[发明专利]远程温度感测装置及相关的远程温度感测方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于旋转物件的远程温度感测装置及远程温度感测方法，在该装置及方法中利用了非晶铁磁材料的居里(Curie)磁性转变。更具体地，本发明提供对运动机器的旋转组件进行远程温度感测的装置和方法。

背景技术

目前有许多种可用来测量温度的技术和工具，包括例如传统的水银温度计、热电偶、电阻温度计、双金属片等公知的温度指示器。所有这些技术和工具均是利用了某些随温度而变化的基本物理现象，因此各自具有独特的特征。举例而言，水银测温法在温度的视觉感测方面是有效的，但却不适合于将温度直接转换成电信号。如果需要温度的电子读数，则利用了金属的热电效应的热电偶是更适合的。然而，热电偶必须接线到伏特计上，由伏特计将电信号转换成对应的温度。利用金属的电阻率对温度的依赖关系的电阻温度计也必须接线到伏特计上。这些技术均要求传感器与温度指示器之间的接线连接，因而不适用于温度的远程感测。在这些情形下，当例如感测运动轮胎的温度时，对温度进行远程感测变得十分必要，并要使用利用了半导体电阻率对温度的依赖关系的温度传感器。然而，此种类型的传感器需要使用电源才能传输信号。该传感器是安装在旋转的轮毂或轮胎上。因此，难以将电能从汽车车体施加到旋转的轮胎上，并且还需要利用电池以便温度监控装置能够正常工作。该类传感器必须对温度作出响应，并将与温度相关的信号以无线方式发送给检测器以便进行进一步的信号处理。为了防止充气轮胎主要因该轮胎在运转时温度升高而发生爆胎，对于汽车轮胎而言越来越需要该类温度感测。

一种此类传感器可通过利用例如铁等铁磁材料中的居里磁性转变来实现，铁磁材料具有铁磁居里温度，当高于该铁磁居里温度时，铁磁性与所有相关的例如高磁化强度和磁导率等现象一起消失。通过常规磁力仪，可容易地远程检测出铁磁材料在居里温度处的磁化强度及磁导率的变化。美国专利第4,052,696号公开了一种轮胎温度感测电路，该轮胎温度感测电路利用铁素体元件中的居里磁性转变。通过感应耦合效应来检测居里转变时的磁性改变。因此，这种技术要求在基于铁素体的温度传感器与固定的检测器之间的间隙非常小，以维持可靠的检测信号。上述间隙的距离之所以非常小，是因为铁素体通常具有在80至2000范围内的相对低的磁导率，如例如S.Chikazumi在“Physics of Magnetism(磁性物理学)”(John Wiley & Sons，纽约，1964年)的第498页中所指出的那样。因此，需要一种不要求有电池并且能够在实际检测范围内进行远程检测的温度传感器。还需要一种具有尽可能少的电路的温度感测装置。

发明内容

本发明提供一种适用于感测例如汽车轮胎等旋转物件中所发生的温度变化的温度传感器，以及一种用于相同目的的远程温度感测方法。

本发明无需在传感器中安放电池。一般而言，该传感器包括磁连接的多个非晶磁性金属条带。此外，这些条带的布置方式是使这些条带中的至少一个条带具有将要被检测的预定铁磁居里温度，并且这些条带中的其他一个或多个条带具有高的磁导率。本发明提供了适用于本发明温度传感器的非晶合金条带的化学组合物。

本发明的远程温度感测装置和方法最大程度地减少了电路的使用。

在一个实施例中，提供一种远程温度感测装置，其具有能安置在旋转物件上的温度传感器，所述远程温度感测装置中所包括的所述温度传感器是磁连接的多个矩形非晶磁性合金条带，其中这些条带中的至少一个条带具有预定铁磁居里温度，并且这些条带中的其他条带具有超过2000的磁导率。

在一个实施例中，具有所述预定铁磁居里温度的所述非晶磁性合金条带具有本质上由化学式Fe_aM_bB_cSi_dC_e界定的组合物，这里61＜a＜81，0＜b＜15，2≤c＜25，0＜d＜10，0＜e≤18且a+b+c+d+e＝100，各数值均为原子百分比，附带条件为Fe含量的多达50％可被Ni取代，且M选自Cr、Mo、Nb、Ti及W。

如果需要，具有超过2000的磁导率的所述其他非晶磁性合金条带具有本质上由化学式Fe_aNi_bCo_cM_eB_fSi_gC_h界定的组合物，这里3＜a＜80，0＜b＜41，0＜c＜72，0＜e＜4，1＜f＜20，0＜g＜16，0＜h＜4且a+b+c+d+e+f+g+h＝100，M选自Cr、Mo及Mn，各数值均为原子百分比。