CN108414076B - 传感器信号的处理的方法和装置 - Google Patents

传感器信号的处理的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108414076B
CN108414076B CN201810039888.8A CN201810039888A CN108414076B CN 108414076 B CN108414076 B CN 108414076B CN 201810039888 A CN201810039888 A CN 201810039888A CN 108414076 B CN108414076 B CN 108414076B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vibration
signal
analog
signal processing
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810039888.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108414076A (zh
Inventor
朱利安·弗朗切蒂
艾伦·汤姆森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of CN108414076A publication Critical patent/CN108414076A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108414076B publication Critical patent/CN108414076B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/04—Bearings
    • G01M13/045—Acoustic or vibration analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/527—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to vibration and noise
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/25—Measuring force or stress, in general using wave or particle radiation, e.g. X-rays, microwaves, neutrons
    • G01L1/255—Measuring force or stress, in general using wave or particle radiation, e.g. X-rays, microwaves, neutrons using acoustic waves, or acoustic emission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/42—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by frequency filtering or by tuning to resonant frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4463—Signal correction, e.g. distance amplitude correction [DAC], distance gain size [DGS], noise filtering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/269—Various geometry objects
    • G01N2291/2696—Wheels, Gears, Bearings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

使用单个传感器/换能器对由至少两个不同的源产生的振动进行状态监测和检测的方法和设备。所述方法和设备包括每次对至少两个不同的例如为振动源的信号源中的一个进行可切换的适配信号处理，诸如放大和可能的频率滤波。这样可以使来自传感器/换能器的模拟信号适配于模数转换器和任何另外可选的模拟信号处理，使得能够最大限度地利用这些的可用动态范围，而不会有任何饱和。适当的是，用于分析振动信号的信号处理还被与论及中的振动源合适地适配。

Description

传感器信号的处理的方法和装置
技术领域
本发明涉及传感器信号的状态监测和处理，更具体地涉及对由两个不同的源(诸如由轴承和车轮)产生的传感器信号(诸如振动信号)的处理进行优化。
背景技术
状态监测***意在用于确定被监测的设备/机器/部件的状况/状态，并且还希望在故障发生之前检测到即将要发生故障。传统上这是通过测量被监测的机器/设备/部件的一个或多个物理参数以试图检测到某些非正常的事情来实现的，(所述非正常事情)例如可以是温度超出了被认为是正常工作范围的预定范围，从而产生报警(warning)。在滚动轴承的领域，已知的是附接(/安装)了一个或多个传感器以测量一个或多个物理参数并将这些物理参数转变(/转换)(transduce)成电信号。传统上，要监测的机器/设备的各部件的各参数(分别)使用一个传感器。对于包括例如轴、滚动轴承和车轮的旋转机械而言，例如可能期望的是测量一个物理参数，振动。这将导致在各轴、各轴承和各车轮上实施一个振动传感器。在每个部件上均安装传感器可能并不方便或不合适(/不期望)。仍存在改进的余地。
发明内容
本发明的一个目的是限定一种用于处理例如由至少两个不同的源产生的振动信号的方法和设备，其中所述振动信号通过单个振动传感器/换能器或加速度计被测量和转换成电信号。更特别地，本发明非常(好地)适于处理来自单个振动传感器/换能器(例如铁路应用中的压电振动/震荡晶体传感器/换能器)的车轮擦伤和轴承振动信号。当在车轮的与(车轮在上面运行的)轨道接触的表面上存在水平点(level spot)时发生车轮擦伤。在该接触期间，产生了非常高的加速度水平，达到数十G(数百m/s^2)。另一方面，例如为剥落(spalling)的轴承振动损坏的特征通常在于非常低的加速度水平，通常小于1G(小于9.8m/s^2)，轴承振动损坏由当轴承滚子越过外滚道或内滚道中的缺陷表面区域时受到刺激而引起。(从单个压电元件)使用标准前置放大器和滤波电路来用于两种缺陷将是不合适的，这是因为来自车轮擦伤的高加速度水平将会导致电路饱和、或者来自轴承损坏的低加速度水平将在电路噪声中消失。另外，由于两个机构激发(/刺激/激励)出不同的频率范围，因此在信号处理时它们需要两个不同的滤波带。因此，需要作为另一种选择的解决方案，特别是对于成本和空间敏感的设计，以使得能够实现使用单个电路来检测车轮擦伤和轴承损坏的有效方法。
现有的状态监测***是有线的、成本较高、从而因此不具有基于低成本无线***的约束。这种有线***(诸如SKF iMx-R等)具有昂贵的硬件，能够以高频率和高分辨率对原始振动(raw vibration)进行采样，从而允许由单个加速度计检测车轮擦伤和振动损坏。这需要非常高分辨率的模数转换器以及任何在前的具有极宽动态范围的模拟信号处理，即极低噪声的模拟电路。
低成本的***在处理能力(processing power)、采样分辨率和采样速度方面不具有相同的能力。使用利用本文详细描述的方法的低成本电子元器件能够产生能够使用单个传感器/换能器来检测例如轴承损坏和车轮擦伤的低成本产品。
根据本发明，前述目的通过以下来实现：通过将信号处理(例如放大和可能的频率滤波)可切换地每次与至少两个不同的信号源(例如振动源)中的一个适配(，其中每个源具有不同的动态范围)。至少两个不同的信号源通过相同的换能器转换成电信号。信号处理适配至少将在模拟信号处理中尽可能早地以及在通过模数转换器进行模数转换之前对来自单个换能器的模拟信号进行模拟放大。这使来自换能器的模拟信号与模数转换器以及任何另外可选的模拟信号处理相适配，以使得能够最大化地使用这些(信号)的可用动态范围，而不会使这些(信号)发生任何饱和。可选的模拟信号处理(器/单元)可以包括模拟滤波器和另外的放大器。适当的是，如果两个或更多个信号源(例如振动源)在不同的频率频谱/范围内产生感兴趣的振动信号，则除了适配模拟放大之外，还将优选地的是另外的信号处理可切换地适配任何频率滤波，从而能够从所论及的(/论及中的/进行中的)(in question)振动源恰当地提取感兴趣的振动信号。适当的是，用于分析振动信号的信号处理还被合适地与所论及的振动源适配。
根据本发明，前述目的还通过一种振动测量组件来实现。所述组件包括传感器、控制单元和信号处理单元。传感器将机械振动转换成电传感器信号，所述机械振动源自至少两个不同的振动源。这些不同的振动源例如可以是轴承损坏和车轮擦伤(铁路)。所述至少两个不同的振动源各自产生彼此相差了至少一个机械振动特性(例如振幅和/或基本振动频率)的机械振动。传感器可以适当地直接或非直接地附接(/安装)于滚动轴承。根据本发明，所述信号处理单元是所述电传感器信号的信号路径的一部分，并且能够通过控制单元可控制地适配成根据所述至少一个不同的机械振动特性来对根据所述至少两个不同的振动源中的一者或另一者(/中的一个振动源或其它振动源)的电传感器信号进行信号处理，即信号处理单元被每次与所述至少两个不同的振动源中的每一者(中)的一个适配。
适当的是，所述控制单元被设置成通过时间计划表或根据所述电传感器信号或其组合来控制所述信号处理单元。如果只有(信号源中的)一个信号源有振动信号，或者同时有两个或更多个信号源有振动信号，则可以有一些可检测的指示，(以如下方式)切换信号处理单元使得：如果只有一个信号源(的情况)，则它只处理检测到的信号源的振动信号，如果有两个或更多个信号源(的情况)，则在检测到的信号源之间切换信号处理单元。
适当的是，所述至少一个机械振动特性是振幅、振动频率范围、振动频率带宽、振动占空比(vibration duty cycle)和振动重现频率(vibration recurrence frequency)中的一个或多个。在一些实施方式中，所述信号处理单元包括在所述信号路径的模拟域中的可变放大率单元，所述控制单元根据论及中的(in question)振动源的振幅机械振动特性来控制所述可变放大率单元的放大率系数。可变放大率单元可以包括在信号路径中的放大器，其中放大器的放大率系数可以由控制单元控制。作为一种选择，可变放大率单元可以包括能够通过所述控制单元可切换地选择的多个信号路径，每个信号路径(分别)具有不同的放大率系数。
适当的是，信号处理单元还可以包括在信号路径的数字域中的数字可变频率滤波(器)单元。所述控制单元根据论及中的振动源的机械振动特性来控制数字可变频率滤波器的频率滤波特性。
除了数字可变滤波器以外或者作为另一种选择，信号处理单元还可以包括在信号路径的模拟域中的模拟可变频率滤波器单元。控制单元根据论及中的振动源的机械振动特性来控制所述模拟可变频率滤波器的频率滤波特性。模拟可变频率滤波器单元例如可以在信号路径中包括可以由控制单元控制的模拟频率滤波器。作为一种选择，所述模拟频率滤波器单元例如可以包括能够通过控制单元可切换地选择的多个信号路径，其中每个信号路径具有不同的频率滤波特性。
在模拟域和/或数字域中有一个或多个可变放大率单元和一个或多个可变频率单元这两者的实施方式中，控制单元将根据哪个振动源正在被处理来协调控制放大器和滤波器。
从详细描述(/具体实施方式)中，本发明的其它优点将变得显而易见。
附图说明
现将参照附图出于解释的目的、而绝不是限制目的来更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了本发明的基本框图，
图2A-图2B示出了获得可变模拟放大率的实施方式，
图3A-图3B示出了可变模拟放大率的另外的实施方式，
图4A-图4B示出了可切换的模拟信号处理的示例，
图5示出了模拟信号处理与数字信号处理之间的变换(/转换)的示例，
图6示出了根据本发明的仪表化的滚动轴承。
附图标记说明
100 振动传感器
102 用于振动传感器的前置放大器/缓冲器
110 可变放大率单元
132 到可变放大率单元的输入
134 从可变放大率单元的输出
136 可变放大率单元的控制输入
140 控制单元
150 进一步的信号处理，模拟和/或数字的(信号处理)
212 第一可变放大率实施方式
214 第二可变放大率实施方式
222 可变放大率放大器
224 固定放大率放大器
226 直接连接
228 输出开关
232 到可变放大率单元的输入
234 从可变放大率单元的输出
236 控制单元
312 第一可变放大率实施方式
314 第二可变放大率实施方式
324 第一固定放大率放大器
326 第二固定放大率放大器
327 直接连接
328 输出开关
329 输入开关
332 到可变放大率单元的输入
334 从可变放大率单元的输出
336 控制单元
413 第一模拟信号处理实施方式
415 第二模拟信号处理实施方式
423 第一模拟信号处理单元
425 第二模拟信号处理单元
428 输出开关
429 输入开关
433 可切换模拟信号处理输入
435 可切换模拟信号处理输出
437 信号处理控制输入
590 模拟到数字域
593 模拟输入
594 模数转换器
596 数字信号处理
597 从数字信号处理的输出
599 软件控制输入，用于控制数字信号处理以对应正在处理的振动源
660 仪表化的滚动轴承
662 外圈
664 滚动体
666 内圈
670 传感器装置
672 至少一个传感器/换能器
674 处理单元
具体实施方式
为了弄清根据本发明的方法和装置，现在将结合图1至图6来描述其使用的一些示例。
图1示出了本发明的基本框图，其包括耦合于(coupled to)前置放大器/缓冲器(pre-amplifier/buffer)102的传感器/换能器(sensor/transducer)100，诸如(例如采用加速度计形式的)振动传感器/换能器、压电振动/震荡晶体等。本发明还包括可变放大率单元110、控制单元140和一些另外的信号处理(单元)(signal processing)150，其可以是模拟和/或数字的。可变放大率单元110包括信号输入132、信号输出134和控制输入136。信号输入132耦合于传感器/换能器前置放大器/缓冲器102，信号输出134耦合于一些另外的信号处理150，控制输入136耦合于控制单元140。单个传感器/换能器100被适配成从至少两个不同的源接收机械振动并将其变换成电信号。所述至少两个不同的源例如可以是铁路应用中的车轮擦伤(/车轮扁疤)(wheel flats)和轴承损坏，这两者产生具有不同振幅和频率的振动。控制单元140决定要测量什么(/哪个)源，并相应地将可变放大率单元110设定成适当的放大率，其(/放大率的)绝对值可以大于或小于1。适当的放大率是这样的值：能够在接下来的信号处理和模数转换(/模拟到数字转换)中尽可能多地利用可用动态范围，而不引起任何饱和。这放宽了放大器对于可用动态范围、对于低噪声放大率的要求，以保持高的信噪比，并且放宽了模数转换器(模拟到数字转换器)对于分辨率(resolution)的要求。如果所有的动态范围都可以用于转换，那么可能八位模数转换器就足够了。因此，对于具有预期弱振动/信号强度的源，设置高(的)放大率，对于具有预期强振动/信号强度的选定源，设置低放大率或不放大(甚至可能是衰减)。控制单元140还将控制另外的信号处理(在模拟域和数字域两者中的另外的信号处理)。从振动信号中提取所想要的信息/指示所需的算法将最可能根据是什么源以及因而寻求什么信息/指示而有所不同。在振动信号的一个源是车轮擦伤而另一个源是轴承损坏的给出的示例中，优选在数字域中进行的、用于(/对)提取车轮擦伤或轴承损坏的期望的指示的分析是完全不同的，并且需要不同的信号处理。除了信号处理的分析部分以外，对于不同的源还可以是需要不同类型的滤波，这是因为所感兴趣的信号最有可能在不同的频带中。这可以在由控制单元140控制的模拟域和/或数字域中进行(/完成)。
图2A和图2B示出了获得可变模拟放大率的两个实施方式。图2A示出了第一可变放大率实施方式212，其具有可变放大率放大器222，可变放大率放大器222具有输入232、输出234和控制输入236。可变放大率放大器222可以是这样的型式：可以响应于控制输入236而连续地改变放大率或逐步地改变放大率。图2B示出了第二可变放大率实施方式214，其包括输出开关228和与可变放大率单元的输入232连接的固定放大率放大器224。在本实施方式中，输出开关228将根据控制输入236而将可变放大率单元的输出234连接到固定放大率放大器224的输出或者(将可变放大率单元的输出234)经由直接连接(部)226直接连接到可变放大率单元的输入232。固定放大率放大器和可变放大率放大器222、224可以各自具有绝对值大于1、等于1或者小于1(/是1的分数)(a fraction of 1)的放大率。
图3A和图3B示出了可变模拟放大率的另外的实施方式。图3A示出了与图2B中所示类似的第一可变放大率实施方式312，其包括第一固定放大率放大器324、输出开关328以及还包括输入开关329。输入开关329用于确保在输入侧的不同放大率之间没有串扰(crosstalk)。(到)可变放大率单元的输入332被馈送到(/供送到)输入开关329，输入开关329将根据控制输入336的状态而将信号馈送到第一固定放大率放大器324或者馈送到通向输出开关328的直接连接327。输出开关328将根据控制输入336而与输入开关329配合地为可变放大率单元的输出334馈送出(/输出)直接来自可变放大率单元的输入332的信号或者(馈送出)已通过第一固定放大率放大器324放大的信号。图3B示出了第二可变放大率实施方式314，其包括：第一固定放大率放大器324和第二固定放大率放大器326；输入开关329；和输出开关328。与图3A的第一可变实施方式312相关的是，直接连接327被替换为第二固定放大率放大器326。第一放大率放大器324和第二放大率放大器326可以各自具有放大率，各自的放大率适当地不同，放大率的绝对值大于、等于或小于1。
图4A和图4B示出了可切换的模拟信号处理的示例。如前所述，可能的是，在来自至少两个不同的潜在振动源的(多个)振动信号中存在另外的差异，除了不同的放大率以外，还需要不同的另外的信号处理。这种不同的另外的信号处理例如可以是不同类型的信号分析和/或频率滤波((无论是)不同的频率范围和/或滤波类型)。图4A示出了第一模拟信号处理实施方式413，其包括第一和第二模拟信号处理单元423、425；输出开关428；输入433；输出435和控制输入437，控制输入437用于选择哪个模拟信号处理单元423、425将在信号路径中。图4B示出了第二模拟(信号)处理实施方式415，其除了第一模拟信号处理实施方式413(中的情况)之外还包括输入开关429，从而使输入侧的第一模拟信号处理单元423与第二模拟信号处理单元425之间的串扰的风险最小化。
图5示出了模拟域与数字域之间的变换(transition)590的示例。当模拟信号处理完成时，被处理的模拟信号然后被输入593到模数转换器(/模拟到数字转换器)594。根据本发明，模拟信号将在不引起模数转换器594饱和的情况下尽可能的大，从而最大限度地利用模数转换器594的可用分辨率来为另外的(/进一步的)数字信号处理(器)596提供足够的位(/比特)(bit)，以便能够以如下这种方式数字处理振动信号：可以独立地提供(数字信号处理596被控制599用来分析哪个振动源的)可用输出597。来自模数转换器的数字信号被适当地至少用已被施加到被处理的模拟信号的放大率系数来标记(tagged)。
图6示出了被仪表化(/传感化)的(instrumented)滚动轴承660，滚动轴承660具有外圈662、滚动体664、内圈666和传感器装置670。传感器装置670将包括至少一个传感器/换能器672，传感器/换能器672将其输出传送到处理单元674。处理单元674可以与传感器装置670一起被容纳，或者通过有线或无线的方式远程设置和联接。处理单元674可以进而联接到另外的处理单元和/或报告通道，以用于关注例如车轮擦伤和轴承损坏的状况/状态。
以由车轮擦伤和轴承损坏(例如剥落)产生的振动信号为例。机械振动在例如与输入激励力成比例地输出电振动信号的压电晶体源中产生电压。第一缓冲器/放大器提升了进入信号的增加增益(incoming signal adding gain)。第一开关控制增益提升单元，增益提升单元允许该信号通过将其(/该信号)路由(选择)(routing)通过另外的放大器而被进一步放大，并且在激励源来自加速度水平(较)低的轴承的情况下，该可选增益在不使任何放大器和转换器饱和的情况下将进入信号提升到更高的振幅以用于进一步处理和通过模数转换器进行检测。第一开关可以由嵌入式处理器控制。在信号由车轮擦伤产生的情况下，来自压电晶体的振动信号的振幅较高，应用处理器可以使用第一开关来禁用额外增益级(additional gain stage)以避免使任何放大器或转换器饱和，从而允许信号直接从缓冲器/放大器转到(go to)进一步处理。在每种情况下，振动信号然后通过(可能存在于模拟域或数字域中的)处理块(block)馈送，以去除带外频率(out of band frequencies)。
在车轮擦伤和轴承损坏处理部分之前存在第二开关，使得处理器能够相应地选择振动信号的路径。使用SKF包络带(enveloping band)3(轴承损坏处理)以用于提早检测出轴承故障(的情况)需要特定的滤波器组；然而，这些将不适用于检测车轮擦伤，这是因为它们(/车轮擦伤)在较低的频带中出现。包络高通滤波器的存在将有效地消除车轮擦伤信号。通过使用第二开关，应用处理器可以重新路由选择(re-route)振动信号通过合适的处理，无论是用于捕捉车轮擦伤事件的车轮擦伤处理块或者还是用于捕捉轴承损坏的轴承损坏处理块。电路的关键元件是开关，因为这些开关能够绕过可变增益和滤波级，而不需要专用于轴承损坏的一个完整电路和专用于车轮擦伤信号处理的额外完整电路。常用的处理块、转换器和换能器无需重复(duplicated)。
本发明基于在使用同一个传感器/换能器感测的不同的振动源的模拟域中最大化地使用可用动态范围的基本发明思想。本发明不限于上述实施方式，而是可以在以下权利要求的范围内变化。

Claims (9)

1.一种振动测量组件，包括传感器、控制单元和信号处理单元；
-所述传感器将机械振动转换成电传感器信号，所述机械振动源自至少两个不同的振动源，其中所述至少两个不同的振动源各自产生彼此相差了至少一个机械振动特性的机械振动，
所述传感器能够直接地或非直接地附接于滚动轴承，其特征在于，
-所述信号处理单元沿着所述电传感器信号的信号路径布置，并且能够通过控制单元可控制地适配成根据所述至少一个不同的机械振动特性来对根据所述至少两个不同的振动源中的一者或另一者的电传感器信号进行信号处理，
所述信号处理单元包括可变放大率单元，所述可变放大率单元包括能够通过所述控制单元可切换地选择的多个信号路径，每个信号路径具有不同的放大率系数，所述控制单元根据论及中的振动源的可用动态范围来控制对应信号路径的放大率系数。
2.根据权利要求1所述的振动测量组件，其特征在于，所述控制单元被设置成通过时间计划表或根据所述电传感器信号或其组合来控制所述信号处理单元，以对根据所述至少两个不同的振动源中的一者的电传感器信号进行信号处理。
3.根据权利要求1或2所述的振动测量组件，其特征在于，所述至少一个机械振动特性是振幅、振动频率范围、振动频率带宽、振动占空比和振动重现频率中的一个或多个。
4.根据权利要求1或2所述的振动测量组件，其特征在于，所述可变放大率单元设置在所述信号路径的模拟域中。
5.根据权利要求1所述的振动测量组件，其特征在于，所述可变放大率单元包括所述信号路径中的放大器，其中所述放大器的放大率系数能够由所述控制单元控制。
6.根据权利要求1所述的振动测量组件，其特征在于，所述信号处理单元包括在所述信号路径的数字域中的数字可变频率滤波器单元，所述控制单元根据论及中的振动源的机械振动特性来控制数字可变频率滤波器的频率滤波特性。
7.根据权利要求1所述的振动测量组件，其特征在于，所述信号处理单元包括在所述信号路径的模拟域中的模拟可变频率滤波器单元，所述控制单元根据论及中的振动源的机械振动特性来控制模拟可变频率滤波器的频率滤波特性。
8.根据权利要求7所述的振动测量组件，其特征在于，所述模拟可变频率滤波器单元包括在所述信号路径中的模拟频率滤波器，其中所述模拟频率滤波器的频率滤波特性能够由所述控制单元控制。
9.根据权利要求7所述的振动测量组件，其特征在于，所述模拟可变频率滤波器单元包括能够通过所述控制单元可切换地选择的多个信号路径，各信号路径具有不同的频率滤波特性。
CN201810039888.8A 2017-02-10 2018-01-16 传感器信号的处理的方法和装置 Active CN108414076B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/429,877 US10788395B2 (en) 2017-02-10 2017-02-10 Method and device of processing of vibration sensor signals
US15/429,877 2017-02-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108414076A CN108414076A (zh) 2018-08-17
CN108414076B true CN108414076B (zh) 2022-03-08

Family

ID=62982792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810039888.8A Active CN108414076B (zh) 2017-02-10 2018-01-16 传感器信号的处理的方法和装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10788395B2 (zh)
CN (1) CN108414076B (zh)
DE (1) DE102018201168A1 (zh)
FR (1) FR3062909B1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110285971A (zh) * 2019-08-02 2019-09-27 中车株洲电机有限公司 监测电机轴承健康度的方法及装置
US11643301B2 (en) * 2019-10-28 2023-05-09 Otis Elevator Company System and method for monitoring sheave bearing condition
US11041404B2 (en) * 2019-11-04 2021-06-22 Raytheon Technologies Corporation In-situ wireless monitoring of engine bearings
CN113465850B (zh) * 2021-02-07 2023-09-08 西北工业大学 机械振动信号路径识别的方法、试验装置和试验方法
CN112985508A (zh) * 2021-03-16 2021-06-18 四川通信科研规划设计有限责任公司 一种多功能传感器输出的编码和通信方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3924456A (en) * 1973-08-17 1975-12-09 Western Electric Co Methods and apparatus for detecting the presence of cracks in a workpiece by the use of stress waves emitted therefrom
CN1926413A (zh) * 2004-10-18 2007-03-07 日本精工株式会社 机械设备的异常诊断***
CN102374876A (zh) * 2010-08-16 2012-03-14 Csi技术股份有限公司 集成的振动测量和分析***
CN105424364A (zh) * 2015-11-09 2016-03-23 北京交通大学 列车轴承故障的诊断方法和装置

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE418228B (sv) * 1975-03-14 1981-05-11 British Steel Corp Elektronisk overvakningsanordning for analysering av mekaniska vibrationsmonster hos maskiner och andra objekt exempelvis lager
JPS60187821A (ja) * 1984-03-07 1985-09-25 Toshiba Corp 振動計
JPS6381208A (ja) * 1986-09-25 1988-04-12 Ono Sokki Co Ltd 転がり軸受の回転する軌道輪の軌道面・転動体表面の粗さ推定方法
US4790190A (en) * 1987-10-02 1988-12-13 Servo Corporation Of America On-line acoustic detection of bearing defects
GB2228088B (en) * 1988-12-16 1992-09-16 Nippon Seiko Kk Method and apparatus for detecting cracks in bearings
JPH02171619A (ja) * 1988-12-24 1990-07-03 Toshiba Corp 振動監視装置
WO1994014038A1 (en) * 1992-12-08 1994-06-23 Skf Condition Monitoring, Inc. Envelope enhancement system for detecting anomalous vibration measurements
US6128959A (en) * 1994-11-07 2000-10-10 Eaton Corporation Driveline vibration analyzer
NL9401949A (nl) * 1994-11-22 1996-07-01 Skf Ind Trading & Dev Werkwijze voor het analyseren van regelmatig geëxciteerde mechanische trillingen.
US5633811A (en) * 1994-12-09 1997-05-27 Computational Systems, Inc. Hand held data collector and analyzer system
US5895857A (en) * 1995-11-08 1999-04-20 Csi Technology, Inc. Machine fault detection using vibration signal peak detector
JP3051911B2 (ja) * 1996-04-04 2000-06-12 工業技術院長 ラジアル軸受における信号発生位置の標定方法及び装置
US5852793A (en) * 1997-02-18 1998-12-22 Dme Corporation Method and apparatus for predictive diagnosis of moving machine parts
DE19938721A1 (de) * 1999-08-16 2001-02-22 Busch Dieter & Co Prueftech Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen
US6321602B1 (en) * 1999-09-28 2001-11-27 Rockwell Science Center, Llc Condition based monitoring by vibrational analysis
EP1548419B1 (en) * 2002-08-30 2013-07-24 NSK Ltd. Method and device for monitoring status of mechanical equipment and abnormality diagnosing device
DE20302454U1 (de) * 2003-02-15 2003-04-17 perma-tec GmbH & Co. KG, 97717 Euerdorf Messvorrichtung zur frühzeitigen Erfassung eines Schadens an einem Maschinenteil
US7860663B2 (en) * 2004-09-13 2010-12-28 Nsk Ltd. Abnormality diagnosing apparatus and abnormality diagnosing method
WO2006043511A1 (ja) * 2004-10-18 2006-04-27 Nsk Ltd. 機械設備の異常診断システム
US8001841B2 (en) * 2005-10-14 2011-08-23 Olympus Ndt Ultrasonic fault detection system using a high dynamic range analog to digital conversion system
US7606673B2 (en) * 2006-05-01 2009-10-20 Dynamic Measurement Consultants, Llc Rotating bearing analysis and monitoring system
NZ554049A (en) * 2007-03-22 2008-03-28 Commtest Instr Ltd Method and system for vibration signal processing
DE102008021360A1 (de) * 2008-04-29 2009-11-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Lagerschadens
US20110264391A1 (en) * 2008-10-14 2011-10-27 Mcgoogan Gerard Signal Analyzer
US8640528B2 (en) * 2009-01-28 2014-02-04 Aktiebolaget Skf Lubrication condition monitoring
CN102597734B (zh) * 2009-08-27 2015-08-26 Skf公司 轴承生命周期预测学
JP5442553B2 (ja) * 2010-07-21 2014-03-12 日立建機株式会社 軸受の損傷検出方法
EP2795280A4 (en) * 2011-12-21 2015-12-16 Skf Ab METHOD FOR MONITORING THE STATUS OF A BEARING USING A COUNTER DEVICE IN PERCENTAGE MODE
EP2820295B1 (en) * 2012-02-27 2024-04-10 Aktiebolaget SKF Condition monitoring of a rotating system based on a time stamped signal
BR112014026485A2 (pt) * 2012-04-24 2017-06-27 Skf Ab medições de emissão acústica de um conjunto de mancal
EP2841905A1 (en) * 2012-04-24 2015-03-04 Aktiebolaget SKF Bearing monitoring method and system
FR2994261B1 (fr) * 2012-07-31 2014-07-18 Eurocopter France Procede de detection de defauts d'un roulement par analyse vibratoire
US9772219B2 (en) * 2012-09-11 2017-09-26 S.P.M. Instrument Ab Apparatus for monitoring the condition of a machine
DE102012109393A1 (de) * 2012-10-02 2014-04-03 Prüftechnik Dieter Busch AG Vorrichtung und Verfahren zur Bewertung von Schwingungen
DE102012220222A1 (de) * 2012-11-07 2014-05-08 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Zustandsüberwachung eines Wälzlagers
FR2998019B1 (fr) * 2012-11-12 2016-07-22 Skf Aerospace France Roulement, boitier comprenant un ensemble de roulement(s), procede et programme d'ordinateur associes
US20160033363A1 (en) * 2013-04-05 2016-02-04 Aktiebolaget Skf Method, computer program product & system
GB2529484A (en) * 2014-08-22 2016-02-24 Univ Sheffield Deriving contact stress or contact loadusing ultrasound data
US20160077161A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 Eaton Corporation Method for improved diagnostic in determining and preventing inverter faults
GB2531258A (en) * 2014-10-13 2016-04-20 Skf Ab Method and data processing device for detecting a load distribution in a roller bearing
CN105570320B (zh) * 2014-10-15 2019-08-06 舍弗勒技术股份两合公司 轴承***和用于轴承的保持架

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3924456A (en) * 1973-08-17 1975-12-09 Western Electric Co Methods and apparatus for detecting the presence of cracks in a workpiece by the use of stress waves emitted therefrom
CN1926413A (zh) * 2004-10-18 2007-03-07 日本精工株式会社 机械设备的异常诊断***
CN102374876A (zh) * 2010-08-16 2012-03-14 Csi技术股份有限公司 集成的振动测量和分析***
CN105424364A (zh) * 2015-11-09 2016-03-23 北京交通大学 列车轴承故障的诊断方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20180231413A1 (en) 2018-08-16
DE102018201168A1 (de) 2018-08-16
FR3062909B1 (fr) 2021-08-06
CN108414076A (zh) 2018-08-17
US10788395B2 (en) 2020-09-29
FR3062909A1 (fr) 2018-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108414076B (zh) 传感器信号的处理的方法和装置
US8438925B2 (en) Method and arrangement for determining and monitoring the state of a rolling bearing
JP5519471B2 (ja) 振動データ取り込みシステム及び方法
JP5067979B2 (ja) 軸受の診断装置
US5347859A (en) Dynamometric measuring device for a drill pipe
US8826741B2 (en) Monitoring system for an assembly that is subject to vibrations
US10283107B2 (en) Scaled noise and vibration sensing
EP2086111A3 (en) Large time constant steering circuit and instrumentation amplifier implementing same
WO1999054703A3 (de) Akustisches diagnosesystem und -verfahren
JP5872687B2 (ja) アナログデータ処理ユニットを備えるアセンブリ及び当該アセンブリを使用する方法
JP2009115537A (ja) 振動測定方法
US8144041B2 (en) Electronic device
CN105301432A (zh) 一种电力设备绝缘泄漏电流在线监测电路
JP4228825B2 (ja) 物理量センサ装置
WO2019189191A1 (ja) 加速度検出装置およびそれを備える軸受装置
EP2778632B1 (en) Frequency response of vibration sensors
CN116626171B (zh) 声发射信号检测***及其方法、故障诊断设备
EP4400816A1 (en) High-bandwidth vibration sensor
KR0175762B1 (ko) 선배열 예인형 수중 음향탐지기의 보조센서 모듈
JP4513710B2 (ja) 異常診断装置
JP2006322798A (ja) 回転体の異常判定装置
SU830318A1 (ru) Устройство дл определени ампли-ТудНО-чАСТОТНыХ ХАРАКТЕРиСТиК лиНЕй-НыХ СиСТЕМ РЕгулиРОВАНи
JPH0266937U (zh)
KR0126908Y1 (ko) 이미지 어레이 구동 장치의 마이크 인터페이서
CZ306889B6 (cs) Způsob zabezpečení strojů před vibracemi a zařízení pro provádění tohoto způsobu

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant