０５の周りに配置することができる近位および遠位停止要素２５４、２５６の間に配置することができる。近位および遠位停止要素２５４、２５６は、減衰要素２６０の運動に近位および遠位限界を課すことができる。いくつかの実施形態では、近位および遠位停止要素２５４、２５６は、ハウジング２０３の遠位部分２０７の周りに配置することができる。減衰要素２６０は、高い透磁率を有する材料で作製することができる。そのような材料の例は、限定はしないが、鉄系材料（例えば、鉄、鋼）、ケイ素、ニッケル、コバルトなどを含むことができる。
図２Ａ～図２Ｃは、機械的に調整可能な減衰要素を使用して検出要素によって検出された磁束を選択的に減衰させるように構成されるセンサアセンブリ２０１の一実施形態を示す。センサアセンブリ２０１は、センサシステム１００のようなセンサシステム内で使用することができ、一般に、センサ１０２に類似し得るセンサ２０２と、ターゲット１１０に対するセンサヘッド１０４の適切な位置合わせを容易にすることができる１つまたは複数の減衰要素２６０とを含むことができる。図示のように、減衰要素２６０は、円筒形のスリーブの形態であってもよく、第１の部品２６０ａおよび第２の部品２６０ｂを含むことができる。減衰要素２６０の各部品２６０ａ、２６０ｂは、半径方向内向きに延びるリム２６２を含むことができ、それによりリム２６２は、センサ２０２のハウジング２０３の近位部分２０５の周りに配置することができる近位および遠位停止要素２５４、２５６の間に配置することができる。近位および遠位停止要素２５４、２５６は、減衰要素２６０の運動に近位および遠位限界を課すことができる。いくつかの実施形態では、近位および遠位停止要素２５４、２５６は、ハウジング２０３の遠位部分２０７の周りに配置することができる。減衰要素２６０は、高い透磁率を有する材料で作製することができる。そのような材料の例は、限定はしないが、鉄系材料（例えば、鉄、鋼）、ケイ素、ニッケル、コバルトなどを含むことができる。
【0033】
センサ２０２は、センサヘッド１０４を含むことができる。センサ２０２、したがってセンサヘッド１０４は、中心アーム１１８の遠位端１２８とターゲット１１０の表面１２６との間にギャップＧ１を置いて、ターゲット１１０の表面１２６の上に配置することができる。一例として、センサアセンブリ２０１は、ブラケット（例えば、ブラケット１５０）内に最初に配置することができ、センサアセンブリ２０１とターゲット１１０との間の初期位置合わせを達成するように機械的に位置合わせすることができる（例えば、Ｖブロックを使用して）。上述のように、駆動要素１２０は、制御および処理モジュール１０６などの制御および処理モジュールからの入力駆動信号を受信して、磁場に対応する、図２Ｂ～図２Ｃに示す磁束２４０を生成することができる。
【0034】
図２Ｂに示すように、磁束２４０は、駆動要素１２０からターゲット１１０を通って移動することができ、検出された磁束に基づいて生の応力信号を生成することができる、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出することができる。位置合わせ手順は、センサのヨー、ピッチ、およびロールを調整し、それによりセンサの間のギャップＧ１のサイズの変化が検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄから出力された生の応力信号にほぼ等しい変化をもたらすようにすることを含む。
【0035】
減衰要素２６０が遠位に移動すると（図２Ｃ）、磁束２４０に対応する磁場は、減衰要素２６０と結合し始めることができる。したがって、結合が磁束２４０の部分２４１の流路または優先流路を形成することによって、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出された磁束２４０の量を低減し、生成され得る対応する生の応力信号を低減することができる。減衰要素２６０の位置に応じて、減衰量は、変化し得る。すなわち、全磁束２４０に対する磁束２４０の部分２４１の大きさは、変化し得る。したがって、減衰要素２６０は、センサ２０２をターゲット１１０に対して軸方向に並進させることなく、磁束２４０の検出された部分を選択的に調整することができるように構成することができる。一例として、図２Ｂに示すように、減衰要素２６０が最近位位置にあり、減衰要素２６０のリム２６２が近位停止要素２５４に当接することができる場合、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出された磁束２４０は、ほとんど減衰されないか、または全く減衰され得ない。図２Ｃに示すように、減衰要素２６０が最遠位位置にあり、減衰要素２６０のリム２６２が遠位停止要素２５６に当接することができる場合、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出された磁束は、大幅に減衰させることができる。したがって、減衰要素２６０が遠位に移動するにつれて、減衰量が磁場と減衰要素２６０との間の結合が増加する結果として増加することによって、ギャップＧ１のサイズの増加をシミュレートすることができる。
【0036】
センサアセンブリ２０１、したがってセンサヘッド１０４のヨーは、減衰量の関数としての第１の対の検出要素１２２ａ、１２２ｃおよび第２の対の検出要素１２２ｂ、１２２ｄからの生の応力信号の差を低減するように調整することができる。一例として、減衰要素２６０は、最近位位置から最遠位位置までの選択された位置に載置することができ、続いてヨーの調整、および生の応力信号の測定が行われる。続いて、減衰要素２６０を遠位および／または近位に移動させて減衰量を調整することができ、生の応力信号を再び測定することができる。プロセスは、減衰の関数としての第１の対の検出要素１２２ａ、１２２ｃおよび第２の対の検出要素１２２ｂ、１２２ｄからの生の応力信号の差が、所望の量（例えば、閾値差）だけ低減されるまで繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、センサアセンブリ２０１のヨーは、ブラケット１５０の保持要素内でセンサアセンブリ２０１を回転させることによって調整することができる。
【0037】
センサアセンブリ２０１のピッチおよびロールは、減衰量の関数としての検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄからの生の応力信号の差をさらに低減することができるように調整することができる。センサアセンブリ２０１のピッチおよびロールは、センサアセンブリを軸Ｘ１、Ｙ１（例えば、図１Ｂに示す矢印Ｐ１、Ｒ１）の周りに回転させることによって独立して調整することができる。
【0038】
ブラケット１５０は、ユーザがセンサアセンブリのロールを変化させずに、または実質的に変化させずにセンサアセンブリ２０１のピッチを調整することを可能にすることができ、その逆も同様である。センサアセンブリ２０１のピッチを調整することにより、ギャップＧ１ｂ、Ｇ１ｄの相対的なサイズを変更することができる。例えば、ギャップＧ１ｂのサイズを増加させることにより、ギャップＧ１ｄは、Ｇ１ａおよびＧ１ｃを名目上変化させずに対応する量だけ減少させることができる。したがって、検出要素１２２ｂは、ターゲット１１０の表面１２６から離れて近位方向に移動することができ、検出要素１２２ｄは、ターゲット１１０の表面１２６に向かって遠位方向に移動することができる。別の例では、ギャップＧ１ｂのサイズは減少させることができ、ギャップＧ１ｄのサイズは対応する量だけ増加させることができる。したがって、検出要素１２２ｂは、ターゲット１１０の表面１２６に向かって遠位方向に移動することができ、検出要素１２２ｄは、ターゲット１１０の表面１２６から離れて近位方向に移動することができる。一般に、ピッチを調整し、生の応力信号を測定し、減衰要素２６０を遠位および／または近位に移動させて減衰量を調整し、生の応力信号を再び測定することができる。プロセスは、減衰の関数としての第１の対の検出要素１２２ａ、１２２ｃおよび第２の対の検出要素１２２ｂ、１２２ｄからの生の応力信号の差が、可能な限り、または所望の量だけ低減されるまで繰り返すことができる。
【0039】
同様に、センサアセンブリのロールを調整することができる。センサアセンブリのロールを調整することにより、ギャップＧ１ａ、Ｇ１ｃの相対的なサイズを変更することができる。例えば、ギャップＧ１ａのサイズを増加させることにより、ギャップＧ１ｃのサイズを対応する量だけ減少させることができる。したがって、検出要素１２２ａは、ターゲット１１０の表面１２６から離れて近位方向に移動することができ、検出要素１２２ｃは、ターゲット１１０の表面１２６に向かって遠位方向に移動することができる。別の例では、ギャップＧ１ａのサイズは減少させることができ、ギャップＧ１ｃのサイズは、Ｇ１ｂおよびＧ１ｄを名目上変化させずに対応する量だけ増加させることができる。したがって、検出要素１２２ａは、ターゲット１１０の表面１２６に向かって遠位方向に移動することができ、検出要素１２２ｃは、ターゲット１１０の表面１２６から離れて近位方向に移動することができる。したがって、応力センサのピッチおよびロールは、独立して調整することができる。一般に、ロールを調整し、生の応力信号を測定し、減衰要素２６０を遠位および／または近位に移動させて減衰量を調整し、生の応力信号を再び測定することができる。プロセスは、減衰の関数としての第１の対の検出要素１２２ａ、１２２ｃおよび第２の対の検出要素１２２ｂ、１２２ｄからの生の応力信号の差が、可能な限り、または所望の量だけ低減されるまで繰り返すことができる。ある軸を固定したままで他の軸の周りに回転させることは、ピッチおよびロールを独立して変更することができることを意味する。これにより、応力センサの設置および位置合わせに必要な時間を短縮することができる。
【0040】
図３Ａ～図３Ｄは、センサ位置合わせの様々な段階の後に、磁束減衰の関数としてのセンサアセンブリから出力された生の応力信号の例示的なプロットを示す。図３Ａは、センサアセンブリの初期位置合わせの前に、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄからの生の応力信号３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄの出力を示す。生の応力信号３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄの各々は、他のものと実質的に異なることが分かる。この結果は、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄの各々が異なる大きさの磁束を測定していることを示している。
【0041】
図３Ｂは、例えば、Ｖブロックを使用するセンサアセンブリの初期位置合わせ後の生の応力信号３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄの出力を示す。図３Ｂに示すように、生の応力信号３２３ｂ、３２３ｄは、ほぼ等しくなるように減衰した。この結果は、検出要素１２２ｂ、１２２ｄの各々がほぼ同じ大きさの磁束を測定していることを示している。その結果、所与の減衰における生の応力信号３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄの出力の最大差は、減少する。
【0042】
図３Ｃは、センサアセンブリのヨーが調整された後の生の応力信号３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄの出力を示す。図３Ｃに示すように、所与の減衰における生の応力信号３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄの出力の最大差は、さらに減少する。
【0043】
図３Ｄは、センサアセンブリのピッチおよびロールが調整された後の生の応力信号３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄの出力を示す。図３Ｄに示すように、ピッチおよびロール調整は、所与の減衰における生の応力信号３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄの出力の最大差をさらに減少させることができる。したがって、センサアセンブリは、磁束の減衰の変化が、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄから出力された生の応力信号にほぼ等しい変化をもたらすように位置合わせされている。減衰の変化は、センサ２０２とターゲット１１０との間のギャップのサイズの変化に比例して変化するので、センサもまた、ギャップのサイズの変化が検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって生成された生の応力信号にほぼ等しい変化をもたらすように位置合わせされている。
【0044】
図３Ａ～図３Ｄに示すように、生の応力信号３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄは、減衰と共にほぼ直線的に変化し得る。したがって、センサアセンブリは、２つ以上の減衰値を使用して位置合わせすることができる。例えば、センサ２０２は、減衰要素２６０が図２Ｂに示す最近位位置にあるとき、および図２Ｃに示すように最遠位位置にあるときに測定される生の応力値を使用して位置合わせすることができる。
【0045】
いくつかの実施形態では、円筒形のスリーブの形態の減衰要素を使用するのではなく、減衰要素をプレートの形態にすることができる。図４は、一般に、センサアセンブリ２０１に類似し得るセンサアセンブリ３０１の一実施形態を示しているが、プレートの形態の減衰要素３６０を含むことができる。したがって、センサアセンブリ３０１は、センサ３０２と、減衰要素３６０とを含むことができる。センサ３０２は、ハウジング３０３内に配置された、図１Ｂに示すセンサヘッド１０４を含むことができる。減衰要素３６０は、センサアセンブリに対してセンサ３０２に対して固定されるように、センサアセンブリ３０１のセンサ３０２とターゲット１１０との間に配置することができる。
【0046】
最初に、センサ３０２は、ブラケット（例えば、ブラケット１５０）内に配置することができ、センサアセンブリ３０１とターゲット１１０との間の初期位置合わせを達成するように機械的に位置合わせすることができる（例えば、Ｖブロックを使用して）。駆動要素１２０は、図１Ａに示す制御および処理モジュール１０６などの制御および処理モジュールからの入力駆動信号を受信して、磁場に対応する、磁束３４０を生成することができる。磁場は、減衰要素３６０と結合することができ、それにより磁束３４０の第１の部分３４１は減衰要素３６０を通過することができ、第２の部分３４２はターゲット１１０を通過することができる。したがって、減衰要素３６０が磁束３４０の第１の部分３４１の流路または優先流路を提供することによって、磁束の第１の部分３４１がギャップＧ１を横切ってターゲット１１０を通って移動した場合に見られる減衰量を低減することができる。磁束の両方の部分３４１、３４２は、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出することができる。減衰要素３６０は、磁束の第１の部分３４１がギャップＧ１を横切ってターゲット１１０を通って移動した場合に見られる減弱量を低減することができる。
【0047】
位置合わせ手順は、センサアセンブリ３０１のヨー、ピッチ、およびロールを調整し、それによりセンサの間のギャップＧ１のサイズの変化が検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄから出力された生の応力信号にほぼ等しい変化をもたらすようにすることを含む。
【0048】
センサアセンブリ２０１、したがってセンサヘッド１０４のヨーは、減衰量の関数としての第１の対の検出要素１２２ａ、１２２ｃおよび第２の対の検出要素１２２ｂ、１２２ｄからの生の応力信号の差を低減することができるように調整することができる。一般に、ヨーを調整し、生の応力信号を測定し、減衰要素３６０を除去して減衰量を調整し、生の応力信号を再び測定することができる。プロセスは、減衰の関数としての第１の対の検出要素１２２ａ、１２２ｃおよび第２の対の検出要素１２２ｂ、１２２ｄからの生の応力信号の差が、可能な限り、または所望の量だけ低減されるまで繰り返すことができる。センサアセンブリ３０１のピッチおよびロールは、同様の方法で調整することができる。場合によっては、減衰要素３６０を除去するのではなく、減衰要素３６０の位置をセンサヘッド１０４の中心軸Ｚ１に沿ってセンサ３０２に対して調整し、検出された磁束の減衰量を調整することができる。したがって、減衰要素３６０は、センサ３０２をターゲット１１０に対して軸方向に並進させることなく、磁束３４０の検出された部分３４１、３４２を選択的に調整することができるように構成することができる。例えば、磁束３４０の部分３４１の大きさは、センサ３０２に対する減衰要素３６０の位置に応じて調整することができる。
【0049】
減衰要素３６０は平坦なプレートとして示されているが、減衰要素３６０は、任意の数の幾何学的形状を有することができる。例えば、湾曲したプレート、回転楕円体、卵形、球状、小球体などであってもよい。一般に、減衰要素３６０は、駆動要素１２０からの所与の磁束３４０について、ほぼ等しく各検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄの検出された磁束に影響を及ぼす任意の幾何学的形状を有することができる。
【0050】
定常および受動減衰要素
センサに対するその位置に基づいて減衰を提供する減衰要素を使用してセンサを位置合わせするのではなく、他の実施形態では、センサは、センサに対して固定された位置にとどまったままで可変減衰を提供することができる減衰要素を使用して位置合わせすることができる。このような構成は、例えばセンサアセンブリの可動部品などの部品の数を減らすことによって位置合わせプロセスを単純化することができる。図２Ａ～図２Ｃ、および図４に示すセンサアセンブリ２０１、３０１に関して上述したように、減衰要素は、センサをターゲットに対して軸方向に並進させることなく、第１の磁束の検出された部分を選択的に調整することができるように構成することができる。
センサに対するその位置に基づいて減衰を提供する減衰要素を使用してセンサを位置合わせするのではなく、他の実施形態では、センサは、センサに対して固定された位置にとどまったままで可変減衰を提供することができる減衰要素を使用して位置合わせすることができる。このような構成は、例えばセンサアセンブリの可動部品などの部品の数を減らすことによって位置合わせプロセスを単純化することができる。図２Ａ～図２Ｃ、および図４に示すセンサアセンブリ２０１、３０１に関して上述したように、減衰要素は、センサをターゲットに対して軸方向に並進させることなく、第１の磁束の検出された部分を選択的に調整することができるように構成することができる。
【0051】
図５Ａ～図５Ｂは、センサに対して固定されたままで可変減衰を提供することができる減衰要素４６０を示す。減衰要素４６０は、雄型および雌型の嵌合要素４６６、４６８を使用して共に結合することができる第１の部品４６２および第２の部品４６４を含むことができる。第１および第２の部品４６２、４６４は、第１および第２の部品４６２、４６４のハウジング４７４、４７６内の雄型および雌型の嵌合要素４６６、４６８の間に延びることができる導電性要素４７０、４７２を含むことができる。導電性要素４７０、４７２は、例えば、銅のような導電性材料、または記載された目的に適した任意の他の材料で作製することができる。減衰要素４６０の第１および第２の部品４６２、４６４が嵌合すると、導電性要素４７０、４７２は、少なくとも１つの導電性コイルを形成するように電気的に結合することができる。図５Ｂに示すように、導電性コイルは、可変抵抗器４７８に並列に結合することができる。したがって、導電性要素４７０、４７２および可変抵抗器４７８によって形成された回路の抵抗は、選択的に調整することができる。
【0052】
図６は、減衰要素４６０と、センサ４０２とを含むことができるセンサアセンブリ４０１の一実施形態を示す。センサ４０２は、一般に、センサ２０２と同様であり得、ハウジング４０３内に配置されたセンサヘッド１０４を含むことができる。減衰要素４６０は、センサ４０２によって検出された磁束を選択的に減衰させるように構成することができる。一例として、減衰要素４６０の第１および第２の部品４６２、４６４は、結合して導電性コイルを形成することができ、センサ４０２は、減衰要素４６０内に配置してコイルがセンサ４０２の周りを包み込むようにすることができる。いくつかの実施形態では、可変抵抗器４７８は、制御および処理モジュール１０６などの制御および処理モジュールに結合することができる。制御および処理モジュールは、信号を可変抵抗器４７８に送ってその抵抗を調整することができる。
【0053】
最初に、アセンブリ４０１は、ブラケット（例えば、ブラケット１５０）内に配置することができ、センサアセンブリ４０１とターゲット１１０との間の初期位置合わせを達成するように機械的に位置合わせすることができる（例えば、Ｖブロックを使用して）。駆動要素１２０は、制御および処理モジュールからの入力駆動信号を受信して、第１の磁場に対応する第１の磁束４４０を生成することができる。入力駆動信号は、例えば、交流電流（ＡＣ）信号とすることができる。第１の磁束４４０は、駆動要素１２０からターゲット１１０を通って移動することができ、その少なくとも一部は、検出された磁束に基づいて生の応力信号を生成することができる、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出することができる。
【0054】
第１の磁場は、導電性要素４６２、４６４によって形成されたコイルと結合することができ、それにより第１の磁束４４０の第１の部分４４１は、減衰要素４６０を通過することができ、第２の部分４４２は、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出することができる。したがって、結合が第１の磁束４４０の第１の部分４４１の流路または優先流路を形成することによって、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出された第１の磁束４４０の量を低減し、生成され得る対応する生の応力信号を低減することができる。さらに、磁場と減衰要素４６０のコイルとの間の結合は、導電性要素４７０、４７２および可変抵抗器４７８を流れることができる交流電流を誘導することができる。コイルを流れる電流は、第２の磁場、および対応する第２の磁束を生成することができる。第２の磁場は、第１の磁場に対して約１８０°の位相シフトを有することができる。したがって、第２の磁場は、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出される第１の磁束４４０の第２の部分４４２を減衰させることができる。
【0055】
第１の磁束４４０の検出された部分の減衰量は、可変抵抗器４７８の抵抗を変化させることによって調整することができる。導電性要素４７０、４７２および可変抵抗器４７８を流れる電流の量は、可変抵抗器４７８の抵抗の変化に反比例して変化し得る。したがって、可変抵抗器４７８の抵抗を低減することが、導電性要素４７０、４７２および可変抵抗器４７８を流れる電流の量を増加させることによって、第２の磁場の強度を増加させることができる。したがって、第２の磁場は、第１の磁束４４０の検出された部分に対してより大きな減衰効果を有することができる。逆に、可変抵抗器４７８の抵抗を増加させることが、導電性要素４７０、４７２および可変抵抗器４７８を流れる電流の大きさを減少させることによって、第２の磁場の強度を減少させることができる。したがって、第２の磁場は、第１の磁束４４０の検出された部分に対してより小さな減衰効果を有することができる。
【0056】
センサアセンブリ４０１は、センサアセンブリ２０１、３０１に関して上述したのと同様の方法でターゲット１１０に対して位置合わせすることができる。例えば、センサアセンブリ４０１のヨーを調整し、生の応力信号を測定し、可変抵抗器４７８の抵抗を調整して減衰量を調整し、生の応力信号を再び測定することができる。プロセスは、減衰の関数としての第１の対の検出要素１２２ａ、１２２ｃおよび第２の対の検出要素１２２ｂ、１２２ｄからの生の応力信号の差が、可能な限り、または所望の量だけ低減されるまで繰り返すことができる。センサアセンブリ３０１のピッチおよびロールは、同様の方法で調整することができる。
【0057】
定常および能動減衰要素
いくつかの実施形態では、導電性要素４７０、４７２を流れる電流は、能動的に制御することができる。例えば、導電性要素４７０、４７２によって形成されたコイルは、制御および処理モジュール１０６などの制御および処理モジュールに結合することができ、それにより導電性要素４７０、４７２を流れる電流を制御することによって第２の磁場を生成することができる入力減衰信号を受信することができる。入力減衰信号は、例えば、所与の周波数、振幅、および位相を有するＡＣ信号とすることができる。入力減衰信号の周波数、振幅、および／または位相を調整することによって、第１の磁束４４０の検出された部分の減衰は、能動的に制御することができる。例えば、入力減衰信号の周波数および位相は、第２の磁場が第１の磁場を減衰させることによって、第１の磁束４４０の検出された部分を減衰させるように構成することができる。次に、入力減衰信号の振幅を調整して第２の磁場の強度を変化させることによって、第１の磁束４４０の検出された部分の減衰量を変化させることができる。例えば、減衰信号の振幅を増加させることにより第２の磁場の強度を増加させることによって、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出され得る第１の磁束４４０の第２の部分４４２の減衰を増加させることができる。別の実施形態では、入力減衰信号の振幅を減少させることによって、第２の磁場の強度を減少させ、第１の磁束４４０の第２の部分４４２の減衰量を減少させることができる。
いくつかの実施形態では、導電性要素４７０、４７２を流れる電流は、能動的に制御することができる。例えば、導電性要素４７０、４７２によって形成されたコイルは、制御および処理モジュール１０６などの制御および処理モジュールに結合することができ、それにより導電性要素４７０、４７２を流れる電流を制御することによって第２の磁場を生成することができる入力減衰信号を受信することができる。入力減衰信号は、例えば、所与の周波数、振幅、および位相を有するＡＣ信号とすることができる。入力減衰信号の周波数、振幅、および／または位相を調整することによって、第１の磁束４４０の検出された部分の減衰は、能動的に制御することができる。例えば、入力減衰信号の周波数および位相は、第２の磁場が第１の磁場を減衰させることによって、第１の磁束４４０の検出された部分を減衰させるように構成することができる。次に、入力減衰信号の振幅を調整して第２の磁場の強度を変化させることによって、第１の磁束４４０の検出された部分の減衰量を変化させることができる。例えば、減衰信号の振幅を増加させることにより第２の磁場の強度を増加させることによって、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出され得る第１の磁束４４０の第２の部分４４２の減衰を増加させることができる。別の実施形態では、入力減衰信号の振幅を減少させることによって、第２の磁場の強度を減少させ、第１の磁束４４０の第２の部分４４２の減衰量を減少させることができる。
【0058】
減衰要素４６０を能動的に制御することによって、第１の磁束４４０の検出された部分を増幅させることもできる。例えば、入力減衰信号の位相は、得られた第２の磁場の位相が、駆動要素１２０によって形成された第１の磁場の位相に一致し得るように構成することができる。したがって、第２の磁場は、第１の磁場を増幅することによって、第１の磁束４４０の検出された部分を増幅することができる。
【0059】
別の実施形態では、磁束の検出された部分は、磁束の強度を直接変化させることによって減衰させることができる。図７は、得られた磁場の強度を変化させることができる、入力駆動信号を選択的に変化させるために使用することができる減衰要素５６０を含むセンサアセンブリ５０１の例示的な実施形態を示す。センサアセンブリ４０１は、減衰要素５６０と、一般に、センサ２０２に類似し得るセンサ５０２とを含むことができる。センサ４０２は、ハウジング５０３内に配置されたセンサヘッド１０４を含むことができる。
【0060】
減衰要素５６０は、一般に、可変抵抗器４７８に類似し得る可変抵抗器５７８を含むことができる。いくつかの実施形態では、可変抵抗器５７８は、制御および処理モジュール１０６などの制御および処理モジュールに結合することができる。制御および処理モジュールは、信号を可変抵抗器５７８に送ってその抵抗を調整することができる。
【0061】
最初に、センサ５０２は、ブラケット（例えば、ブラケット１５０）内に配置することができ、センサアセンブリ５０１とターゲット１１０との間の初期位置合わせを達成するように機械的に位置合わせすることができる（例えば、Ｖブロックを使用して）。
【0062】
駆動要素１２０は、制御および処理モジュールからの入力駆動信号を受信して、第１の磁場に対応する第１の磁束５４０を生成することができる。制御および処理モジュールは、生の入力駆動信号を減衰要素５６０の可変抵抗器５７８に送ることができ、減衰要素５６０は、入力駆動信号を駆動要素１２０に送ることができる。入力駆動信号は、例えば、交流電流（ＡＣ）信号とすることができる。第１の磁束５４０は、駆動要素１２０からターゲット１１０を通って移動することができ、その少なくとも一部は、検出された磁束に基づいて生の応力信号を生成することができる、検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄによって検出することができる。減衰要素５６０の可変抵抗器５７８は、生の入力駆動信号を減衰させることによって、磁束５４０および磁束５４０の対応する検出された部分を減衰させることができる。
【0063】
センサアセンブリ５０１は、センサアセンブリ２０１、３０１に関して上述したのと同様の方法でターゲット１１０に対して位置合わせすることができる。例えば、センサ５０２のヨーを調整し、生の応力信号を測定し、可変抵抗器５７８の抵抗を調整して減衰量を調整し、生の応力信号を再び測定することができる。プロセスは、減衰の関数としての第１の対の検出要素１２２ａ、１２２ｃおよび第２の対の検出要素１２２ｂ、１２２ｄからの生の応力信号の差が、可能な限り、または所望の量だけ低減されるまで繰り返すことができる。センサ５０２のピッチおよびロールは、同様の方法で調整することができる。
【0064】
上述したように、センサ位置合わせは、センサの検出要素によって検出される磁束の変化した値をもたらし得る製造上の不一致を補償すると共に、ターゲットに対するセンサの載置におけるユーザの変動性を補正することができる。製造上の不一致の一例は、検出アーム１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄの検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄの載置におけるわずかな変動であり得る。検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄの載置の変動は、検出された磁束の変化した値をもたらす可能性がある。製造上の不一致が緩和されるある特定の状況では、センサ位置合わせは、ターゲットに対するセンサの載置におけるユーザの変動性を主に補正することができる。したがって、ターゲットに対するセンサの正確な位置は、位置合わせ前に知ることができる。したがって、センサは、正確なセンサ位置合わせを達成するためにセンサがターゲットに対してどのように調整されるかを詳述する情報をユーザに簡単に提供することができる。
【0065】
図８は、ヨー、ピッチ、およびロールインジケータ６０４、６０６、６０８も含むことができるセンサ２０２と同様のセンサ６０２の上面図を示す。ピッチおよびロールインジケータ６０４、６０６、６０８は、ターゲット１１０に対するセンサ６０２の載置に関する情報を提供するように構成することができる。一例として、センサアセンブリ２０１、３０１、４０１、５０１に関して上述したのと同様の方法で、センサ６０２の駆動要素は、制御および処理モジュールからの入力駆動信号を受信することができ、ターゲット１１０を通過して検出要素によって検出され得る磁束を生成することができる。検出要素は、検出された磁束に対応する生の応力信号を生成することができ、生の応力信号は、制御および処理モジュールに送ることができる。制御および処理モジュールは、生の応力信号を使用してセンサ６０２の正確に位置合わせされた配向に対するセンサ６０２の現在の配向を決定し、ヨー、ピッチ、およびロール信号をインジケータ６０４、６０６、６０８に送ることができる。いくつかの実施形態では、インジケータは、ユーザにセンサ６０２の調整方法を知らせるために変化する明るさで照らすことができるＬＥＤインジケータとすることができる。例えば、インジケータ６０４、６０６、６０８からの光は、ヨー、ピッチ、および／またはロールが所望の値により近く調整されると、強度を個別に増加させることができる。逆に、インジケータ６０４、６０６、６０８は、ヨー、ピッチ、および／またはロールが所望の値から離れて調整されると、減光することができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤインジケータ６０４、６０６、６０８は、ユーザにセンサ６０２の調整方法を知らせるために光で点滅することができる。例えば、インジケータ６０４、６０６、６０８は、ヨー、ピッチ、および／またはロールが所望の値により近く調整されると、周波数を増加して点滅することができる。あるいは、インジケータ６０４、６０６、６０８は、ヨー、ピッチ、および／またはロールが所望の値により近く調整されると、周波数を減少して点滅することができる。
【0066】
いくつかの実施形態では、インジケータ６０４、６０６、６０８は、ユーザにセンサ６０２の調整方法を知らせるために色を変えることができる。例えば、インジケータ６０４、６０６、６０８は、ヨー、ピッチ、および／またはロールが所望の値に向けて調整されると、赤から緑に個別に移行することができる。逆に、インジケータは、ヨー、ピッチ、および／またはロールが所望の値から離れて調整されていれば、緑から赤に個々に移行することができる。
【0067】
図９は、ターゲットに対するセンサ７０２の載置に関する情報を提供することができるセンサ７０２の別の実施形態の上面図を示す。センサ７０２は、一般に、図８に示すセンサ６０２に類似し得るが、図１Ｂに示す検出要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄなどの検出要素に対応し得る、インジケータ７０４、７０６、７０８、７１０を含むことができる。センサアセンブリ２０１、３０１、４０１、５０１に関して上述したのと同様の方法で、センサ７０２の駆動要素は、制御および処理モジュールからの入力駆動信号を受信することができ、ターゲットを通過して検出要素によって検出され得る磁束を生成することができる。検出要素は、検出された磁束に対応する生の応力信号を生成することができ、生の応力信号は、制御および処理モジュールに送ることができる。制御および処理モジュールは、生の応力信号を使用してセンサの正確に位置合わせされた配向に対するセンサの現在の配向を決定し、各検出要素に対応する信号をインジケータ７０４、７０６、７０８、７１０に送ることができる。いくつかの実施形態では、インジケータは、ユーザにセンサ７０２の調整方法を知らせるために変化する明るさで照らすことができるＬＥＤインジケータとすることができる。例えば、インジケータ７０４、７０６、７０８、７１０からの光は、検出要素が所望の位置により近く調整されると、強度を個別に増加させることができる。逆に、インジケータ７０４、７０６、７０８、７１０は、検出要素が所望の位置から離れて調整されると、減光することができる。
【0068】
本明細書に記載の方法、システム、およびデバイスの例示的な技術的効果は、非限定的な例として、一定のギャップサイズをセンサとターゲットとの間に維持しながら、応力センサをターゲットに対して位置合わせする能力を含む。センサとターゲットとの間のギャップのサイズを変化させることなく応力センサを位置合わせする能力は、センサを設置するのに必要な時間を大幅に短縮し、位置合わせ中のセンサの移動を低減することによってセンサの精度を向上することができる。
【0069】
他の実施形態は、開示される主題の範囲および精神内にある。
【0070】
上記および特許請求の範囲において、「～の少なくとも１つ」または「～の１つまたは複数」のような語句が存在し、要素または特徴の結合リストが続いてもよい。「および／または」という用語は、２つ以上の要素または特徴のリストに存在してもよい。特記のない限り、または明らかにそれが使用される文脈と矛盾しない限り、そのような語句は、列挙された要素または特徴のいずれかを個別に、または列挙された要素または特徴のいずれかを、他の列挙された要素または特徴のいずれかと組み合わせて意味することを意図している。例えば、「ＡおよびＢの少なくとも１つ」、「ＡおよびＢの１つまたは複数」、および「Ａおよび／またはＢ」という語句は各々、「Ａ単独、Ｂ単独、またはＡとＢを共に」を意味することを意図している。３つ以上の項目を含むリストについても、同様の解釈を意図している。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、およびＣの１つまたは複数」、および「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」という語句は各々、「Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、ＡとＢを共に、ＡとＣを共に、ＢとＣを共に、またはＡとＢとＣを共に」を意味することを意図している。さらに、「～に基づく」という用語の使用は、上記および特許請求の範囲において、言及されていない特徴または要素も許容されるように、「～に少なくとも部分的に基づく」を意味することを意図している。
【0071】
本明細書に記載の主題は、本明細書に開示される構造的手段およびその構造的均等物、またはそれらの組合せを含む、デジタル電子回路、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアにおいて実装され得る。本明細書に記載の主題は、情報キャリアで（例えば、機械可読記憶デバイスで）に有形に具現化されるか、またはデータ処理装置（例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または複数のコンピュータ）によって実施されるか、もしくはその動作を制御するために伝搬信号に具現化される１つまたは複数のコンピュータプログラムのような１つまたは複数のコンピュータプログラム製品として実装することができる。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られている）は、コンパイラ型もしくはインタープリタ型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で記述可能であり、独立型プログラムとしての形態、またはモジュール、構成要素、サブルーチン、もしくはコンピューティング環境での使用に適した他のユニットとしての形態を含む任意の形態で配置され得る。コンピュータプログラムは、ファイルに必ずしも対応していない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持するファイルの一部、問題のプログラム専用の単一のファイル、または複数の調整されたファイル（例えば、１つまたは複数のモジュール、サブプログラム、またはコードの部分を記憶するファイル）に記憶することができる。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で、または１つの場所に置かれるか、もしくは複数の場所に分散され、通信ネットワークによって相互接続される複数のコンピュータ上で実施されるように配置され得る。
【0072】
本明細書に記載の主題の方法ステップを含む、本明細書に記載のプロセスおよび論理フローは、入力データで動作して出力を生成することによって本明細書に記載の主題の機能を実行する１つまたは複数のコンピュータプログラムを実施する１つまたは複数のプログラマブルプロセッサによって実行することができる。プロセスおよび論理フローはまた、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの専用論理回路によって実行することができ、本明細書に記載の主題の装置は、専用論理回路として実装することができる。
【0073】
コンピュータプログラムの実施に適したプロセッサは、例として、汎用マイクロプロセッサと専用マイクロプロセッサの両方、および任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つまたは複数のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、またはその両方から命令およびデータを受信する。コンピュータの必須要素は、命令を実施するためのプロセッサ、ならびに命令およびデータを記憶するための１つまたは複数のメモリデバイスである。一般に、コンピュータは、磁気、光磁気ディスク、または光ディスクなどのデータを記憶するための１つまたは複数の大容量記憶デバイスを含むか、または大容量記憶デバイスに動作可能に結合してデータを受信し、データを転送し、またはその両方を行う。コンピュータプログラム命令およびデータを具現化するのに適した情報キャリアは、例として、半導体メモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば、内蔵ハードディスクまたは取外し可能ディスク）、光磁気ディスク、および光ディスク（例えば、ＣＤおよびＤＶＤディスク）を含むすべての形態の不揮発性メモリを含む。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路によって補うことができ、または専用論理回路に組み込むことができる。
【0074】
ユーザとの対話を提供するために、本明細書に記載の主題は、情報をユーザに表示するためのディスプレイデバイス、例えば、ＣＲＴ（陰極線管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ、およびユーザが入力をコンピュータに提供することができるキーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウスまたはトラックボール）を有するコンピュータ上に実装することができる。他の種類のデバイスを使用して、ユーザとの対話を提供することもできる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック）とすることができ、ユーザからの入力は、可聴音、音声、または触覚入力を含む任意の形態で受信することができる。
【0075】
本明細書に記載の技術は、１つまたは複数のモジュールを使用して実装することができる。本明細書で使用する場合、「モジュール」という用語は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、および／またはそれらの様々な組合せを計算することを指す。しかし、少なくとも、モジュールは、ハードウェア、ファームウェアに実装されないか、または非一時的なプロセッサ可読記録可能記憶媒体に記録されないソフトウェアとして解釈されるべきではない（すなわち、モジュールは、ソフトウェア自体ではない）。実際、「モジュール」は、プロセッサまたはコンピュータの一部のような少なくともいくつかの物理的かつ非一時的なハードウェアを常に含むように解釈されるべきである。２つの異なるモジュールが、同じ物理的なハードウェアを共有することができる（例えば、２つの異なるモジュールが、同じプロセッサおよびネットワークインターフェースを使用することができる）。本明細書に記載のモジュールは、様々なアプリケーションをサポートするために組み合わせ、統合、分離、および／または複製することができる。また、特定のモジュールで実行される本明細書に記載の機能は、特定のモジュールで実行される機能の代わりに、またはそれに加えて、１つまたは複数の他のモジュールで、および／または１つまたは複数の他のデバイスによって実行されてもよい。さらに、モジュールは、複数のデバイスおよび／または互いにローカルまたはリモートの他の構成要素にわたって実装されてもよい。加えて、モジュールは、あるデバイスから移動して別のデバイスに追加することができ、かつ／または両方のデバイスに含むことができる。
【0076】
本明細書に記載の主題は、バックエンド構成要素（例えば、データサーバ）、ミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバ）、またはフロントエンド構成要素（例えば、ユーザが本明細書に記載の主題の実装と対話することができるグラフィカルユーザインターフェースまたはＷｅｂブラウザを有するクライアントコンピュータ）、あるいはこのようなバックエンド、ミドルウェア、およびフロントエンド構成要素の任意の組合せを含むコンピューティングシステムで実装することができる。システムの構成要素は、任意の形態または媒体のデジタルデータ通信、例えば、通信ネットワークによって相互接続することができる。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）およびワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、例えば、インターネットを含む。
【0077】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似を表す文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「約」および「実質的に」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応し得る。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組合せおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。
【0078】
当業者は、上述の実施形態に基づく本発明のさらなる特徴および利点を理解するであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲によって示される場合を除いて、特に示され、記載されたものによって限定されるものではない。本明細書で引用したすべての刊行物および参考文献は、その全体が参照により明示的に本明細書に組み込まれる。
【符号の説明】
【0079】
１００ センサシステム
１０２ センサ
１０３ ハウジング
１０４ センサヘッド
１０５ 近位部分
１０６ 制御および処理モジュール
１０７ 遠位部分
１１０ ターゲット
１１２ 支持体
１１４ａ 支持バー
１１４ｂ 支持バー
１１４ｃ 支持バー
１１４ｄ 支持バー
１１６ａ 検出アーム
１１６ｂ 検出アーム
１１６ｃ 検出アーム
１１６ｄ 検出アーム
１１８ 中心アーム
１２０ 駆動要素
１２２ａ 第１の対の検出要素
１２２ｂ 第２の対の検出要素
１２２ｃ 第１の対の検出要素
１２２ｄ 第２の対の検出要素
１２６ ターゲットの表面
１２８ 遠位端
１５０ センサ取付アセンブリ／取付ブラケット
１５５ 延長アーム
１５９ 剛性の支持体
２０１ センサアセンブリ
２０２ センサ
２０３ ハウジング
２０５ 近位部分
２０７ 遠位部分
２４０ 磁束
２４１ 磁束の部分
２５４ 近位停止要素
２５６ 遠位停止要素
２６０ 減衰要素
２６０ａ 減衰要素の部分
２６０ｂ 減衰要素の部分
２６２ リム
３０１ センサアセンブリ
３０２ センサ
３０３ ハウジング
３２３ａ 生の応力信号
３２３ｂ 生の応力信号
３２３ｃ 生の応力信号
３２３ｄ 生の応力信号
３４０ 磁束
３４１ 磁束の第１の部分
３４２ 磁束の第２の部分
３６０ 減衰要素
４０１ センサアセンブリ
４０２ センサ
４０３ ハウジング
４４０ 第１の磁束
４４１ 第１の磁束の第１の部分
４４２ 第１の磁束の第２の部分
４６０ 減衰要素
４６２ 第１の部品
４６４ 第２の部品
４６６ 嵌合要素
４６８ 嵌合要素
４７０ 導電性要素
４７２ 導電性要素
４７４ 第１の部品のハウジング
４７６ 第２の部品のハウジング
４７８ 可変抵抗器
５０１ センサアセンブリ
５０２ センサ
５０３ ハウジング
５４０ 第１の磁束
５６０ 減衰要素
５７８ 可変抵抗器
６０２ センサ
６０４ インジケータ
６０６ インジケータ
６０８ インジケータ
７０２ センサ
７０４ インジケータ
７０６ インジケータ
７０８ インジケータ
７１０ インジケータ
Ａ１ 軸
Ｂ１ 矢印
Ｇ１ ギャップ
Ｇ１ａ ギャップ
Ｇ１ｂ ギャップ
Ｇ１ｃ ギャップ
Ｇ１ｄ ギャップ
Ｐ１ 矢印
Ｒ１ 矢印
Ｘ１ 軸
Ｙ１ 軸
Ｚ１ 軸
１０２ センサ
１０３ ハウジング
１０４ センサヘッド
１０５ 近位部分
１０６ 制御および処理モジュール
１０７ 遠位部分
１１０ ターゲット
１１２ 支持体
１１４ａ 支持バー
１１４ｂ 支持バー
１１４ｃ 支持バー
１１４ｄ 支持バー
１１６ａ 検出アーム
１１６ｂ 検出アーム
１１６ｃ 検出アーム
１１６ｄ 検出アーム
１１８ 中心アーム
１２０ 駆動要素
１２２ａ 第１の対の検出要素
１２２ｂ 第２の対の検出要素
１２２ｃ 第１の対の検出要素
１２２ｄ 第２の対の検出要素
１２６ ターゲットの表面
１２８ 遠位端
１５０ センサ取付アセンブリ／取付ブラケット
１５５ 延長アーム
１５９ 剛性の支持体
２０１ センサアセンブリ
２０２ センサ
２０３ ハウジング
２０５ 近位部分
２０７ 遠位部分
２４０ 磁束
２４１ 磁束の部分
２５４ 近位停止要素
２５６ 遠位停止要素
２６０ 減衰要素
２６０ａ 減衰要素の部分
２６０ｂ 減衰要素の部分
２６２ リム
３０１ センサアセンブリ
３０２ センサ
３０３ ハウジング
３２３ａ 生の応力信号
３２３ｂ 生の応力信号
３２３ｃ 生の応力信号
３２３ｄ 生の応力信号
３４０ 磁束
３４１ 磁束の第１の部分
３４２ 磁束の第２の部分
３６０ 減衰要素
４０１ センサアセンブリ
４０２ センサ
４０３ ハウジング
４４０ 第１の磁束
４４１ 第１の磁束の第１の部分
４４２ 第１の磁束の第２の部分
４６０ 減衰要素
４６２ 第１の部品
４６４ 第２の部品
４６６ 嵌合要素
４６８ 嵌合要素
４７０ 導電性要素
４７２ 導電性要素
４７４ 第１の部品のハウジング
４７６ 第２の部品のハウジング
４７８ 可変抵抗器
５０１ センサアセンブリ
５０２ センサ
５０３ ハウジング
５４０ 第１の磁束
５６０ 減衰要素
５７８ 可変抵抗器
６０２ センサ
６０４ インジケータ
６０６ インジケータ
６０８ インジケータ
７０２ センサ
７０４ インジケータ
７０６ インジケータ
７０８ インジケータ
７１０ インジケータ
Ａ１ 軸
Ｂ１ 矢印
Ｇ１ ギャップ
Ｇ１ａ ギャップ
Ｇ１ｂ ギャップ
Ｇ１ｃ ギャップ
Ｇ１ｄ ギャップ
Ｐ１ 矢印
Ｒ１ 矢印
Ｘ１ 軸
Ｙ１ 軸
Ｚ１ 軸
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
