[发明专利]用于可旋转元件的传感器

说明书

传感器单元(10)可安装在平台(3)上的可旋转元件(5)上，平台(3)本身是可移动的，并且包括：方向传感器，布置成获取取决于传感器单元的方向的测量值；处理器，布置成从测量值导出表示可旋转元件的方向的旋转位置信号；以及缓冲器，布置成缓冲由方向传感器在预定时间段内获取的一系列近期测量值。处理器导出旋转位置信号进行校正，以基于缓冲器中缓冲的一系列测量值的整体来补偿平台的运动对测量值的影响。

技术领域

本发明涉及一种用于可旋转元件的传感器。

背景技术

在许多应用中，希望感测可旋转的可旋转元件的方向，例如以在可旋转元件的操作期间提供安全性。在可旋转元件的机械故障或致动系统(可以是例如气动的)失效的情况下，则可旋转元件可能不在预期位置，这可能产生安全问题。

存在各种类型的感测技术用于感测连续旋转的可旋转元件的旋转。然而，这种传感技术通常依赖于由连续运动产生的周期性测量值，并且因此不能直接应用于可在有限旋转范围内旋转的可旋转元件，或者其中方向的变化通常偶尔发生的地方。

当可旋转元件安装在本身可移动的平台(例如浮动平台或移动车辆或摇摆容器，例如可用于海上钻井或勘探的浮动平台)上时，本发明的第一方面解决了潜在的困难。理论上，如果传感器单元设置有方向传感器以检测可旋转元件的绝对方向，那么所获取的测量值受平台的运动影响，而不仅仅是可旋转元件相对于平台的方向(旋转位置)。这可能导致难以感测可旋转元件的方向，并且可能导致错误的感测。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种可安装在自身可移动的平台上的可旋转元件上的传感器单元，该传感器单元包括：方向传感器，布置为获取取决于传感器单元的方向的测量值；处理器，布置为从测量值中导出表示可旋转元件的方向的旋转位置信号；缓冲器，布置为缓冲由方向传感器在预定时间段内获取的一系列近期测量值，其中处理器布置为导出旋转位置信号，从而进行校正以基于缓冲器中缓冲的一系列测量值的整体补偿平台运动对测量值的影响。

传感器单元安装在可旋转元件上并包括方向传感器，该方向传感器获取取决于传感器单元的方向的测量值。原则上，这种测量值允许简单且可靠地检测可旋转元件的旋转位置。特别地，它允许使用比具有足够可靠的感测的典型外部传感器更简单的传感器类型。类似地，传感器单元可以具有相对低的功耗，允许使用诸如电池等内部电源并且能够长时间运行。

如上所述的当可旋转元件安装在本身可移动的平台上时的潜在困难问题通过在缓冲器中缓冲在预定时间段内获取的一系列近期测量值并使用所缓冲的一系列测量值的整体进行校正以补偿平台运动对测量值的影响来解决。

已经意识到平台的运动可以通过在预定时间段内在缓冲器中缓冲的一系列测量值的整体来表征，尽管传感器单元安装在可旋转元件上。这是因为平台随平台移动，因此与可旋转元件相对于平台的移动相比，该移动通常以相对慢的速率发生，例如在浮动平台的情况下主要由波浪引起。因此，在预定时间段内获取的一系列测量值的整体表征平台的运动，并且可用于进行校正，该校正在从测量值导出旋转位置信号时补偿该运动。

处理器还可以布置为将元数据与旋转位置信号相关联。这种元数据可以包括以下中的一个或多个：时间信息、传感器标识、可旋转元件标识、可旋转元件转圈次数、可旋转元件处于打开位置的计数、可旋转元件处于关闭位置的计数、可旋转元件速度、可旋转元件加速度、可旋转元件角度、电池电量水平、方向传感器信号水平、信号极化、天线信号强度、传感器位置、信号三角测量以及位置，位置可以由传感器单元中的地理定位单元检测。

传感器单元还可以包括无线通信接口，该无线通信接口布置为无线地传送旋转位置信号。这允许远程定位传感器单元，而无需进行有线连接。这减少了安装困难并避免了与电线损坏相关的风险。

传感器单元可以进一步包括光源并且布置为调制光源的光输出以表示可旋转元件的方向。这允许提供适合在远程位置使用的无线传感器单元，而不需要进行电连接，因为可以监控光源的输出。