CN1321241A - 旋转部件的振动相量监视*** - Google Patents
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Abstract
用来实时确定振动相量幅值和角度的一种振动相量监视***包括一个用软件或硬件实现的正交检测器,通过硬件将其参考相量锁定在与一个旋转轴上的物理参考点同相。将一个振动传感器(18)和用来检测轴(10)的一整转的一个传感器(16)设置在轴的周围。传感器可以沿着该轴在轴向上分离。采用一个时钟装置(40)来确定读出振动传感器的输出那一时刻的轴角度。然后获得确定的轴角度的正弦和余弦(74,76),并且用来乘以(78,80)振动传感器的输出读数,从而分别产生振动相量在正弦和余弦参考相量上的投影。然后计算这些投影以获得振动相量幅值和角度。通过对产生的轴角度进行乘法运算(120)就能便利地实现谐波分析。
Description
本发明一般涉及到旋转部件的监视技术。本发明具体涉及到用来实时监视一个旋转轴的基波频率振动相量的装置和方法，以便确定这种振动是否处在预定的限制范围之内。
通常都包括旋转部件的发电设备在依靠变速箱极限工作时往往会出故障，导致费用增加或是可能的破坏作用，这其中包括机械断裂甚至人身伤害。因而就需要监视这种设备以避免此类故障。具体举例来说，为了降低设备上的热效应，经常按步进间隔使涡轮机上、下偏离其工作速度。然而，旋转机器具有固有的共振频率，这些频率有时候会和加速或减速过程中产生的频率吻合。为了减少对机器的损害，在加速和减速过程中需要避免进入这些共振点的范围。
对旋转机器特别是发电设备的监视可以通过监视振动相量或矢量的幅值和角度(例如是相对于轴上的一个标志点)变化来实现。在超出可接受限制的变化时可以关闭或是暂停机器以避免损坏或是避免发生进一步的损坏。或者是由一种控制逻辑按照指示变化超出可接受限制的数据来执行不同的动作，让振动恢复到可接受的限制之内。当机器发生结构故障时，幅值和/或角度就会出现明显的急剧变化。当涡轮机的旋转频率通过共振频率时就可能出现急剧的振动变化。由于预期或意外的零件磨损也可能会缓慢地出现振动相量变化。因为存在着急剧变化的可能性，就需要有效的保护手段，需要连续地实时确定振动相量的幅值和角度。
按照General Electric(通用电器公司)现有技术的旋转部件振动相量监视方法，是采用后期处理通过对位移传感器获得的读数矩阵进行Fourier分析来确定振动相量幅值和角度。然而，积累读数以及从输入/输出(I/O)卡向一个个人计算机式人机接口传送数据以便后续处理所造成的延迟会导致幅值和角度更新太慢，难以保护或控制急剧的振动变化，这种方法仅仅适合用来监视零件磨损。例如在GeneralElectric的Speedtronic Mark V涡轮机控制器中就使用了基于傅里叶分析的***。
在Goodman的美国专利US3,220,247中公开了另一种振动监视技术，它是用来检测船舶推进设备的振动的。Goodman的技术采用了正弦和余弦算子来产生参考信号，其参考周期和一个不平衡信号的周期相同。将不平衡信号和参考信号提供给乘法器，所得的结果通过滤波电路获得平均值。按照Goodman的技术，需要将一个测速发电机实际连接到旋转轴上。然而，这种连接可能既复杂又昂贵。另外，测速发电机会受到机械磨损，并且在它发生故障的情况下可能需要将被监视的机器关机，尽管机器本身并没有故障。这种不必要的关机对发电厂操作人员和其它人是极为昂贵的代价。进而，正弦和余弦参考与测速发电机的90度正交关系对任何精确的计算都是极为重要的。遗憾地是，这种90度关系依赖于彼此相差90度地安装测速发电机的各个绕组时的制造公差。另外，Goodman的装置不能按适用于自动保护或控制的形式来提供振动相量角。数据只能通过一个示波器来显示。显示的数据只能提供从视觉上确定角度的原始手段。另外，按照Goodman的技术，在旋转轴上用来测量相量角的参考点是轴向旋转的一点，测速发电机在此点上的正弦输出等于0，而余弦输出等于1。如果测速发电机和轴的连接出现滑动，轴上的参考点就会滑动或是移动。最后，在Goodman的装置中检查谐波振动需要有一个齿轮箱或是多绕组测速发电机，这就进一步增加了复杂性和费用。
在Giers的美国专利US4,015,480中公开了另一种振动监视技术，它是用来测量瞬时不平衡的。这种装置包括用参考相量的正弦和余弦分量乘以振动幅值的多个读数。然而，Giers的装置在许多方面仍存在限制。该装置需要在旋转轴上实际连接时钟发生器或者是在采用物理参考发生器的情况下需要连接参考和时钟发生器。这种连接可能难以实现，因而不够理想。进而，Giers的采样频率取决于时钟发生器中的转盘外圆周上的孔的数量。为了相量幅值和角度的精确和高分辨率计算所需的高采样频率需要具有更多孔的更大的转盘，这也是难以实现的。再者，Giers的装置需要同步的参考和时钟发生器，并且通过增加采样频率来补偿同步的不足。然而，如上所述，采样频率会受到孔的数量的限制。
另外，在Giers的装置中，协调和精确的采样频率和周期取决于其时钟发生器的转盘中的孔的精确位置。这就需要精密的制造技术。再有，和Goodman的装置一样，检查谐波振动需要有一个齿轮箱。
因而需要有一种简单，实时的方法和装置来精确和有效地监视旋转部件的振动相量，这样才能实现有效的监视和控制。
本发明的目的是用本文所述的装置和方法相对于旋转轴上的一个参考点实时地提供振动相量幅值和角度，这一旋转轴是旋转机器上的一个轴，例如是蒸汽涡轮机等发电机的原动机。精确地产生这种振动参数能够为可能出现结构故障或零件磨损的机器提供有益的保护作用。例如可以使机器及时地“关机”或是暂停，从而避免损害或是额外的损害。控制***也可以用这些振动参数来移动机器的工作点，将振动减少到额定的水平。最佳实施例可以通过简单，经济，耐用且灵活的方式实时地提供这些参数。
具体地说，采用一个用软件或硬件实现的正交检测器，通过硬件将其参考相量的相位锁定在一个旋转轴的物理参考点上，用来实时地确定振动相量幅值和角度。围绕着轴布置一个用来检测振动的位移传感器和一个用来检测轴的转数的位移传感器。传感器可以沿着这个轴在轴向和/或圆周上分离。实现一种计时装置，以确定读取振动传感器输出时的轴角度。
然后获得确定的轴角度的正弦和余弦，并且用来乘以振动传感器输出读数，从而在单位的幅值正弦和余弦参考相量上形成振动相量的各个投影。然后处理这些投影以获得振动相量角和幅值。
这样，本发明的振动传感器的每个读数都能提供新的振动相量幅值和新的角度，从而实时地测量一个旋转部件的振动。
与Goodman和Giers所述的装置不同，不需要实际连接到机器的轴上就能够提供完全正交的参考相量，马上就能获得精确和有用的振动相量幅值和角度信息，并且便于实现对谐波的分析。
图1-3表示本发明最佳实施例的振动相量检测***的示意图。
图4A和4B用曲线表示了按照一个最佳实施例的传感器输出，用来监视作为旋转部件关键的一个压紧缝隙或压紧轴承。
图5用曲线表示了按照一个最佳实施例用来检测和旋转轴有关的振动的一个位移传感器的输出。
图6表示振动相量和单位参考相量的一个正交对之间的一种可能的关系。
以下参照附图具体说明本发明的实施例。图1表示了一个旋转部件10，它例如是涡轮机的一个轴，当轴10旋转时，具有一个旋转轴基波频率的振动分量12。当然，此处所述的轴可以和任何类型的旋转机器相联系。两个位移传感器16,18被设在轴10的周围，与其靠近但没有接触。传感器16监视设在轴10上的一个键或是切削出的缝隙14，并且其位置使其能够响应通过键14的位移也就是距离变化。或者是可以用传感器16监视对着上述压紧缝隙的一个切削而成的轴承。图4A和4B表示传感器16在通过压紧缝隙或压紧轴承时输出的典型电压信号400,405。另一方面，传感器18是一个用来测量振动的位移传感器。传感器18可以沿着轴10的轴向装在任何需要确定振动相量12的位置。图5表示当传感器18检测到振动也就是位移时从传感器18输出的一种典型电压信号500。从图4A,4B和5中可以看出，传感器16,18各自产生的输出电压与传感器面和旋转轴10之间的距离成正比。这些电压的直流分量与静止的轴10(假设忽略轴向偏差)和传感器之间的距离成正比。这一距离有时被称为传感器16或18与轴10之间的间隙或是气隙。如图4A,4B和5所示，电压信号400,405或500的动态或交流分量分别与由振动造成的距离的增加或减少或在键传感器16的情况下通过键14的次数成正比。值得注意的是，传感器16,18之间的角度关系并不重要，可以根据需要来设置这种关系，不会影响准确地计算振动相量。
如图1所示，最好是用信号控制电路来处理传感器16输出的电压信号400或405。具体地说，按照这一最佳实施例，需要在键14通过传感器16的瞬时产生一个逻辑信号26TRUE，否则就产生FALSE。这是通过电压比较器20和具有滞后作用的边沿检测器22的组合而实现的，将传感器16的输出和用来限定键通过事件的门限的一个预定电平30相比较。预定的比较电平30最好是经由通信总线28通过软件(尽管也可以用硬件线路)来设置，并且用D/A转换器24转换成模拟信号。最好是由信号400或405的下降沿触发比较器/边沿检测器20,22组合的输出，在TRUE状态下产生指示“键处在0度”的逻辑信号26。
图2表示用来提供本实施例中主要的其他信号控制功能的一种现场可编程门阵列40。本领域的技术人员都可以理解，由现场可编程门阵列(FPGA)40所执行的功能可以用分立的部件完成，也可以完全用软件或是某种组合方式来完成，这取决于具体实施的环境。在FPGA40中用一个振荡器42供给一个计数器44。振荡器42的频率和计数器44的位宽度是按照精确测量振动相量幅值和角度的需要来选择的。例如在最佳实施例中采用6.25兆赫振荡器42来供应一个24位计数器44可用于转速高达18,000rpm或是300Hz轴速度的发电涡轮机。然而，根据具体的用途也可以选择任何时钟或振荡器速度以及计数器大小。在接收到两个独立的启动信号26(“键处在0度”逻辑信号)或34之一时，将计数器44的内容通过传递框46,48传递给两个锁存器50,52之一。
具体地说是在信号26为TRUE也就是出现键相量中断信号时启动将计数器44的计数传递给锁存器50。另外，一旦完成了向锁存器50的传递，就将计数器44复位到零。通过复位能避免计算增量计数和/或对计数器翻转的补偿。这样，在锁存器50中就包含振荡器42在键14连续两次通过传感器16之间所经历的时间内产生的6.25MHz脉冲数量。因此，锁存器50的计数就能以6.25MHz时钟信号代表键连续通过传感器16的测量周期。
响应一条读请求线34来启动将计数器44的计数传递给锁存器52，读请求线34还连接到与传感器18的输出32相连的A/D转换器62。由一个微处理器(未示出)来控制读请求线34的动作，以周期性的方式用传感器18输出的最佳频率1322.75Hz对读数进行初始化。在图2和3中用64表示数字读数值。计数器44在向传递锁存器52时不复位。因此，锁存器52中包含从出现最后一次键相量复位也就是“键处在0度”逻辑信号26时起直止A/D转换器62出现读数为止由振荡器42所产生的6.25MHz脉冲或时钟的数量。注意到图2中的框60可用来消除振动测量值中的直流分量也就是气隙所造成的偏移。
锁存器50,52的有效位取决于锁存器52的内容58除以锁存器50的内容54所得的比例。如图3所示，这一比例是在处理振动读数64时由除法器或是比例框70来确定的。框70输出的比例值代表轴的一整转相对于这一瞬时振动读数发生瞬间的键相量的分数部分。在一个乘法器72中将一转的这一分数部分乘以360度，变成读取传感器18的输出即图中用64表示的读数的那一时刻与传感器16(0度)相距的轴角度。在图6中同样用元素113绘制出了从乘法器72获得的轴角度，如下文所述，它也是相位锁定在键14上的单位相量的正交对之一的角度。
图3进一步表示了按照本实施例的锁相正交检测器的实施例，而图6用曲线表示了振动相量与单位参考相量的这一正交对的一种可能的关系。来自乘法器72的角度输出被用来建立单位相量的一个正交对。通过余弦框74获得的单位余弦参考相量110代表与缝隙或键14同相的一个相量。通过框76获得的单位正弦参考相量112代表比键相量滞后90度的一个相量。滞后90度意味着这一相量在轴的旋转方向上比作为键14的压紧缝隙或压紧轴承落后90度。
利用由此获得的单位参考相量，对振动相量114的读数执行正交检测，它在采样时刻的瞬时幅值是通过A/D转换器62来测量的。按照本实施例，将信号64乘以各个单位参考相量。由每一个乘积得到一个合成信号。合成的“交流”部分是轴的二倍频率的正弦波。合成信号的“直流”部分是振动相量在与其相乘的单位参考相量上的投影的一半。对相量乘法运算的数学分析可参见下文。
为了仅仅提取投影，对乘法器78,80输出的每一项产物提供一个低通滤波器84或86。滤波器的截止频率和阶数是这样选择的，用来提供幅值和角度确定的理想响应，尽量减少这些输出的波动。例如在一个最佳实施例中采用了截止频率为0.25Hz的六阶低通滤波器。这种滤波结果基本上能够将振动相量分解成其在两个单位正交相量110,112上的投影，其中一个(相量110)与压紧缝隙或键14同相。投影的幅值是其原有的一半(参见数学分析)，如下文所述。
为了确定振动相量114的幅值和角度，还要执行图3中所示的其他功能。具体地说，在平方框88,90中取低通滤波器输出的平方，并且在求和框92中相加。通过平方根功能94获得的加法结果的平方根是振动相量114幅值的一半，并且在乘法器框96中乘以2。振动相量114和余弦参考相量之间的角度与振动相量114和压紧缝隙或键14之间的角度相同。为了获得这一角度，要通过框100和102来确定在单位余弦参考相量110上的振动相量投影的一半除以振动相量114幅值的一半的反余弦。例如，从低通滤波器84的输出可以获得在单位余弦参考相量上的振动相量投影的一半量值，从低通滤波器输出的平方之和的平方根也就是平方根功能框94的输出可以获得振动相量幅值的一半量值。这样就能实时地获得振动相量幅值98和振动相量角度104。可以将振动相量的幅值和/或角度和门限值相比较，如果超出，就可以用来停止或是暂停旋转机器以免发生损害或额外的损害。
为了研究轴振动的谐波，在乘法器72的输出与余弦和正弦框74和76之间提供了一个乘法器120。为了分析振动的基波频率，可将乘法器120的输入设置为1。另一方面，通过为乘法器120输入2或是更高的值就可以分析研究振动的谐波分量。这样，通过简单改变乘法器120的乘法器输入值将能对谐波进行分析。
进而将振动相量幅值98和振动相量角度104输入一个用来监视幅值和角度的控制框130，并且在认为这些值之一或两者超出了可接受的限制或者超过一个额定值时按照指定的方式提供响应。例如，响应这种状态，控制框130可以启动设备速度控制和/或停车。控制框130还包括指定相量幅值和角度的显示器132a,132b。
以下的分析为按照最佳实施例的电路和方法提供了一种数学基础。
数学分析
指定相量与参考相量的乘法运算按以下的公式执行。[AvibSIN(ωvibt+φvib)][ArefSIN(ωreft+φref)]=
[(AvibAref/2)COS((ωvibt+φvib)-(ωreft+φref))]-
[(AvibAref/2)COS((ωvibt+φvib)+(ωreft+φref))]
(公式1)
如果两个相量的频率相同，即ω=ωvib=ωref，则公式1变成：
[AinSIN(ωvibt+φvib)][ArefSIN(ωreft+φref)]=
[(AvibAref/2)COS(φvib-φref)]-[(AvibAref/2)COS(2ωt+φvib+φref)]
(公式2)
从中可以看出有一个直流项即第一个括号和一个交流项即第二个括号。仅仅在两个相量的频率相同时才出现直流项。如果让公式2通过一个低通滤波器在直流分量通过的同时消除交流分量，就可以将公式2简化为：
滤波的{[AvibSIN(ωvibt+φvib)][ArefSIN(ωreft+φref)]}=
[(AvibAref/2)COS(φvib-φref)]
(公式3)
如果选用一个单位相量作为单位相量，也就是Aref=1，公式3可以进一步简化为：
滤波的{[AvibSIN(ωvibt+φvib)][ArefSIN(ωreft+φref)]}=
[(Avib/2)COS(φvib-φref)]
(公式4)
这就有必要参看图6。
从中可以确定
COS(φvib-φref)=(adjacent/hypotenuse)=
Avib到Aref上的投影
(公式5)
解公式5求Avib到Aref上的投影(projection of Avib onto Aref)项的值(Avib到Aref上的投影)=AvibCOS(φvib-φref)
(公式6)
比较公式6和公式4可以看出：
滤波{[AvibSIN(ωvibt+φvib)][ArefSIN(ωreft+φref]}=
(Avib到Aref上的投影)/2
(公式7)
换句话说，滤波器输出是振动相量在参考相量上的投影的一半。
因此，按照这一最佳实施例提供了一种实时振动监视***，它能够快速和准确地测量旋转部件振动相量的幅值和角度。
尽管上文中包括了许多具体的细节，可以理解的是这些都是为了解释而并非要限制本发明的范围。在权利要求书所限定的本发明的范围及其法律意义上的等效物的基础上，本领域的普通技术人员很容易对上述实施例作出各种各样的修改。
Claims (38)
1．旋转部件的振动相量的一种监视方法包括以下步骤：
在预定的时间获得上述旋转部件中一种振动的幅值；
在上述预定时间获得上述旋转部件的角度，上述角度获得步骤包括：
产生一个代表上述旋转部件的一整转的信号；
将一个计数器增值，直至再次产生上述信号为止，存储上述计数器的第一计数并且将上述计数器复位；
在上述幅值获得步骤的同时读出并存储上述计数器的第二计数；以及
将上述第二计数除以上述第一计数；
确定上述振动相量各自在相位与上述旋转部件锁定的参考相量的一个正交对上的投影；
用至少一个低通滤波器对上述投影滤波；
计算一个数值，它等于上述投影的平方之和的平方根；以及
将上述数值乘以2并且获得上述投影除以上述数值所得的一个值的反余弦，从中分别确定上述振动相量的至少一个幅值和角度。
2．按照权利要求1的方法，其特征是上述幅值获得步骤包括测量设在上述旋转部件附近的一个传感器的输出。
3．按照权利要求1的方法，其特征是用一个振荡器为上述计数器增值。
4．按照权利要求3的方法，其特征是上述振荡器的频率大约是6.25MHz。
5．按照权利要求1的方法，其特征是进一步包括阻塞上述振动幅值的直流分量。
6．按照权利要求1的方法，其特征是还包括对上述振动的上述幅值进行A/D转换。
7．按照权利要求1的方法，其特征是进一步包括比较上述信号和一个预定的门限值，并且当上述信号的幅值大于上述预定门限值时产生一个逻辑信号TRUE。
8．按照权利要求7的方法，其特征是进一步包括修改上述预定的门限值。
9．按照权利要求1的方法，其特征是上述投影确定步骤包括：
计算上述角度的正弦和余弦值，并且分别将其乘以上述振动的上述幅值。
10．按照权利要求1的方法，其特征是进一步包括将上述角度乘以一个预定数的步骤，从而获得对上述振动的一个谐波分量的分析结果。
11．旋转部件的一个轴上的振动相量的一种测量方法，包括以下步骤：
响应代表上述轴的一整转的一个信号将一个计数器复位，并且令上述计数器开始增值；
对应着刚好在上述复位步骤前出现的计数存储上述计数器的第一计数；
在预定时间读出代表上述轴的振动幅值的一个值；
对应着上述预定时间点上出现的计数存储上述计数器的第二计数；
将上述第二计数除以上述第一计数并且将所得结果乘以360度以获得对应着上述预定时间的轴角度；
将代表上述轴的一个振动幅值的上述值乘以上述轴角度的正弦和余弦分量，从而分别获得上述振动相量在相位与上述旋转轴锁定的参考相量的一个正交对上的投影；
分别通过低通滤波器对每个上述投影滤波；
计算一个数值，它等于上述投影的平方之和的平方根；以及
将上述数值乘以2并且获得上述投影除以上述数值所得的一个值的反余弦，从中分别确定上述振动相量的幅值和角度的至少一个。
12．按照权利要求11的方法，其特征是进一步包括用一个振荡器为上述计数器增值。
13．按照权利要求12的方法，其特征是上述振荡器的频率大约是6.25MHz。
14．按照权利要求11的方法，其特征是进一步包括阻塞代表上述轴的振动幅值的上述值的直流分量。
15．按照权利要求11的方法，其特征是还包括对代表上述轴的振动幅值的上述值进行A/D转换。
16．按照权利要求11的方法，其特征是进一步包括比较上述信号和一个预定的门限值，并且当上述信号的幅值大于上述预定门限值时产生一个逻辑信号TRUE。
17．按照权利要求16的方法，其特征是进一步包括修改上述预定的门限值。
18．按照权利要求11的方法，其特征是上述投影确定步骤包括：
计算上述角度的正弦和余弦值，并且分别将其乘以上述振动的上述幅值。
19．按照权利要求11的方法，其特征是进一步包括将上述角度乘以一个预定数的步骤，从而实现对上述振动相量的谐波分析。
20．用来测量旋转部件中的一个振动相量的一种装置包括：
用来获得上述旋转部件中的一个振动幅值的瞬时测量值的装置；
在上述旋转部件中的振动幅值的上述瞬时测量值的时刻获得上述旋转部件的角度的装置，上述获得装置包括用来产生代表上述旋转部件的一整转的装置，用来将一个计数器增值，直至随着上述旋转部件转过一整转而再次产生上述信号为止的装置，并且响应上述信号存储出现在上述计数器中的第一计数，在获得幅值的上述瞬时测量值的时刻读出并存储上述计数器的第二计数的装置，以及将上述第二计数除以上述第一计数的装置；
用来确定上述振动相量各自在相位与上述旋转部件的上述角度锁定的参考相量的一个正交对上的投影的装置；
对上述投影进行低通滤波的装置；
用来计算一个数值的装置，该数值等于上述投影的平方之和的平方根；以及
将上述数值乘以2并且获得上述投影除以上述数值所得的一个值的反余弦，从中分别确定上述振动相量的幅值和角度的至少一个的装置。
21．按照权利要求20的装置，其特征是用来获得上述幅值的上述装置包括一个振动传感器。
22．按照权利要求20的装置，其特征是进一步包括为上述计数器增值的一个振荡器。
23．按照权利要求22的装置，其特征是上述振荡器的频率大约是6.25MHz。
24．按照权利要求20的装置，其特征是还包括阻塞上述振动幅值的直流分量的装置。
25．按照权利要求20的装置，其特征是还包括对上述振动的上述幅值进行A/D转换的装置。
26．按照权利要求22的装置，其特征是进一步包括比较上述信号和一个预定的门限值的装置，并且当上述信号的幅值大于上述预定门限值时产生一个逻辑信号TRUE。
27．按照权利要求26的装置，其特征是还包括用来修改上述预定的门限值的装置。
28．按照权利要求20的装置，其特征是用来确定上述投影的上述装置包括用来计算上述角度的正弦和余弦值的装置，以及用来分别将上述正弦和余弦值乘以上述振动的上述幅值的装置。
29．按照权利要求20的装置，其特征是进一步包括用来对上述振动相量进行谐波分析的装置。
30．用来测量机器的旋转部件中的一个振动相量的一种装置包括：
设在上述旋转部件附近的一个振动传感器，上述振动传感器在接收到一个读数请求时产生上述旋转部件的振动幅值的瞬时测量值；
设在上述旋转部件附近的一个键传感器，上述键传感器在检测到和上述旋转部件有关的一个键时产生一个键信号；
在连续的两个键信号之间增值的一个计数器，并且响应每一个键信号而复位；
连接到上述计数器的第一寄存器，并且存储刚好出现在复位之前的第一计数；
连接到上述计数器的第二寄存器，并且存储其在上述读数请求时刻的第二计数；
连接着上述第一和第二寄存器的输出的一个除法器，并且产生上述第二计数与上述第一计数的比例；
连接到上述除法器的第一乘法器，并且将上述比例乘以360度获得上述旋转部件在上述读数请求时刻的角度，以及连接到上述第一乘法器的正弦和余弦发生电路，上述正弦和余弦发生电路产生与上述振动相量同相的一个相量正交对；以及
分别连接到上述正弦和余弦发生电路的输出和上述振动传感器的输出的第二和第三乘法器，上述第二和第三乘法器分别输出上述振动相量在上述相量正交对上的投影；
分别连接到上述第二和第三乘法器输出端的第一和第二低通滤波器；
连接到上述低通滤波器的一个装置，用来计算一个数值，该数值等于上述投影的平方之和的平方根；以及
连接到至少一个用来计算数值的上述装置上的一个装置，用来将上述数值乘以2并且获得上述投影除以上述数值所得的一个值的反余弦，从中分别确定上述振动相量的幅值和角度的至少一个。
31．按照权利要求30的装置，其特征是用一个振荡器为上述计数器增值。
32．按照权利要求31的装置，其特征是上述振荡器的频率大约是6.25MHz。
33．按照权利要求30的装置，其特征是还包括连接到上述振动传感器的一个直流阻塞电路。
34．按照权利要求30的装置，其特征在于上述除法器和乘法器都是数字式的。
35．按照权利要求30的装置，其特征是进一步包括以上述键信号和一个门限值作为输入的一个比较器，如果上述键传感器的上述输出的幅值大于上述门限值，上述比较器的输出就是TRUE。
36．按照权利要求35的装置，其特征是还包括用来修改上述门限值的装置。
37．按照权利要求30的装置，其特征是进一步包括连接在上述第一乘法器和上述正弦和余弦发生电路之间的另一个乘法器。
38．按照权利要求30的装置，其特征是进一步包括连接到用来确定上述振动的幅值和角度的至少一个的上述装置上的一个控制器。
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