JP6236402B2 - 回転モーターの振動信号を取得するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、モーターの振動信号を取得する分野に関し、より具体的には、機載モーターのトラブルシューティングの振動信号を取得することに関するものである。

回転モーターは、当該回転要素の摩耗を生じさせやすい機械的応力を受ける。モーターの摩耗または状態を監視する１つの効果的なやり方はモーター振動を測定する方法である。

より具体的には、航空機のモーターの場合、後者はモーターによって発せられる振動を検出するための加速度計タイプの振動センサーから構成される。収集された振動信号は次に、１つまたは複数の回転構成部品の異常または不良を検出するために分析される。この分析は振動センサーによって検出された信号の周波数分析から構成される。

現時点では、振動分析には、非常に高い単一の一定周波数での信号サンプリング動作ならびに分析されるハーモニックスおよび当該複数のハーモニックスに比例した周波数での単一のオーバーサンプリング動作が必要とされる。さらに、各ハーモニックス比用に事前にプログラムされ、モーター回転スピードインジケーターにより制御される非常に狭いトラッキングバンドパスフィルターを適用する必要がある。

ハーモニックスをフィルター処理するために必須の再サンプリング動作には、計算規模がとても大きくなり、非常に多くの点で行われる必要がある補間が必要とされる。さらに、補間されたフィルター処理済み信号の値で十分な精度を確保するために、非常に高い周波数の取得を行うことが重要である。

最終的に、補間された信号はオーバーサンプリングされ、非常に多くの点でフーリエ変換が行われることが伴う。さらに、フィルター処理動作には、信号の帯域幅全体で周波数分析をすることが必要で、これは計算時間が非常にかかる。

このようにして、機載電子機器の計算能力はこれらすべての動作によってかなり独占されてしまう。

本発明の目的は、上述の欠点を含まず、具体的には、より少ない電子的手段を必要とする簡略化された計算を使用して、リアルタイムで振動信号を取得するためのシステムおよび方法を提供することである。

本発明は、回転モーターをトラブルシューティングするために振動信号を取得するためのシステムによって定義され、次を備える：
前記モーターの時間振動信号および前記モーターの少なくとも１つのシャフトの少なくとも１つの現在の回転速度を受信するための入力手段、および
前記少なくとも１つの現在の回転速度と同期された少なくとも１つのサンプリング信号を使ってリアルタイムの前記時間振動信号をサンプリングし、こうして対応する同期振動信号を生成するためのサンプリング手段。

このようにして、モーターの回転に比例する周波数で振動信号を直接サンプリングすることによって、本システムは計算時間およびデータ記憶装置の大きさを最小限にすることが可能になる。例えば、航空機のモーターの場合、取得システムがこうして、機載コンピューターの計算時間またはメモリー空間を独占することなく機載モーターのトラブルシューティングのために使用されることは利点となる場合がある。

前記サンプリング信号が事前定義の最大ハーモニック比および事前定義のサンプリング比で構成されることは利点となる。

このようにして、取り出される最大ハーモニックを事前に定義し、同時に、同期振動信号の処理を簡略化することは可能である。

本発明の特定の一特徴によると、システムは、前記同期振動信号の事前定義の数の周期を構成するサンプルをバッファリングするバッファを備え、前記バッファの時間長は最少ハーモニック比にしたがって決定される。

モーターの回転に対して少なくされた数の参照された点の選択により、より少ないメモリー空間のみを占有し、同時に、周波数信号の取り出しを簡略化することが可能になる。

システムが、前記バッファされたサンプルから、対応する現在の回転速度に比例した最小ハーモニックと周波数の複数のハーモニックスで周波数信号を取り出すための計算手段を備えることは利点となる。

これによって、再サンプリングまたは補間技術を使用することなく、得ようとしていたハーモニックスの直接取り出しが可能になる。

計算手段が、取り出されるハーモニックスのみのフーリエ係数で前記バッファされたサンプルを乗算することによって前記周波数信号を取り出するように構成されることは利点となる。

このようにして、分析周波数帯域全体でのフーリエ係数の使用を防止できる。

本発明の好適な一実施形態によると、入力手段は前記モーターの第１および第２シャフトそれぞれに対して第１および第２の現在の回転速度を受信するように構成され、
サンプリング手段は、前記第１の現在の回転速度に同期された第１サンプリング信号、および前記第２の現在の回転速度に同期された第２サンプリング信号のそれぞれを使ってリアルタイムで前記時間信号をサンプリングすることによって、第１および第２同期振動信号を直接生成するよう構成されている。

これによって、航空機のモーターの場合、モーターまたは航空機の機載コンピューターでの計算能力が限定される事態が発生した場合には、機上での計算を減らすことが可能になる。

サンプリング手段が、前記第１および第２の現在の回転速度の合計または差と同期された第３サンプリング信号を使ってリアルタイムで前記時間振動信号をサンプリングすることによって、第３同期振動信号を直接生成するように構成され、前記第３サンプリング信号が前記第１および第２サンプリング信号の三角関数合成から再構成されていることは利点となる。

このようにして、回転速度の合計または差で同期振動信号を直接生成するには、単なる三角関数計算で十分である。

システムは、それぞれバッファリングするための第１、第２、および第３バッファ、前記第１同期振動信号の事前定義の数の周期から構成される第１サンプル、前記第２同期振動信号の事前定義の数の周期から構成される第２サンプル、前記第３同期振動信号の事前定義の数の周期から構成される第３サンプルを備え、ここで、計算手段は、前記第１、第２、および第３のバッファされたサンプルから、前記第１の現在の回転速度に比例する周波数での第１周波数信号、前記第２の現在の回転速度に比例する周波数での第２周波数信号、ならびに前記第１および第２の現在の回転速度の前記合計または差に比例する周波数での第３周波数信号をそれぞれ取り出するように構成されている。

本発明はさらに、回転モーターを監視するためのシステムにも関するもので、上記特徴のいずれかによる取得システムを備え、さらにモーターの状態をトラブルシューティングするために周波数信号を分析するための分析手段も備える。

本発明はさらに、回転モーターをトラブルシューティングするために振動信号を取得するための方法にも関するもので、次のステップを含んでいる：
前記モーターの時間振動信号および前記モーターの少なくとも１つのシャフトの少なくとも１つの現在の回転速度Ｎ（ｔ）を受信すること、および
対応する同期振動信号を生成するために前記少なくとも前記１つの現在の回転速度と同期された少なくとも１つのサンプリング信号を使ってリアルタイムの前記時間振動信号をサンプリングすること。

本発明のさらなる特徴と利点は、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を読むときに明らかになるであろう。

本発明による、回転モーターの振動信号を取得するためのシステムを概略的に描写する図である。 本発明による、時間振動信号のサンプリングの例を描写する図である。 本発明による、周波数信号の取り出しの例を描写する図である。 本発明による、航空機のモーターの状態の機上トラブルシューティングのための監視システムを描写する図である。 本発明による、モーターの振動信号の取得および処理のためのアルゴリズムを描写する図である。 本発明による、モーターの振動信号の取得および処理のためのブロック図である。

本発明の根本概念は、モーターの回転信号と直接同期された周波数での振動信号の取得に基づくものである。

図１は、本発明による回転モーターの振動信号を取得するためのシステムを略示している。

取得システム１は入力手段３およびサンプリング手段５を備える。

入力手段３は、モーター７の動作状態を表す時間振動信号Ｘ（ｔ）を受信するように構成されている。振動信号は、モーター７に取り付けられた加速度計タイプの少なくとも１つの振動センサー９から取得される。

さらに、入力手段３は、モーター７の少なくとも１つのシャフト１１の少なくとも１つの現在の回転速度Ｎ（ｔ）を受信するように構成されている。モーター７は、異なる速度で回転するシャフトを備える２つ以上のローターを備える場合があることに留意していただきたい。

サンプリング手段５は、現在の回転速度Ｎ（ｔ）と同期されたサンプリング信号を使ってリアルタイムで時間振動信号Ｘ（ｔ）をサンプリングするように構成され、こうして対応する同期振動信号ｘ（ｎ_ｔ）を生成する。

図２Ａは、本発明による時間振動信号のサンプリングの例を描写している。

時間振動信号Ｘ（ｔ）は、例えば、２５０ｋＨｚ程度の周波数で取得される時間経過による連続信号である。

サンプリング信号Ｓはモーター７の回転速度Ｎ（ｔ）と同期された方形信号である。さらに、サンプリング信号Ｓは事前定義の最大ハーモニック比ｋｈおよび事前定義のサンプリング比ｒで構成されている。このようにして、サンプリング周波数Ｓは周波数Ｓ_ｆ＝ｒ×Ｎ×ｋｈを有する。言い換えれば、サンプリング周波数はリアルタイムのモーター７の回転速度で変動し、取り出されるハーモニックの最高次ｋｈおよび得ようとしていた周期ごとの最小点数に依存している（例えば、６から８点）。図２Ａの例によると、最大ハーモニックは３（ｋｈ＝３）で、サンプリング比は８（ｒ＝８）である。

各立ち上がりエッジで、時間振動信号Ｘ（ｔ）はサンプリングされ、同期振動信号ｘ（ｎ_ｔ）を生成する。そして信号ｘ（ｎ_ｔ）は、モーター７の回転速度Ｎ（ｔ）を使って、同期周波数で少なくサンプリングされた離散的信号である。

このようにして、時間振動信号Ｘ（ｔ）は、モーターの回転速度Ｎ（ｔ）と同期されたデジタル信号ｘ（ｎ_ｔ）に直接変換される。

次に、モーター７の回転速度Ｎ（ｔ）に比例した周波数信号を取り出すために、同期振動信号ｘ（ｎ_ｔ）にフーリエ変換を適用するため処理手段１３が使用される。

処理手段１３は、図１に図示のように取得システム１に備えられることができる。あるいは、取得システム１とリンクされた別の電子システム（図示せず）の一部とすることができる。

処理手段１３は、計算手段１５と少なくとも１つのバッファ１９を備える記憶手段１７を備える。記憶手段１７は、本発明による取得方法を実装するためのコンピューターコードプログラムを備えることができる。

バッファ１９が同期振動信号ｘ（ｎ_ｔ）の事前定義の数の周期を構成するサンプルをバッファリングするように構成されることは利点となる。バッファ１９の時間長は最小ハーモニック比により決定される。図２Ａの例は、０．１ｓに等しい周期を有する最小ハーモニックに基づく同期振動信号ｘ（ｎ_ｔ）の２つの周期から構成されるサンプルを図示している。これによって、バッファ１９は、同期振動信号の非常に少なくされた点数を保存することが必要なだけなので、メモリー空間を節約できる（例えば、ハーモニックごとに８点）。

計算手段１５が、分析周波数帯域全体ではなく、取り出されるハーモニックスのみのフーリエ係数で、点間でバッファされたサンプルを乗算することにより、周波数信号Ｘ_１、…Ｘ_ｋｈを取り出すように構成されることは利点となる。これらの周波数信号Ｘ_１、…Ｘ_ｋｈは、対応する回転速度Ｎ（ｔ）に比例した最小ハーモニックと周波数の複数のハーモニックスを有している（図２Ｂを参照）。

図２Ｂは、それぞれｋｈ＝１、ｋｈ＝２、およびｋｈ＝３の次数を有する３つの周波数信号Ｘ_１１、Ｘ_１２、およびＸ_１３を取り出すために、図２Ａに提示されたバッファされたサンプルに適用されたハーモニックス１、２、および３のフーリエ係数の実数部の例を図示している。フーリエ係数の虚数部（図示せず）はπ／２の位相シフトによって変わる。

このようにして、本発明は、非常に少ない動作数でモーターの回転の複数の周波数において直接ハーモニックス成分を取り出すことを、補間することなく、メモリーに非常に少ない点数を保存するだけで可能にするものである。これによって、かなりの計算時間とメモリー空間を節約することが可能になる。

取得システムおよび方法は任意のタイプの回転モーターに適用されることを留意していただきたい。以下で記述されるケースでは、航空機のモーターの機上トラブルシューティングのための振動信号の取得が特に説明される。

図３は、本発明による航空機のモーターの状態の機上トラブルシューティングのための監視システムを図示している。

監視システム２は取得システム１と異常検出システム２１を備える。

航空機モーター７は、高圧コンプレッサー２５から上流に低圧コンプレッサー２３を備え、低圧タービン２９から上流に高圧タービン２７を備える。低圧コンプレッサー２３およびタービン２９は、回転速度Ｎ_１を有する第１シャフト１１ａにより結合されている。同様に、高圧コンプレッサー２５とタービン２７は、回転速度Ｎ_２を有する第２シャフト１１ｂによって結合されている。第２シャフト１１ｂは、第１シャフト１１ａと同軸のチューブで、２つのシャフトはインターシャフトベアリング（図示せず）で隔てられている。２つのシャフト１１ａ、１１ｂは二重反転とすることができ、そしてベアリングは回転速度Ｎ_１＋Ｎ_２を有している。あるいは、２つのシャフトは共回転とすることができ、その場合、インターシャフトベアリングは回転速度Ｎ１−Ｎ２を有している。

加速度計タイプの振動センサー９は、モーターから放出される振動を検出するためにモーター７に配置される。さらに、モーター７は第１および第２シャフト１１ａ、１１ｂそれぞれの第１および第２回転速度Ｎ_１、Ｎ_２を測定するための検閲官３１を備えている。

このようにして、動作中のモーター７の状態を正しく診断する目的で、本発明は、モーター７の構成部品のいずれかの何らかの異常動作をリアルタイムで検出するため、回転速度Ｎ_１、Ｎ_２およびＮ_１＋Ｎ_２にそれぞれ比例する３つの周波数信号のグループを直接かつリアルタイムで取り出すことを提案している。

図４および図５はそれぞれ、図３によるモーターの振動信号を取得および処理するためのアルゴリズムおよびブロック図を図示している。

ステップＥ１〜ステップＥ３（ブロックＢ１〜ブロックＢ３）では、入力手段３は、モーター７の動作の事前定義の周期の間、モーターの動作状態を表す時間振動信号Ｘ（ｔ）ならびにモーター７の第１および第２シャフト１１ａ、１１ｂに関連して、それぞれ、第１および第２の現在の速度Ｎ_１（ｔ）およびＮ_２（ｔ）を受信する。

時間振動信号Ｘ（ｔ）および現在の速度Ｎ_１（ｔ）およびＮ_２（ｔ）が取得される事前定期の周期は、例えば、特定のフライト段階またはフライト全体に対応することができる。

ステップＥ４〜ステップＥ９（ブロックＢ４〜ブロックＢ９）では、サンプリング手段５は、それぞれ、第１の現在の回転速度Ｎ_１（ｔ）に同期された第１サンプリング信号Ｓ１および第２の現在の回転速度Ｎ_２（ｔ）に同期された第２サンプリング信号Ｓ２を使ってリアルタイムで、時間振動信号Ｘ（ｔ）をサンプリングすることで、第１および第２同期振動信号ｘ_１（ｎ_ｔ）およびｘ_２（ｎ_ｔ）を直接生成するように構成されている。

より具体的には、ステップＥ４およびＥ５（ブロックＢ４およびＢ５）では、第１および第２サンプリング信号が生成される。

第１サンプリング信号Ｓ１は、第１の速度Ｎ_１により定義され、事前定義の最大ハーモニック比ｋｈおよび事前定義のサンプリング比ｒを有する、周波数を有している。一例として、第１サンプリング信号の周波数は、Ｓ_ｆ１＝８×Ｎ_１×ｋｈ_１である。サンプリング比は、この場合、フーリエ変換の計算を容易にするため、８と等しくなるように選択されている。

同様に、第２サンプリング信号Ｓ２は、周波数が第２の速度Ｎ_２により定義され、事前定義の最大ハーモニック比ｋｈ_２および事前定義のサンプリング比ｒを有する信号である。一例として、第１サンプリング信号の周波数は、Ｓ_ｆ２＝８×Ｎ_２×ｋｈ_２である。

ステップＥ６およびＥ７では、方形信号を形成して時間振動信号Ｘ（ｔ）をサンプリングするために、第１および第２サンプリング信号Ｓ１、Ｓ２の立ち上がりエッジが検出される。

ステップＥ８（ブロックＢ８１、Ｂ８２）では、時間信号Ｘ（ｔ）は最初に、第１ローパスフィルターＢ８１を使用してフィルター処理され、ここで、カットオフ周波数は取り出されるハーモニックｋｈ_１の最大周波数に依存している。あるいは、第１ローパスフィルターＢ８１は第１サンプリング信号Ｓ１によって制御され、ここで、瞬間周波数は第１の回転速度Ｎ１（ｔ）に比例する。サンプリングから上流の振動信号Ｘ（ｔ）をフィルター処理することで、スペクトルエイリアシングのあらゆる危険性を防止することが可能になる。

上記でフィルター処理された振動信号Ｘ（ｔ）は次に、第１同期振動信号ｘ_１（ｎ_ｔ）を生成するため、第１サンプリング信号の各立ち上がりエッジにしたがって第１同期ＤＡＣアナログーデジタルコンバーターＢ８２によりサンプリングされる。

同様に、ステップＥ９（ブロックＢ９１、９２）では、時間信号Ｘ（ｔ）は第２ローパスフィルターＢ９２を使用してフィルター処理され、ここで、カットオフ周波数は取り出されるハーモニックｋｈ_２の最大周波数に依存しており、あるいは、第２ローパスフィルターは第２サンプリング信号Ｓ２によって制御され、ここで、瞬間周波数は第２の回転速度Ｎ２（ｔ）に比例する。フィルター処理された振動信号Ｘ（ｔ）は次に、第２同期振動信号ｘ_２（ｎ_ｔ）を生成するため、第２サンプリング信号Ｓ２にしたがって第２同期ＤＡＣ Ｂ９２によりサンプリングされる。

信号ｘ_１（ｎ_ｔ） ｘ_２（ｎ_ｔ）は、回転速度Ｎ_１およびＮ_２とそれぞれ同期された離散的信号である。

ステップＥ１０（ブロックＢ１０）では、第１同期振動信号ｘ_１（ｎ_ｔ）の事前定義の数の周期から構成される第１サンプルは、第１バッファＢ１０でバッファされ、ここで、時間長は最小ハーモニック比ｈ_１にしたがって決定される。

同様に、ステップＥ１１（ブロックＢ１１）では、第２同期振動信号ｘ_２（ｎ_ｔ）の事前定義の数の周期から構成される第２サンプルは、第２バッファＢ１１でバッファされ、ここで、時間長は最小ハーモニック比ｈ_２にしたがって決定される。

第１および第２バッファＢ１０、Ｂ１１はそれぞれ、回転Ｎ１およびＮ２の各回転キューで始動される（ブロックＢ１０１、Ｂ１１１）。実際のところ、下流へのフーリエ変換の計算がバッファのリフレッシュレートの約数の周波数で行われる。これらの計算の実行周波数は、モーターシャフトの回転速度に同期されている。

ステップＥ１２〜ステップＥ１７（ブロックＢ１２〜ブロックＢ１７）では、計算手段が周波数信号Ｘ_１１、…Ｘ_１ｋｈ１およびＸ_２１、…Ｘ_２ｋｈ２の第１および第２グループを取り出す。

より詳細には、ステップＥ１２（ブロックＢ１２）では、計算手段１５は、第１の回転速度Ｎ_１に関して取り出されるハーモニックスのみの第１フーリエ係数を生成し、つまり、（ｓｉｎ（２πｎｋ）＋ｊｃｏｓ（２πｎｋ））／８×Ｎｈ、フーリエ解析の増分ｎｋは０＜ｎｋ＜ｋｈ_１×８−１を検証し、Ｎｈは計算されたハーモニックの数で、ここで、Ｎｈ＝１、２、．．．、ｋｈ_１であり、ｋｈ_１は回転速度Ｎ_１について分析されるハーモニックの最高次である。

ステップＥ１３（ブロックＢ１３）では、計算手段１５は、第２の回転速度Ｎ_２に関して取り出されるハーモニックスのみの第２フーリエ係数を生成し、つまり、（ｓｉｎ（２πｎｋ）＋ｊｃｏｓ（２πｎｋ））／８×Ｎｈ、フーリエ解析の増分ｎｋは０＜ｎｋ＜ｋｈ_２×８−１を検証し、Ｎｈは計算されたハーモニックの数で、ここで、Ｎｈ＝１、２、．．．、ｋｈ_２であり、ｋｈ_２は回転速度Ｎ_２について分析されるハーモニックの最高次である。

ステップＥ１４（ブロックＢ１４）では、第１フーリエ係数は、周波数信号の第１グループＸ_１１、…Ｘ_１ｋｈ１（Ｅ１６、Ｂ１６）を生成するために、第１同期振動信号の第１サンプルｘ_１（ｎ_ｔ）を伴うマトリクスで乗算される。

ステップＥ１５（ブロックＢ１５）では、第２フーリエ係数は、周波数信号の第２グループＸ_２１、…Ｘ_２ｋｈ２（Ｅ１７、Ｂ１７）を生成するために、第２同期振動信号の第２サンプルｘ_２（ｎ_ｔ）を伴うマトリクスで乗算される。

ステップＥ１９〜ステップＥ２７（ブロックＢ１９〜ブロックＢ２７）では、サンプリング手段５はさらに、第１および第２の現在の回転速度の合計Ｎ_１＋Ｎ_２と同期された第３サンプリング信号Ｓ３を使ってリアルタイムで時間振動信号Ｘ（ｔ）をサンプリングすることによって、第３同期振動信号ｘ_３（ｎ_ｔ）を直接生成するように構成されている。

ステップＥ１９〜ステップＥ２１では、第３サンプリング信号Ｓ３は、第１および第２サンプリング信号Ｓ１、Ｓ２の三角関数合成から処理手段１３によって再構成される。

実際にところ、ステップＥ１９（ブロックＢ１９）では、第１中間同期信号が生成され、ここで、周波数は第１の速度Ｎ_１および事前定義の最大ハーモニック比ｋｈ_３により定義される。具体的には、第１サンプリング信号（ステップＥ４、ブロックＢ４）から、正弦波サイン信号および周波数Ｎ１＊ｋｈ_３＊８を有する正弦波コサイン信号、すなわち、ｓｉｎ（８×Ｎ_１×ｋｈ３およびｃｏｓ８×Ｎ１×ｋｈ３が生成される。

同様に、ステップＥ２０（ブロックＢ２０）では、第２中間同期信号が生成され、ここで、周波数は第２の速度Ｎ_２および事前定義の最大ハーモニック比ｋｈ_３により定義される。具体的には、第２サンプリング信号（ステップＥ５、ブロックＢ５）から、正弦波サイン信号および周波数Ｎ２＊ｋｈ_３＊８を有する正弦波コサイン信号、すなわち、ｓｉｎ（８×Ｎ_２×ｋｈ_３）およびｃｏｓ（８×Ｎ_２×ｋｈ_３）が生成される。

ステップＥ２１では、それぞれ、信号ｓｉｎ（８×Ｎ_１×ｋｈ_３）×ｃｏｓ（８×Ｎ_２×ｋｈ_３）およびｃｏｓ（８×Ｎ_１×ｋｈ_３）×ｓｉｎ（８×Ｎ_２×ｋｈ_３）を形成するために、ステップＥ１９からのｓｉｎ（８×Ｎ_１×ｋｈ_３）とステップＥ２０からのｃｏｓ（８×Ｎ_２×ｋｈ_３）およびステップＥ１９からのｃｏｓ（８×Ｎ_１×ｋｈ_３）とステップＥ２０からのｓｉｎ（８×Ｎ_２×ｋｈ_３）の乗算が行われる（Ｂ２１１、Ｂ２１２）。ブロックＢ２１３では、後の方のこれら２つの信号が加算され、ｓｉｎ（８×ｋｈ_３×（Ｎ_１＋Ｎ_２））という形式を有する信号が形成される。この信号に基づいて、第３サンプリング信号Ｓ３が決定され、ここで、周波数は第１の速度Ｎ_１および第２の速度Ｎ_２の合計ならびに事前定義の最大ハーモニック比ｋｈ_３および事前定義のサンプリング比ｒ（この例では、ｒ＝８）により定義される。

モーター１１ａ、１１ｂの第１および第２シャフトが共回転の場合、サンプリング信号を生成するために、ブロックＢ２１３の加算を減算に置き換えることで十分であり、ここで、周波数は第１の速度Ｎ_１と第２の速度Ｎ_２間の差により定義されることに留意していただきたい。

ステップＥ２２（ブロックＢ２２）では、このサンプリング信号の立ち上がりエッジが取り出され、時間信号Ｘ（ｔ）をサンプリングするために方形信号が形成される。

実際のところ、ステップＥ２３（ブロックＢ２３１、Ｂ２３２）では、時間振動信号Ｘ（ｔ）は最初に、第３ローパスフィルターＢ２３１を使用してフィルター処理され、ここで、カットオフ周波数は取り出されるハーモニックｋｈ_３の最大周波数に依存している。あるいは、第３ローパスフィルターＢ２３１は第３サンプリング信号Ｓ３によって制御される。フィルター処理された振動信号Ｘ（ｔ）は次に、第３同期振動信号ｘ_３（ｎ_ｔ）を生成するため、第３サンプリング信号Ｓ３にしたがって第３非同期ＤＡＣ Ｂ２３２によりサンプリングされる。このようにして、信号ｘ_３（ｎ_ｔ）は回転速度Ｎ_１＋Ｎ_２に同期された離散的信号になる。

ステップＥ２４（ブロックＢ２４）では、第３同期振動信号ｘ_３（ｎ_ｔ）の事前定義の数の周期から構成される第３サンプルは、第３バッファＢ２４でバッファされ、ここで、時間長は最小ハーモニック比ｈ_３にしたがって決定される。第３バッファＢ２４は回転Ｎ１＋Ｎ２の各回転キューで始動される（ブロックＢ２４１）。

ステップＥ２５（ブロックＢ２５）では、計算手段１３は、回転速度Ｎ_１＋Ｎ_２に関して取り出されるハーモニックスのみの第３フーリエ係数を生成し、つまり、（ｓｉｎ（２πｎｋ）＋ｊｃｏｓ（２πｎｋ））／８×Ｎｈ、フーリエ解析の増分ｎｋは０＜ｎｋ＜ｋｈ_３×８−１を検証し、Ｎｈは計算されたハーモニックの数で、ここで、Ｎｈ＝１、２、．．．、ｋｈ_３であり、ｋｈ_３は回転速度Ｎ_１＋Ｎ_２について分析されるハーモニックの最高次である。

ステップＥ２６（ブロックＢ２６）では、第３フーリエ係数は、周波数信号Ｘ_３１、…Ｘ_３ｋｈ３（Ｅ２７、Ｂ２７）の第３グループを生成するために、第３同期振動信号ｘ_３（ｎ_ｔ）の第３サンプルを伴うマトリクスで乗算される。

本発明によるシステムまたは方法は、アンダーまたはオーバーサンプリング動作を使用せず、ＦＦＴ簡略化フーリエ変換計算を使用する。実際のところ、関連ハーモニックスを含む信号のみが、最低限の計算およびメモリーを使って、モーターのトラブルシューティングのために取り出される。さらに、トラッキングフィルターは使用されない。

このようにして、機載メモリーに必要な性能（ＲＡＭメモリー、計算速度）が少なくされる。さらに、誘発される過熱が少なくされ、動作範囲が増大される。

その上、周波数信号の第１、第２、および第３グループは、それぞれ、モーターの第１シャフト、第２シャフト、およびインターシャフトベアリングのトラブルシューティングに適している。

実際のところ、検出システム２１（図３を参照）は、同じものを分析するためにリアルタイムで、第１、第２、および第３グループの周波数信号を取り出す。検出システム２１は、リアルタイムでモーター７の状態を監視するため、例えば、周波数信号を他の信号と相関させたり、同じものを事前定義のしきい値と比較したりするための分析手段２３を備える。検出システムは、例えば、対応する関係したしきい値について、周波数信号の種々のハーモニックスの振幅の推移を監視する場合がある。したがって、しきい値を行き過ぎると、アラームまたは警告メッセージ３１が始動する場合がある。

あるいは、周波数信号の分析は、さらにフライト中の計算時間を最小限にするため、オフラインで実行される場合がある。

第１、第２、および第３グループの周波数信号はデータベースにフライトごとに保存され、時間経過によるモーター７の状態の推移を分析することができることは利点となる。

監視システムは特定のユニットまたは既存の電子ユニットの一部に統合されることができることに留意していただきたい。航空機の機載コンピューターまたはＥＭＵ（エンジン監視ユニット）タイプの航空機モーターに統合されたコンピューターの取得および処理手段が、本発明による振動信号の取得およびモーターのトラブルシューティングのためのシステムを動作させるために使用されることができることは利点となる。

Claims (9)

1. 回転モーター（７）をトラブルシューティングするために振動信号を取得するためのシステムであって、
   前記モーターの時間振動信号（Ｘ（ｔ））および前記モーターの少なくとも１つのシャフト（１１）の少なくとも１つの現在の回転速度（Ｎ（ｔ））を受信するための入力手段（３）と、
   前記少なくとも１つの現在の回転速度と同期された少なくとも１つのサンプリング信号（Ｓ）を使ってリアルタイムで前記時間振動信号（Ｘ（ｔ））をサンプリングして、対応する同期振動信号（ｘ（ｎ_ｔ））を生成するためのサンプリング手段（５）であって、前記サンプリング信号（Ｓ）が事前定義の最大ハーモニック比および事前定義のサンプリング比で構成されるサンプリング手段とを備えることを特徴とする、システム。
2. 前記同期振動信号の事前定義の数の周期を構成するサンプルをバッファリングするバッファ（１９）を備え、前記バッファの時間長は最少ハーモニック比にしたがって決定されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記バッファされたサンプルから、対応する現在の回転速度に比例した最小ハーモニックと周波数の複数のハーモニックスで周波数信号（Ｘ_１、…Ｘ_ｋｈ）を取り出すための計算手段（１５）を備えることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. 計算手段（１５）が取り出されるハーモニックスのみのフーリエ係数で、前記バッファされたサンプルを乗算することにより、前記周波数信号（Ｘ_１、…Ｘ_ｋｈ）を取り出すために構成されることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 入力手段（３）がそれぞれ、前記モーターの第１および第２シャフトに関連して、第１および第２の現在の回転速度（Ｎ_１（ｔ）、Ｎ_２（ｔ））を受信するように構成され、
   サンプリング手段（５、Ｂ８２、Ｂ９２）が、前記第１の現在の回転速度に同期された第１サンプリング信号（Ｓ１）、および前記第２の現在の回転速度に同期された第２サンプリング信号（Ｓ２）のそれぞれを使ってリアルタイムで前記時間信号（Ｘ（ｔ））をサンプリングすることによって、第１および第２同期振動信号（ｘ_１（ｎ_ｔ）、ｘ_２（ｎ_ｔ））を直接生成するよう構成されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシステム。
6. サンプリング手段（５、Ｂ２３２）が、前記第１および第２の現在の回転速度の合計または差と同期された第３サンプリング信号（Ｓ３）を使ってリアルタイムで前記時間振動信号をサンプリングすることによって、第３同期振動信号（ｘ_３（ｎ_ｔ））を直接生成するように構成され、前記第３サンプリング信号が前記第１および第２サンプリング信号の三角関数合成から再構成されていることを特徴する、請求項５に記載のシステム。
7. 最初に、それぞれバッファリングするための第１、第２、および第３バッファ（Ｂ１０、Ｂ１１、Ｂ２４）、前記第１同期振動信号（ｘ_１（ｎ_ｔ））の事前定義の数の周期から構成される第１サンプル、前記第２同期振動信号（ｘ_２（ｎ_ｔ））の事前定義の数の周期から構成される第２サンプル、ならびに前記第３同期振動信号（ｘ_３（ｎ_ｔ））の事前定義の数の周期から構成される第３サンプルを備え、計算手段が、前記第１、第２、および第３のバッファされたサンプルから、前記第１の現在の回転速度に比例する周波数での第１周波数信号（Ｘ_１１、…Ｘ_１ｋｈ）、前記第２の現在の回転速度に比例する周波数での第２周波数信号（Ｘ_１１、…Ｘ_１ｋｈ）、ならびに前記第１および第２の現在の回転速度の前記合計または差に比例する周波数での第３周波数信号（Ｘ_１１、…Ｘ_１ｋｈ）をそれぞれ取り出するように構成されることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の取得システムを備え、モーターの状態のトラブルシューティングを行うため、周波数信号を分析するための分析手段（２３）をさらに備えることを特徴とする、回転モーターを監視するためのシステム。
9. 回転モーターをトラブルシューティングするために振動信号を取得するための方法であって、
   前記モーターの時間振動信号（Ｘ（ｔ））および前記モーターの少なくとも１つのシャフトの少なくとも１つの現在の回転速度（Ｎ（ｔ））を受信するステップと、
   対応する同期振動信号（ｘ（ｎ_ｔ））を生成するために、前記少なくとも１つの現在の回転速度と同期された少なくとも１つのサンプリング信号（Ｓ）を使ってリアルタイムで前記時間振動信号をサンプリングし、前記サンプリング信号（Ｓ）が事前定義の最大ハーモニック比および事前定義のサンプリング比で構成されるステップとを備えることを特徴とする、方法。

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