本發(fā)明涉及用于測定物體的位置的裝置和方法。

背景技術(shù)：

接近度傳感器被用來對目標(biāo)與傳感器的接近度進(jìn)行檢測或測量。已知的接近度傳感器是基于電感應(yīng)原理，并且通過對傳感器的金屬環(huán)路的電感進(jìn)行監(jiān)測來檢測金屬目標(biāo)的接近度。然而，感應(yīng)式接近度傳感器經(jīng)受來自除目標(biāo)以外的金屬物體的干擾以及電磁干擾。

另一已知的接近度傳感器是基于磁致伸縮原理——磁致伸縮材料的形狀或尺寸在經(jīng)受變化的磁場強(qiáng)度時變化。磁體與由磁致伸縮材料構(gòu)成的部分的變化的接近度可以通過對該由磁致伸縮材料構(gòu)成的部分的形狀或尺寸的總的變化進(jìn)行測量來測定。形狀或尺寸的變化可以例如經(jīng)由光學(xué)部件來進(jìn)行光學(xué)探詢，該光學(xué)部件的光學(xué)特性響應(yīng)于形狀或尺寸的變化而變化。

在一些應(yīng)用中，在校準(zhǔn)之后，接近度傳感器可以被用來推斷兩個物體之間的距離。例如，傳感器頭可以附接至一個物體，而目標(biāo)可以附接至不同的物體。然而，傳感器頭的未對準(zhǔn)或目標(biāo)的未對準(zhǔn)均會導(dǎo)致對物體之間的距離的錯誤測定。例如，如果目標(biāo)沿垂直于目標(biāo)-傳感器軸線的方向無意地移動，則傳感器將指示物體之間的距離比實際上物體之間的距離大。這種移動使重新校準(zhǔn)傳感器-目標(biāo)系統(tǒng)和/或觸及目標(biāo)或傳感器成為必需以適當(dāng)?shù)刂匦聦?zhǔn)傳感器和/或目標(biāo)。這是較耗時的，并且這在一些應(yīng)用中可能由于不能觸及目標(biāo)和/或傳感器而成為問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一方面提供了一種用于對具有一個或更多個磁性元件的物體的位置進(jìn)行測定的裝置，該裝置包括多個磁致伸縮光學(xué)傳感器，每個磁致伸縮光學(xué)傳感器均設(shè)置成產(chǎn)生對該傳感器與所述一個或更多個磁性元件的接近度進(jìn)行表征的信號，該裝置設(shè)置成基于多個這樣的接近度信號測定物體的位置。

可選地，所述多個傳感器布置成二維陣列或三維陣列。

可選地，該裝置設(shè)置成測定物體的三維位置。

可選地，該裝置設(shè)置成針對每個接近度信號確定該接近度信號的特性是否高于第一預(yù)定閾值和/或低于第二預(yù)定閾值。

可選地，每個傳感器均包括位于光導(dǎo)纖維內(nèi)的光學(xué)元件。

可選地，所述多個傳感器中的至少兩個傳感器的光學(xué)元件位于同一光導(dǎo)纖維內(nèi)。

可選地，傳感器中的至少一個傳感器的光學(xué)元件是光纖布拉格光柵(FBG)。

可選地，傳感器中的至少一個傳感器的光學(xué)元件是光纖法布里-珀羅(FFP)干涉儀。

可選地，每個傳感器均包括位于光導(dǎo)纖維上的磁致伸縮涂層。

本發(fā)明的第二方面提供了一種飛行器門組件，其包括根據(jù)第一方面的裝置。

可選地，該門組件是增壓艙門組件、航空電子內(nèi)部通道門組件、外部航空電子門組件、貨艙門組件以及起落架門組件中的一者。

本發(fā)明的第三方面提供了一種起落架組件，其包括根據(jù)第一方面的裝置。

本發(fā)明的第四方面提供了一種下述系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)第一方面的裝置和具有所述一個或更多個磁性元件的物體。

可選地，該系統(tǒng)設(shè)置成使得每個傳感器均設(shè)置成產(chǎn)生對該傳感器與物體的僅一個磁性元件的接近度進(jìn)行表征的信號。

可選地，物體具有第一磁性元件，并且該系統(tǒng)設(shè)置成使得所述多個傳感器中的每個傳感器均設(shè)置成產(chǎn)生對該傳感器與第一磁性元件的接近度進(jìn)行表征的信號。

可選地，該裝置設(shè)置成基于針對每個傳感器的對該傳感器與第一磁性元件的接近度進(jìn)行的測定來測定物體的位置。

可選地，物體具有多個磁性元件，并且該系統(tǒng)設(shè)置成使得每個傳感器均設(shè)置成產(chǎn)生對該傳感器與所述多個磁性元件中的不同的一個相應(yīng)磁性元件的接近度進(jìn)行表征的信號。

可選地，物體具有一個磁性元件，并且所述多個傳感器布置成下述陣列：該陣列占用的面積比由物體的所述一個磁性元件所占用的面積大。

可選地，物體是飛行器的門組件的部件。

可選地，物體是飛行器的起落架組件的部件。

可選地，該裝置設(shè)置成對起落架的下位鎖狀態(tài)、該起落架的上位鎖狀態(tài)、該起落架的減震器壓縮參數(shù)、該起落架的制動器磨損參數(shù)、該起落架的轉(zhuǎn)向架梁旋轉(zhuǎn)參數(shù)以及該起落架的轉(zhuǎn)向取向參數(shù)中的一者或更多者進(jìn)行測定。

本發(fā)明的第五方面提供了一種下述交通工具，該交通工具包括根據(jù)第一方面的裝置、或者根據(jù)第二方面或第三方面的組件、或者根據(jù)第四方面的系統(tǒng)。

可選地，該交通工具是飛行器。

本發(fā)明的第六方面提供了一種用于在下述裝置處對具有一個或更多個磁性元件的物體的位置進(jìn)行測定的方法，該裝置包括多個磁致伸縮光學(xué)傳感器，每個磁致伸縮光學(xué)傳感器均設(shè)置成產(chǎn)生對該傳感器與所述一個或更多個磁性元件的接近度進(jìn)行表征的信號，該方法包括產(chǎn)生多個這樣的信號以及基于所述多個信號測定物體的位置。

可選地，所述測定基于針對每個傳感器的對該傳感器與物體的一個磁性元件的接近度進(jìn)行的測定。

可選地，所述測定包括利用所測定的每個傳感器與一個磁性元件的接近度進(jìn)行雙邊測量和/或三邊測量。

可選地，所述多個傳感器布置成二維陣列或三維陣列，并且所述測定包括測定物體的三維位置。

可選地，該方法包括針對每個接近度信號確定該接近度信號的特性是否高于第一預(yù)定閾值和/或低于第二預(yù)定閾值。

可選地，該方法包括：對物體的所測定的位置進(jìn)行存儲；以及相對于所存儲位置對物體的位置進(jìn)行監(jiān)測。

本發(fā)明的第七方面提供了一種附接至第一物體并用于在對具有一個或更多個磁性元件的第二物體的位置進(jìn)行測定中使用的單元，該單元包括相對于彼此固定地定位的多個磁致伸縮光學(xué)傳感器，每個傳感器均包括磁致伸縮部和光學(xué)元件，該光學(xué)元件機(jī)械地聯(lián)接至磁致伸縮部以使得該磁致伸縮部的形狀的變化引起該光學(xué)元件的光學(xué)特性的變化。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖僅通過示例的方式對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行描述，在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明的實施方式的系統(tǒng)的示例的示意性立體圖；

圖2示出了本發(fā)明的實施方式的另一系統(tǒng)的示例的示意性立體圖；

圖3示出了本發(fā)明的實施方式的裝置的示例的示意性立體圖；

圖4示出了本發(fā)明的實施方式的裝置的示例的示意性立體圖；

圖5示出了本發(fā)明的實施方式的裝置的信號處理器的示例的示意圖；以及

圖6示出了本發(fā)明的實施方式的飛行器的示例的示意性側(cè)視圖。

具體實施方式

參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的系統(tǒng)1的示例的示意性立體圖。系統(tǒng)1包括裝置102和包括磁性元件104的第一物體108。

磁性元件104可以例如固定地附接至物體108，或者可以與物體108本身成一體。磁性元件104可以是例如永磁體或電磁體，或者本身可以由多個磁性元件(未示出)構(gòu)成。

裝置102包括多個傳感器11、12、21、22。在本實施方式中，該裝置具有布置成二維的二乘二的陣列的第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22，并且第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22根據(jù)其在陣列內(nèi)所處的列M和行N來編號(即，“MN”)。例如，在從磁性元件104的角度來觀察時，處于陣列的第一列和第一行的傳感器被編號為11。

傳感器11、12、21、22中的每一者均設(shè)置成產(chǎn)生對傳感器11、12、21、22與磁性元件104的接近度進(jìn)行表征的信號。在本實施方式中，裝置102的傳感器11、12、21、22中的每一者均設(shè)置成產(chǎn)生對傳感器11、12、21、22與物體108中的僅一個磁性元件104的接近度進(jìn)行表征的信號。如下面更詳細(xì)地說明的，通過使用例如雙邊測量和/或三邊測量，裝置102能夠使用來自多個傳感器11、12、21、22的接近度信號來測定所述一個磁性元件104的位置以及由此測定物體108相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21、22中的至少一者)的位置。以這種方式，裝置102可以基于針對裝置102的每個傳感器11、12、21、22的對該傳感器11、12、21、22與所述一個磁性元件104的接近度進(jìn)行的測定來測定物體108相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21、22中的至少一者)的位置。

在本實施方式中，裝置102(例如，傳感器11、12、21、22)附接至第二物體106，并且裝置102能夠?qū)Υ判栽?04相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21、22中的至少一者)的位置進(jìn)行測定。替代性地，裝置102或其一部分可以與第二物體106本身成一體(例如，傳感器11、12、21、22中的一者或更多者可以與第二物體106成一體)。裝置102可以被提供有對裝置102相對于第二物體106的位置進(jìn)行表征的數(shù)據(jù)以及對磁性元件104相對于物體108的位置進(jìn)行表征的數(shù)據(jù)，并且因此裝置102能夠測定物體108相對于第二物體106的位置。例如，第一物體108和第二物體106可以是諸如飛行器的增壓艙門組件之類的門組件的部件。因此，系統(tǒng)1可以被用來例如確定艙門相對于飛行器的機(jī)身是否適當(dāng)?shù)仃P(guān)閉。

在本實施方式中，裝置102設(shè)置成使用來自傳感器中的至少三者11、12、21的接近度信號來測定第一物體108相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21中的至少一者)的三維位置。在其他實施方式中，裝置102可以設(shè)置成使用來自傳感器11、12、21中的至少一者的接近度信號來測定第一物體108相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21的至少一者)的一維或二維位置。

在本實施方式中，裝置102能夠得到對所述三個傳感器11、12、21中的每一者相對于所述三個傳感器11、12、21中的每個其他傳感器的相應(yīng)位置進(jìn)行表征的數(shù)據(jù)。例如，傳感器11、12、21相對于彼此的位置可以例如通過如下方式來固定——將每個傳感器11、12、21固定地連接至共用的安裝單元(未示出)上的已知位置，并且該裝置可以對關(guān)于傳感器11、12、21的相對位置的存儲信息進(jìn)行訪問。替代性地，傳感器11、12、21能夠移動，并且裝置102可以接收對傳感器11、12、21在其移動時相對于彼此的位置進(jìn)行表征的數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然在圖1中傳感器11、12、21、22被示出為成方形的二維陣列，但是情況不一定是這樣。倘若裝置102已知傳感器11、12、21、22中的每一者相對于彼此的相對位置，則傳感器11、12、21、22可以布置成任何想得到的布置。因此，在其他實施方式中，傳感器可以布置成與二乘二的陣列不同的陣列。

來自第一傳感器至第三傳感器11、12、21的接近度信號分別指示磁性元件104與第一傳感器至第三傳感器11、12、21中的每一者之間的距離。裝置102隨后可以利用所指示出的這些距離結(jié)合關(guān)于傳感器11、12、21相對于彼此的位置的信息來執(zhí)行三邊測量計算，以測定磁性元件104相對于裝置102的位置。

磁性元件104相對于裝置102的位置可以被用來測定磁性元件104距離第一傳感器至第三傳感器11、12、21的平面的距離，即如圖1中所示的磁性元件104相對于裝置102的z坐標(biāo)。因此，可以測定第一物體108與第二物體106之間的距離。

例如，如果第一物體108是飛行器的艙門，并且第二物體106是飛行器的艙門門框，則可以對艙門與門框之間的距離進(jìn)行測定。例如通過確定所測得的艙門與門框之間的距離是否小于預(yù)定值，可以使用該距離來確定艙門是否已完全關(guān)閉。

對第一物體108與第二物體106之間的距離進(jìn)行的測定不受下述方面的影響：磁性元件104在第一本體108的平面中的位置偏移、或第一本體108在該平面中的位置偏移。此外，對第一物體108與第二物體106之間的距離進(jìn)行的測定不受裝置102在第二本體106的平面中的偏移或第二本體106在此平面(即，圖1中所示的xy平面)中的偏移的影響。因此，磁性元件104、第一本體108、裝置102以及第二本體106中的任一者在與如圖1中所示的xy平面平行的平面中的無意移動將不會導(dǎo)致對第一本體108與第二本體106之間的距離的錯誤測定。此外，這種移動并不使裝置-元件系統(tǒng)的重新校準(zhǔn)、或元件104相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21中的至少一者)的位置的重新調(diào)節(jié)成為必需。

對磁性元件104相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21中的至少一者)的位置進(jìn)行的測定還可以被用來對第一本體108相對于第二本體106在平行于圖1中所示的xy平面的平面中的偏移量進(jìn)行監(jiān)測。例如，可以根據(jù)三邊測量計算來測定元件104的相對于裝置102的x偏移量和/或y偏移量，并且該x偏移量和/或y偏移量可以被監(jiān)測以測定該x偏移量和/或y偏移量隨時間的任意變化。在艙門示例中，這可以被用來例如對門組件在多次打開及關(guān)閉之后的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行監(jiān)測以及例如警告工程師門機(jī)構(gòu)可能需要被重新對準(zhǔn)。

例如，在對艙門進(jìn)行安裝或?qū)⒀b置102安裝到艙門上期間或在對門機(jī)構(gòu)或類似物進(jìn)行重新對準(zhǔn)之后，對第一本體108相對于第二本體106在平行于xy平面的平面中的偏移量進(jìn)行的測定還可以在安裝過程的“示教”模式下進(jìn)行使用。例如，在第一次安裝艙門或類似物時，元件104可以不與裝置102完全對準(zhǔn)，并且可以在平行于圖1中所示的xy平面的平面中偏移，并且裝置102將相應(yīng)地確定存在一定的偏移量。然而，例如可以由工程師經(jīng)由編程接口等向裝置102提供所確定的偏移量與(比如說門相對于門框的)正確對準(zhǔn)相對應(yīng)的指示，并且此確定的偏移量可以被存儲。換句話說，向裝置102“教導(dǎo)”：給定的偏移量對應(yīng)于第一物體108和第二物體106的正確對準(zhǔn)，并且因此相對于該初始確定的偏移量監(jiān)測隨后的偏移量。以這種方式，可以簡化例如裝置102的安裝或包括裝置102或類似物的艙門的安裝。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在上述示例中，裝置102不對磁性元件104位于由傳感器11、12、21限定的平面的哪一側(cè)(即，所測定的z坐標(biāo)是正的還是負(fù)的)進(jìn)行測定。然而，這樣的信息可以在校準(zhǔn)期間被測定或被存儲并且能夠被裝置102得到，并且一旦系統(tǒng)1被安裝，此信息就可以被假設(shè)成不改變。因此，在這方面，磁性元件104的測定位置是三維位置。替代性地，裝置102可以包括成三維陣列的傳感器(未在圖1中示出)。例如，可以存在相對于傳感器11、12、21沿如圖1中所示的z方向偏移的附加傳感器(未在圖1中示出)。傳感器11、12、21的接近度信號與來自附加傳感器(未在圖1中示出)的接近度信號的比較提供了對磁性元件104位于由傳感器11、12、21限定的平面的哪一側(cè)(即，所測定的z坐標(biāo)是正的還是負(fù)的)的指示，并且因此可以測定磁性元件104的三維位置。作為另一示例，可以存在多個附加傳感器(未在圖1中示出)，例如，用于第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22中的每一者的附加傳感器均相對于第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22沿如圖1中所示的z方向偏移。應(yīng)當(dāng)理解的是，利用來自成三維陣列的傳感器中的三個或更多個傳感器的接近度信號進(jìn)行的三邊測量計算可以結(jié)合來自不處于由所述三個或更多個傳感器限定的平面中的任何第四傳感器的接近度信號來使用，以限定磁性元件104的三維位置。還應(yīng)當(dāng)理解的是，倘若每個傳感器相對于彼此的位置均能夠被裝置102得到，則可以采用傳感器的任何可想到的三維構(gòu)型。

圖1中所示的裝置102的第四傳感器22可以被用在三邊測量計算中以改善對磁性元件104相對于裝置102的位置進(jìn)行的測定。例如，裝置102可以進(jìn)行四次三邊測量計算：一次三邊測量計算針對傳感器11、傳感器12、傳感器22；一次三邊測量計算針對傳感器12、傳感器22、傳感器21；一次三邊測量計算針對傳感器22、傳感器21、傳感器11；以及一次三邊測量計算針對傳感器21、傳感器11、傳感器12?？梢运愠鲞@些計算結(jié)果的平均數(shù)以提供對關(guān)于磁性元件104相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21、22中的至少一者)的位置的更可靠的測定。替代性地，來自所有四個傳感器11、12、21、22的接近度信號都可以被用在“多邊測量”計算中，以測定磁性元件104相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21、22中的至少一者)的位置。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在上述實施方式的變型中，可以使用包括三個和超過三個的任意數(shù)目的傳感器。

還應(yīng)當(dāng)理解的是，即使僅使用所述四個傳感器11、12、21、22中的兩個傳感器(例如，第一傳感器11和第二傳感器12)，仍可以測定磁性元件104相對于裝置102的位置。例如，如果磁性元件104相對于裝置102的運(yùn)動限制于僅在圖1中所示的zx平面中進(jìn)行，則此信息可以結(jié)合利用來自第一傳感器11和第二傳感器12的接近度信號進(jìn)行的雙邊測量計算來使用，以測定磁性元件104相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12中的至少一者)的位置。與上文類似，根據(jù)該測定的位置，可以以不受傳感器的沿著x軸的偏移影響的方式測定第一物體108與第二物體102之間的距離。替代性地，與上文類似，例如，可以對第一物體108和/或第二物體102的在x軸上隨時間的偏移量進(jìn)行監(jiān)測。

在本實施方式中，磁性元件104的面向裝置102的面積比由第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22的陣列所占用的面積小。也就是說，在本實施方式中，第一物體108具有一個磁性元件104，并且傳感器11、12、21、22布置成下述陣列：該陣列占用的面積比由第一物體108的所述一個磁性元件104所占用的面積大。這允許對第一物體108相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21、22中的至少一者)的位置進(jìn)行更精確的測定。然而，磁性元件104的面向裝置102的面積不需要必須比由第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22的陣列所占用的面積小，并且在其他實施方式中，情況可能不是這樣。

在另一實施方式中，裝置102可以設(shè)置成將來自第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22的相應(yīng)的接近度信號與一個或更多個閾值進(jìn)行比較，以測定磁性元件104相對于裝置102的近似三維位置。

在本實施方式中，裝置102設(shè)置成將來自第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22的相應(yīng)的接近度信號與兩個閾值——所謂的“確保致動”閾值和所謂的“確保退動”閾值——進(jìn)行比較。如果第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22中的給定傳感器的接近度信號低于確保致動閾值，則可以確定磁性元件104位于距離該給定傳感器的一定的第一相關(guān)聯(lián)距離內(nèi)(在本文中也被稱為“靠近”狀態(tài))。例如，第一相關(guān)聯(lián)距離可以是一毫米。如果第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22中的給定傳感器的接近度信號高于確保退動閾值，則可以確定磁性元件104不位于距離該給定傳感器的一定的第二相關(guān)聯(lián)距離內(nèi)(在本文中也被稱為“遠(yuǎn)離”狀態(tài))。例如，第二相關(guān)聯(lián)距離可以是三毫米。如果第一傳感器至第四傳感器11、12、21、22中的給定傳感器的接近度信號高于確保致動閾值并且低于確保退動閾值，則可以不確保靠近/遠(yuǎn)離狀態(tài)，并且因此在位置測定中可以不使用該讀數(shù)。

裝置102可以使用傳感器11、12、21、22中的每一者的靠近/遠(yuǎn)離狀態(tài)來測定磁性元件104相對于裝置102(例如，相對于傳感器11、12、21、22中的至少一者)的近似三維位置。例如，如果所有四個傳感器11、12、21、22都被確定為處于靠近狀態(tài)，則可以確定磁性元件104所在的空間，并且可以對磁性元件104相對于裝置102的x位移、y位移和z位移中的每一者均設(shè)置上限。在這種情況下，例如可以推斷出物體108既靠近裝置102又不相對于裝置102(以及由此不相對于第二物體106)偏移。在另一示例中，如果第一傳感器11和第三傳感器21被確定為處于靠近狀態(tài)，而第二傳感器12和第四傳感器22被確定為處于遠(yuǎn)離狀態(tài)，則可以確定磁性元件104所在的不同空間。在這種情況下，例如可以推斷出，物體108靠近裝置102(并且因此靠近第二物體106)，而物體108相對于裝置102沿負(fù)x方向偏移。在另一示例中，如果第一傳感器11被確定為處于靠近狀態(tài)，而第二傳感器12、第三傳感器21和第四傳感器22被確定為處于遠(yuǎn)離狀態(tài)，則可以確定磁性元件104所在的不同空間。在這種情況下，例如可以推斷出，物體108靠近裝置102(并且因此靠近第二物體106)，而物體108相對于裝置102沿負(fù)x方向和負(fù)y方向偏移。

上述示例性構(gòu)型提供了對磁性元件104與裝置102的接近度的簡單且穩(wěn)健的測定，該測定不受xy平面中的偏移的影響，或者替代性地，該測定可以被用來對下述方面進(jìn)行測定：磁性元件104相對于裝置102的接近度和對磁性元件104相對于裝置102的xy偏移量的指示。

參照圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的另一系統(tǒng)2的示例的示意性立體圖。

本實施方式的系統(tǒng)2包括第一物體(為了清楚起見，未在圖2中示出)的磁性元件204和附接至第二物體(為了清楚起見，未在圖2中示出)的裝置202。裝置202包括多個傳感器11、12、13、14。在本實施方式中，裝置202具有布置成一維的一乘四的陣列的第一傳感器至第四傳感器11、12、13、14。與上文類似，第一傳感器至第四傳感器11、12、13、14中的每一者均設(shè)置成產(chǎn)生對傳感器11、12、13、14與磁性元件204的接近度進(jìn)行表征的信號。在本實施方式中，磁性元件204的長度跨越傳感器11、12、13、14的陣列的長度。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然磁性元件204在圖2中被示出為單個塊體，但是磁性元件204還可以代替地包括跨越元件204的長度的多個磁體或電磁部件(未示出)。例如，可以針對第一傳感器至第四傳感器11、12、13、14中的每一者均存在一個磁體。也就是說，第一物體(為了清楚起見，未在圖2中示出)可以具有多個磁性元件(未示出)，并且裝置202的每個傳感器11、12、13、14均可以設(shè)置成產(chǎn)生對傳感器11、12、13、14與所述多個磁性元件中的不同的一個相應(yīng)磁性元件的接近度進(jìn)行表征的信號。

裝置202和磁性元件204在本實施方式中設(shè)置成使得裝置202的縱向軸線和磁性元件204的縱向軸線關(guān)于軸線AA分開角度Q。軸線AA垂直于包括裝置202的縱向軸線的平面，并且垂直于磁性元件204的縱向軸線。在本實施方式中，磁性元件204相對于裝置202(例如，相對于傳感器11、12、13、14中的至少一者)的運(yùn)動被限制成圍繞軸線AA的旋轉(zhuǎn)。作為示例，在下述情況下可能存在這種設(shè)置：軸線AA是門的鉸鏈，裝置202附接至門框，并且磁性元件204附接至門。

應(yīng)當(dāng)理解的是，如果裝置202距離軸線AA的距離和磁性元件204(或多個磁性元件)距離軸線AA的距離是已知的，則裝置202與磁性元件204之間的角度Q可以利用三角法根據(jù)對來自第一傳感器至第四傳感器11、12、13、14的接近度信號進(jìn)行的分析來測定。在已測定角度Q的情況下，裝置202隨后可以對包括磁性元件204的第一物體相對于裝置202所附接至的第二物體的位置進(jìn)行測定。

替代性地，來自第一傳感器至第四傳感器11、12、13、14的接近度信號可以與如上所述的一個或更多個閾值進(jìn)行比較，以確定第一傳感器至第四傳感器11、12、13、14中的每一者相對于磁性元件204的靠近/遠(yuǎn)離狀態(tài)。在此示例中，可以通過對第一傳感器至第四傳感器11、12、13、14中的每一者的靠近/遠(yuǎn)離狀態(tài)進(jìn)行分析來獲得包括磁性元件204(或多個磁性元件)的物體的位置的近似值。例如，如果第一傳感器11示出了靠近狀態(tài)，而第二傳感器至第四傳感器12、13、14示出了遠(yuǎn)離狀態(tài)，則可以確定磁性元件204所在的角度Q的范圍。例如，可以根據(jù)這樣的信息確定磁性元件204所附接至的門相對于門框僅部分地關(guān)閉(而非完全關(guān)閉)。隨著裝置202與磁性元件204之間的角度Q減小，第二傳感器至第四傳感器12、13、14中的每一者的狀態(tài)將從遠(yuǎn)離狀態(tài)改變成靠近狀態(tài)，并且因此可以對例如門關(guān)閉的進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)測。假如所有的第一傳感器至第四傳感器11、12、13、14的靠近/遠(yuǎn)離狀態(tài)的變化仍然都可以被監(jiān)測，則對角度Q的變化的進(jìn)度進(jìn)行的這種監(jiān)測不受下述方面的影響：磁性元件204在其縱向軸線的方向上的偏移以及裝置202在其縱向軸線的方向上的偏移。

應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然在上述示例中所監(jiān)測的進(jìn)度是裝置202相對于磁性元件204(或多個磁性元件)的繞軸線AA的受約束旋轉(zhuǎn)的進(jìn)度，但是情況不一定必須是這樣。例如，在其他實施方式中，裝置202相對于磁性元件204(或多個磁性元件)的受約束的運(yùn)動可以包括裝置202相對于磁性元件204(或多個磁性元件)的同時的旋轉(zhuǎn)和平移、或者平移和隨后的旋轉(zhuǎn)。受約束的運(yùn)動可以包括磁性元件(或多個磁性元件)204相對于傳感器11、12、13、14的線性運(yùn)動。例如，可以沿著預(yù)定路徑(未在圖2中示出)布置多個傳感器11、12、13、14，并且可以參照來自傳感器11、12、13、14中的每一者的接近度信號對包括一個或更多個磁性元件的物體沿著預(yù)定路徑(未在圖2中示出)行進(jìn)的進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)測。受約束的運(yùn)動還可以包括裝置202和/或磁性元件(或多個磁性元件)204繞與軸線AA不同的軸線的旋轉(zhuǎn)——例如，繞垂直于軸線AA的軸線的旋轉(zhuǎn)。例如，可以圍繞盤狀件(未在圖2中示出)的圓周布置多個傳感器11、12、13、14，并且可以參照來自傳感器11、12、13、14中的每一者的接近度信號對該盤狀件相對于包括一個或更多個磁性元件的物體的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)測。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，所述多個傳感器11、12、13、14以及一個或更多個磁性元件204可以適當(dāng)?shù)囟ㄎ怀蓪θ我庀薅ǖ氖芗s束的相對運(yùn)動的進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)測，以測定包括磁性元件(或多個磁性元件)204的物體相對于裝置202(例如，相對于傳感器11、12、13、14中的至少一者)的位置。

現(xiàn)在將參照圖3和圖4對根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實施方式的用于對包括一個或更多個磁性元件的物體的位置進(jìn)行測定的相應(yīng)裝置3、4進(jìn)行描述。

參照圖3，裝置3包括多個磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、13。本實施方式的裝置3的第一傳感器至第三傳感器11、12、13中的每一者均包括磁致伸縮部506和光學(xué)元件512，光學(xué)元件512在514處機(jī)械地聯(lián)接至磁致伸縮部506以使得磁致伸縮部506的形狀的變化引起光學(xué)元件512的光學(xué)特性的變化。在本實施方式中，所有的第一傳感器至第三傳感器11、12、13的光學(xué)元件512都位于同一光導(dǎo)纖維502內(nèi)。然而，在其他實施方式中，光學(xué)元件512可以位于相應(yīng)的不同的光導(dǎo)纖維中。在本實施方式中，光導(dǎo)纖維502在514處結(jié)合或粘附至磁致伸縮部506。磁致伸縮部506可以為傳感器11、12、13中的每一者所共用。替代性地，可以針對第一傳感器至第三傳感器11、12、13中的每一者存在不同的磁致伸縮部。在圖3中所示的實施方式中，用于所有的第一傳感器至第三傳感器11、12、13的磁致伸縮部506為由磁致伸縮材料制成的板510。

磁致伸縮部506包括一種或更多種磁致伸縮材料——即，其形狀或尺寸在經(jīng)受變化的磁場強(qiáng)度時變化的材料。例如，磁致伸縮部506可以由選自包括鈷、鎳、Tb_xDy_1-xFe₂(x～0.3)(如Terfenol-D)以及Fe₈₁Si_3.5B_13.5C₂(如)的組中的一種或更多種磁致伸縮材料制成。

第一傳感器至第三傳感器11、12、13中的一者或每一者的光學(xué)元件512可以是例如光纖布拉格光柵(Fibre Bragg Grating，F(xiàn)BG)。FBG為分布式布拉格反射器，該分布式布拉格反射器位于光導(dǎo)纖維內(nèi)并且包括纖芯的折射率沿著該光導(dǎo)纖維的一段長度的周期性變化。從FBG反射的光帶的波長取決于纖維的軸向應(yīng)變。當(dāng)FBG機(jī)械地聯(lián)接至傳感器的磁致伸縮部(例如，結(jié)合至、附接至該磁致伸縮部、或繞該磁致伸縮部緊密地卷繞)時，該磁致伸縮部的形狀或尺寸的變化使FBG中的軸向應(yīng)變改變，這又使能夠由FBG反射的光帶的波長改變。因此，通過對從與磁致伸縮部結(jié)合的FBG反射的光進(jìn)行監(jiān)測，可以測定磁性元件104與該磁致伸縮部(以及由此與傳感器11、12、13)的接近度。

用作相應(yīng)傳感器11、12、13的光學(xué)元件512的多個FBG可以全部位于一個、共用的光導(dǎo)纖維中。例如，能夠由位于光纖中的一個FBG反射的波長的范圍可以與能夠由同一光纖中的第二FBG反射的波長的范圍不同。因此，第一FBG可以允許探詢第二FBG所需的波長范圍透過，并且第一FBG和第二FBG可以允許探詢第三FBG所需的波長范圍透過，等等。因此，第一傳感器至第三傳感器11、12、13的光學(xué)元件512可以位于單個光導(dǎo)纖維中，這減輕了重量并且降低了探詢傳感器11、12、13所需的連接的復(fù)雜性。

在另一示例中，第一傳感器至第三傳感器11、12、13中的一者或每一者的光學(xué)元件512可以是光纖法布里-珀羅干涉儀(Fibre Fabry-Perot interferometer，F(xiàn)FP)。FFP包括位于光導(dǎo)纖維內(nèi)并隔開一定距離的兩個反射表面。從反射表面中的第一反射表面反射的光與從所述反射表面中的第二反射表面反射的光相干涉。這兩個反射光束之間的相位差隨光的波長和反射表面之間的距離而變。因此，對于探詢光的固定波長來說，所述兩個反射表面之間的距離的變化引起從FFP反射的光的功率的相關(guān)聯(lián)的變化。替代性地，當(dāng)使用寬帶探詢光源時，所述兩個反射表面之間的距離的變化引起從FFP反射的光的光譜的相關(guān)聯(lián)變化——即，由FFP最強(qiáng)烈地反射的光帶的波長的相關(guān)聯(lián)的變化。通過與傳感器的磁致伸縮部機(jī)械地聯(lián)接(例如與該磁致伸縮部機(jī)械地結(jié)合、附接或者繞該磁致伸縮部緊密地卷繞)的FFP，該磁致伸縮部的形狀或尺寸的變化使FFP中的反射表面之間的距離改變，這又使能夠由FFP反射的光帶的波長改變。因此，通過對從與磁致伸縮部機(jī)械地聯(lián)接的FFP反射的光進(jìn)行監(jiān)測，可以測定磁性元件104與磁致伸縮部506(以及由此與傳感器11、12、13)的接近度。

應(yīng)當(dāng)指出的是，從實踐上來講，為了避免由不同的FFP 512提供的接近度信號之間的干涉，這些FFP位于分開的相應(yīng)的光導(dǎo)纖維(未在圖3中示出)中。

在圖4中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式的裝置4的磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、13的另一示例性構(gòu)型。

參照圖4，第一傳感器至第三傳感器11、12、13中的每一者的磁致伸縮部604均由光導(dǎo)纖維602上的磁致伸縮涂層(或包層)610提供，光學(xué)元件606位于光導(dǎo)纖維602內(nèi)。磁致伸縮涂層610取消了對將光學(xué)元件606機(jī)械地聯(lián)接至單獨(dú)的磁致伸縮板(例如，圖3中的板510)的需要，并且因此減小了裝置4所需的安裝空間并減輕了裝置4的重量。

在圖5中示意性地示出了用于對來自上述裝置102、202、3、4中的任一者的傳感器11、12、21、22的接近度信號進(jìn)行處理的示例性系統(tǒng)5。根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實施方式，接近度信號處理系統(tǒng)5形成位置測定裝置102、202、3、4的一部分。

參照圖5，系統(tǒng)5包括第一分光器702、第二分光器704、第三分光器706、光源708、處理器710、兩個光測量器712、714以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器716。處理器710通信地連接至光測量器712、714。光源708可以是例如調(diào)諧激光器或?qū)拵Ч庠?。光?08設(shè)置成將光輸出到第三分光器706中。第三分光器706將從光源708所接收到的光分成兩個部分，并且這兩個部分分別被給送到第一分光器702和第二分光器704中。從第三分光器706所接收到的那部分光通過光導(dǎo)纖維從第一分光器702被傳送至位于該光導(dǎo)纖維(未在圖5中示出)內(nèi)的磁致伸縮光學(xué)傳感器(例如，圖1中的傳感器11和傳感器21)的光學(xué)元件。從第三分光器706所接收到的那部分光通過不同的光導(dǎo)纖維從第二分光器704被傳送至位于該光導(dǎo)纖維(未在圖5中示出)內(nèi)的磁致伸縮光學(xué)傳感器(例如，圖1中的傳感器12和傳感器22)的光學(xué)元件。如上所述，磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、21、22的光學(xué)元件根據(jù)磁性元件104(未在圖5中示出)與每個傳感器的接近度來反射光。反射光反向沿著光導(dǎo)纖維往下傳遞分別通過第一分光器702和第二分光器704至第一光測量器712和第二光測量器714。

在一個實施方式中，光源708可以是寬帶光源。在這種情況下，第一光測量器712和第二光測量器714可以是設(shè)置成對從相應(yīng)的磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、21、22的光學(xué)元件反射的光的波長進(jìn)行測量的相應(yīng)的波長計。處理器710對由光測量器712、714測得的波長(或多個波長)進(jìn)行處理，并且(例如經(jīng)由校準(zhǔn))將所測得的波長轉(zhuǎn)換成磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、21、22與磁性元件104(未在圖5中示出)之間的相應(yīng)的測定距離。

在另一實施方式中，光源708可以是可調(diào)諧窄帶光源，如可調(diào)諧激光器。在這種實施方式中，第一光測量器712和第二光測量器714可以是設(shè)置成對從相應(yīng)的磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、21、22的光學(xué)元件反射的光的強(qiáng)度進(jìn)行測量的光電二極管。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器716可以設(shè)置成將模擬的光電二極管信號轉(zhuǎn)換成隨后提供至處理器710的數(shù)字信號。在此示例中，處理器710設(shè)置成控制可調(diào)諧激光器708以不同的波長連續(xù)地發(fā)射光，并且同時對從光電二極管712、714所接收到的光強(qiáng)度信號進(jìn)行監(jiān)測。因此，處理器710可以確定所檢測到的反射光的最高強(qiáng)度對應(yīng)于哪個發(fā)射波長，并且由此確定在該時間點由磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、21、22的光學(xué)元件最大程度地反射的光的波長。處理器710隨后可以(例如經(jīng)由校準(zhǔn))將所確定的波長轉(zhuǎn)換成磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、21、22與磁性元件104(未在圖5中示出)之間的相應(yīng)的測定距離。

在一個示例性實施方式中，分光器702、704中的一者可以設(shè)置成將從光源708所接收到的光的一部分引導(dǎo)到具有諸如FBG或FPP之類的光學(xué)元件的控制光導(dǎo)纖維中，其中，該光學(xué)元件位于控制光導(dǎo)纖維內(nèi)，但是沒有機(jī)械地聯(lián)接至由磁致伸縮材料構(gòu)成的部分(未在圖5中示出)。從該控制光導(dǎo)纖維的光學(xué)元件反射的光的波長將不隨與磁場源的接近度變化而變化，但是將例如隨溫度變化而變化。因此，在該控制光纖內(nèi)所反射的光的波長可以由處理器710(例如，經(jīng)由校準(zhǔn))用來對裝置102(未在圖5中示出)附近的溫度變化進(jìn)行校正。

應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然在圖5中示出了兩個分光器702、704以及相關(guān)聯(lián)的兩個光測量器712、714，但是在其他實施方式中可以存在任意數(shù)目的分光器和相關(guān)聯(lián)的光測量器。分光器和相關(guān)聯(lián)的光測量器的數(shù)目可以是基于磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、21、22的行數(shù)或列數(shù)、或磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、21、22的數(shù)目、或所需的控制光導(dǎo)纖維的數(shù)目，以例如對不同的磁致伸縮光學(xué)傳感器附近的不同的溫度變化進(jìn)行控制。還應(yīng)當(dāng)理解的是，作為如上面參照圖5所描述的多路復(fù)用和處理的替代性方案，可以使用諸如時間多路復(fù)用或相多路復(fù)用之類的任何其他合適的多路復(fù)用或者可以使用對來自磁致伸縮光學(xué)傳感器11、12、21、22中的每一者的接近度信號的任何其他合適的處理。

參照圖6，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的飛行器的示例的示意性側(cè)視圖。飛行器6包括飛行器門組件300，該組件300可以包括上述裝置中的任一裝置。飛行器6可以包括上述系統(tǒng)中的任一系統(tǒng)。體現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)和裝置可以被包括在飛行器6中的除門組件300之外的機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)包括例如增壓艙門組件、航空電子內(nèi)部通道門組件、外部航空電子設(shè)備門組件、貨艙門組件以及起落架門組件。飛行器6包括起落架組件400，該組件400可以包括上述裝置和系統(tǒng)中的任一裝置和系統(tǒng)。上述系統(tǒng)和裝置可以被用在起落架組件400中以測定一個或更多個起落架參數(shù)。起落架參數(shù)可以包括下述中的一者：起落架的下位鎖狀態(tài)或上位鎖狀態(tài)(即，指示起落架是鎖定在“向下”位置還是“向上”位置)、起落架的減震器壓縮參數(shù)(即，指示減震器被壓縮的程度)或制動器磨損參數(shù)(即，指示起落架輪的制動器受磨損的程度)、起落架的轉(zhuǎn)向架梁旋轉(zhuǎn)參數(shù)或轉(zhuǎn)向取向參數(shù)(即，指示起落架輪相對于飛行器的軸線旋轉(zhuǎn)的程度)、或者任何其他可想到的取決于物體相對于另一物體的接近度或位置的起落架參數(shù)。上述系統(tǒng)和裝置可以被用在飛行器的任何可想到的部件中，該飛行器的物體或部件在該飛行器中相對于彼此移動。這些物體或部件可以包括例如諸如襟翼和副翼之類的飛行器機(jī)翼的部件或者例如飛行器的駕駛艙的諸如飛行器控制件之類的部件等。此外，體現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)和裝置可以被包括在不同于飛行器的諸如公路車輛或軌道車輛之類的其他交通工具中。

上述傳感器陣列中的任何一種陣列均可以用單元、模塊或部件來體現(xiàn)，該單元、模塊或組件附接至第一物體而且用于對具有一個或更多個磁性元件的第二物體相對于第一物體的位置進(jìn)行測定。在一些實施方式中，所述單元、模塊或部件將包括相對于彼此固定地定位的多個磁致伸縮光學(xué)傳感器，每個傳感器均包括磁致伸縮部和光學(xué)元件，該光學(xué)元件機(jī)械地聯(lián)接至磁致伸縮部以使得該磁致伸縮部的形狀的變化引起該光學(xué)元件的光學(xué)特性的變化。

上述實施方式應(yīng)當(dāng)被理解為本發(fā)明的說明性示例。應(yīng)當(dāng)理解的是，關(guān)于任一實施方式所描述的任意特征可以單獨(dú)地使用或者結(jié)合所描述的其他特征組合來使用，并且還可以結(jié)合實施方式中的任何其他實施方式的一個或更多個特征或者所述實施方式中的任何其他實施方式的任意組合來使用。此外，還可以在不背離本發(fā)明的所附權(quán)利要求中限定的范圍的情況下采用上面未描述的等同物和變型。