BR102012001295A2 - Sensor probe for use on a sensor assembly and sensor assembly - Google Patents

Abstract

trata-se de uma sonda de sensor (202) para uso em um conjunto de sensores (11 0). a sonda de senso r inclui um emissor (206) configurado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço (224) a partir de pelo menos um sinal de micro-ondas e para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso (228), um conduto de dados (204) acoplado ao emissor; e um condutor terra (323) que se estende substancialmente em circunferência em torno do conduto de dados (204), sendo que o condutor terra é configurado para reduzir substancialmente a radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores.

Description

“SONDA DE SENSOR PARA USO EM UM CONJUNTO DE SENSORES E CONJUNTO DE SENSORES” Antecedentes Da Invenção As realizações descritas no presente documento se referem, em geral, a sistemas de energia e, mais particularmente, a uma sonda de sensor para uso em um conjunto de sensores e métodos de montagem da sonda de sensor.

Pelo menos alguns sistemas de geração de energia conhecidos incluem pelo menos um componente que pode se tornar perigoso ou desgastado ao longo do tempo. Por exemplo, pelo menos alguns sistemas de geração de energia conhecidos incluem máquinas, como turbinas, que incluem componentes como, mancais, engrenagens e/ou lâminas de rotor que se desgastam ao longo do tempo. A operação continuada com um componente desgastado pode causar danos adicionais a outros componentes ou pode levar a uma falha prematura do componente ou sistema.

Para detectar danos do componente dentro de máquinas, a operação de pelo menos algumas máquinas conhecidas é monitorada com um sistema de monitoramento. Pelo menos alguns sistemas de monitoramento conhecidos usam conjuntos de sensores que podem incluir sensores de aproximação e/ou sondas de sensor que usam emissores de micro-ondas para medir uma vibração e/ou uma posição relativa de um componente de máquina. Mais especificamente, dentre de pelo menos algumas sondas de sensor conhecidas, um emissor é usado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço a partir de pelo menos um sinal de micro-ondas. O componente de máquina pode ser medido e/ou monitorado quando o componente de máquina interage com o campo eletromagnético de propagação de avanço. Mais especificamente, um carregamento é induzido ao emissor pela interação entre o componente e o campo eletromagnético de propagação de avanço. Dentro de tais sistemas, a sonda de sensor é acoplada via um conduto de dados a um dispositivo de processamento de sinal que gera uma mediação de aproximação com base no carregamento induzido ao emissor.

Embora tais conjuntos de sensores sejam geralmente capazes de fornecer medições de aproximação razoavelmente precisas, o conduto que conecta vários componentes do conjunto de sensores pode emitir pequenas quantidades de radiação eletromagnética. Por exemplo, o emissor gera pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso. Para tal, a radiação eletromagnética é emitida a partir do emissor e, desse modo, o conjunto de sensores emite radiação eletromagnética coo consequência de correntes estranhas que são canalizadas através do conjunto. Quando os níveis de impedância variam entre o emissor, o conduto de dados e o dispositivo de processamento de sinal, pelo menos uma corrente de modo comum é gerada e canalizada entre os componentes. Além disso, a variação nos níveis de impedância dos componentes resulta em um potencial eletromagnético que é transmitido ao conduto fazendo com que o conduto radie ondas eletromagnéticas. A emissão de tal radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores faz com que a energia no interior do conjunto de sensores seja substancialmente reduzida, o que resulta na resistência de sinal gerada pelo emissor a ser reduzido. A resistência de sinal reduzida limita adversamente a precisão do conjunto de sensores.

Breve Descrição Da Invenção Em uma realização, é fornecido um método de montagem de uma sonda de sensor para uso em um conjunto de sensores. O método inclui fornecer um emissor configurado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço a partir de pelo menos um sinal de micro-ondas e para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso. Um conduto de dados é acoplado ao emissor. Além disso, é fornecido um condutor terra que se estende substancialmente em circunferência em torno do conduto de dados. O condutor terra é configurado para reduzir substancialmente a radiação eletromagnética dentro do conjunto de sensores.

Em outra realização, é fornecida uma sonda de sensor para uso em um conjunto de sensores. A sonda de sensor inclui um emissor que é configurado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço a partir de pelo menos um sinal de micro-ondas. O emissor é também configurado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso. A sonda de sensor inclui um conduto de dados que é acoplado ao emissor. Além disso, a sonda de sensor inclui um condutor terra que se estende substancialmente em circunferência em torno do conduto de dados. O condutor terra é configurado para reduzir substancialmente a radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores.

Em ainda outra realização, é fornecido um conjunto de sensores. O conjunto de sensores inclui pelo menos uma sonda de sensor que inclui um emissor que é configurado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço a partir de pelo menos um sinal de micro-ondas. O emissor também é configurado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso. A sonda de sensor inclui um conduto de dados que é acoplado ao emissor. Além disso, a sonda de sensor inclui um condutor terra que se estende substancialmente em circunferência em torno do conduto de dados. O condutor terra é configurado para reduzir substancialmente a radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores. Além disso, o conjunto de sensores inclui um dispositivo de processamento de sinal que está acoplado à sonda de sensor. O dispositivo de processamento de sinal é configurado para gerar uma medição de aproximação com base no carregamento induzido ao emissor.

Breve Descrição Dos Desenhos A Figura 1 é um diagrama em bloco de um sistema de energia exemplificador; A Figura 2 é um diagrama em bloco de um conjunto de sensores exemplificador que pode ser usado com o sistema de energia mostrado na Figura 1; A Figura 3 é uma vista em seção transversal de uma sonda de sensor exemplificadora que pode ser usada com o conjunto de sensores mostrado na Figura 2 e levado ao longo da área 3; e A Figura 4 é um fluxograma de um método de montagem exemplificador da sonda de sensor mostrada na Figura 3.

Descrição Detalhada Da Invenção Os métodos e aparelhos exemplificadores descritos no presente documento superam pelo menos algumas desvantagens associadas aos conjuntos de sensores conhecidos usados nos componentes e/ou sistemas de monitoramento. Em particular, as realizações descritas no presente documento fornecem um conjunto de sensores que inclui uma sonda de sensor que facilita substancialmente a redução da radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores, tal que a resistência de sinal seja mantida. A sonda de sensor inclui um condutor terra que se estende substancialmente em circunferência em torno de um conduto de dados acoplado a um emissor. Pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso gerado pelo emissor é refletido sobre o condutor terra para interagir com um campo eletromagnético de propagação de avanço gerado pelo emissor. Essa interação entre os campos eletromagnéticos de propagação de avanço e retrocesso reduz substancialmente a radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores. Além disso, o condutor terra também canaliza correntes estranhas, como correntes de modo comum geradas pelo emissor e/ou o conduto de dados, para a terra, a fim de facilitar a redução da radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores. A Figura 1 mostra um sistema de energia exemplificador 100 que inclui uma máquina 102. Na realização exemplificadora, a máquina 102 pode ser, mas não se limita a apenas ser, uma turbina eólica, uma turbina hidroelétrica, uma turbina a gás ou um compressor. De modo alternativo, a máquina 102 pode ser qualquer outra máquina usada em um sistema de energia. Na realização exemplificadora, a máquina 102 gira uma haste de acionamento 104 acoplada a uma carga 106, como um gerador.

Na realização exemplificadora, a haste de acionamento 104 é pelo menos parcialmente suportada por um ou mais mancais (não mostrados) alojados no interior da máquina 102 e/ou no interior da carga 106. De modo alternativo ou adicionalmente a, os mancais podem ser alojados no interior de uma estrutura de suporte separada 108, como uma caixa de engrenagem, ou no interior de qualquer outra estrutura ou componente que permita que o sistema de energia 100 funcione conforme descrito no presente documento.

Na realização exemplificadora, o sistema de energia 100 inclui pelo menos um conjunto de sensores 110 que mede e/ou monitora pelo menos uma condição de operação da máquina 102, da haste de acionamento 104, da carga 106 e/ou de qualquer outro componente do sistema de energia 100. Mais especificamente, na realização exemplificadora, o conjunto de sensores 110 é um conjunto de sensores de aproximação 110 que está posicionado muito próximo à haste de acionamento 104 para uso na medição e/ou monitoramento de uma distância (não mostrada na Figura 1) definida entre a haste de acionamento 104 e o conjunto de sensores 110. De modo alternativo, o conjunto de sensores 110 pode ser qualquer tipo de conjunto de sensores para medir e/ou monitorar qualquer outro parâmetro de máquina 102 e que permita que o sistema 100 funcione conforme descrito no presente documento.

Na realização exemplificadora, o conjunto de sensores 110 usa sinais de micro-ondas para medir a proximidade de um componente de sistema de energia 100 com relação ao conjunto de sensores 110. Conforme usado no presente documento, o termo “micro-ondas” se refere a um sinal ou a um componente que recebe e/ou transmite sinais que têm uma ou mais frequências entre cerca de 300 mega-hertz (MHz) e cerca de 300 giga-hertz (GHz). De modo alternativo, o conjunto de sensores 110 pode medir e/ou monitorar qualquer outro componente do sistema de energia 100 e/ou pode ser qualquer outro conjunto de sensores ou transdutores que permita que o sistema de energia 100 funcione conforme descrito no presente documento. Além disso, na realização exemplificadora, cada conjunto de sensores 110 é posicionado em qualquer localização dentro do sistema de energia 100. Além disso, na realização exemplificadora, pelo menos um conjunto de sensores 110 é acoplado a um sistema diagnóstico 112 para uso em processamento e/ou análise de um ou mais sinais gerados pelos conjuntos de sensores 110.

Durante a operação, na realização exemplificadora, a operação de máquina 102 pode fazer com que um ou mais componentes de sistema de energia 100, como haste de acionamento 104, alterem uma posição relativa com relação a pelo menos um conjunto de sensores 110. Por exemplo, as vibrações podem ser induzidas a componentes e/ou os componentes podem se expandir ou se contrair na medida em que uma temperatura de operação no interior do sistema de energia 100 altera. Na realização exemplificadora, os conjuntos de sensores 110 medem e/ou monitoram a aproximação, como uma aproximação estática e/ou de vibração e/ou a posição relativa dos componentes em relação a cada conjunto de sensores 110, e transmitem um sinal representativo da aproximação medida e/ou posição dos componentes (doravante no presente documento chamado de um “sinal de medição de aproximação”) para o sistema diagnóstico 112 para o processamento e/ou análise. A Figura 2 é um diagrama esquemático de um conjunto de sensores exemplificador 110 que pode ser usado com o sistema de energia 100 (mostrado na Figura 1). Na realização exemplificadora, o conjunto de sensores 110 inclui um dispositivo de processamento de sinal 200 e uma sonda de sensor 202 que é acoplada ao dispositivo de processamento de sinal 200 via um conduto de dados ou de sinal 204. Além disso, na realização exemplificadora, a sonda 202 inclui um emissor 206 que é acoplado a e/ou posicionado no interior de um alojamento de sonda 208. Mais especificamente, na realização exemplificadora, a sonda 202 é uma sonda de sensor de microondas 202 que inclui um emissor de micro-ondas 206. Como tal, na realização exemplificadora, o emissor 206 tem pelo menos uma frequência ressonante que está no interior de uma faixa de frequência de micro-ondas. Mais especificamente, na realização exemplificadora, o emissor 206 está operando em uma frequência de 3,3 GHz. De modo alternativo, o emissor 206 pode operar em qualquer outro nível de frequência que permita que o conjunto de sensores 110 e o sistema 100 funcionem conforme descrito no presente documento.

Na realização exemplificadora, o dispositivo de processamento de sinal 200 inclui um dispositivo de acoplamento direcional 210 acoplado a um detector de energia de transmissão 212, a um detector de energia de recepção 214 e a um dispositivo de condicionamento de sinal 216. Além disso, na realização exemplificadora, o dispositivo de condicionamento de sinal 216 inclui um gerador de sinal 218, um subtrator 220 e um linearizador 222. O emissor 206 emite pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço 224 quando um sinal de micro-ondas é transmitido através do emissor 206. Além disso, na realização exemplificadora, o emissor 206 emite pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228. Além disso, o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 também pode ser gerado quando o campo eletromagnético de propagação de avanço 224 interage com um objeto, como uma haste de acionamento 104 ou outro componente da máquina 102 (mostrado na Figura 1) e/ou do sistema de energia 100.

Durante a operação, na realização exemplificadora, o gerador de sinal 218 gera pelo menos um sinal elétrico com uma frequência de microondas (doravante no presente documento chamado de um “sinal de microondas”) que é igual ou aproximadamente igual à frequência ressonante do emissor 206. O gerador de sinal 218 transmite o sinal de micro-ondas para o dispositivo de acoplamento direcional 210. O dispositivo de acoplamento direcional 210 transmite o sinal de micro-ondas para o detector de energia de transmissão 212 e para o emissor 206. À medida que o sinal de micro-ondas é transmitido através do emissor 206, o campo eletromagnético de propagação de avanço 224 é emitido a partir do emissor 206 e para fora do alojamento de sonda 208. Se um objeto, como uma haste de acionamento 104 ou outro componente da máquina 102 (mostrado na Figura 1) e/ou do sistema de energia 100 entrar e/ou alterar uma posição relativa no interior do campo eletromagnético de propagação de avanço 224, um acoplamento eletromagnético pode ocorrer entre o objeto e o campo 224. Mais especificamente, devido à presença do objeto no interior do campo eletromagnético 224 e/ou devido ao movimento do objeto, o campo eletromagnético 224 pode ser rompido, por exemplo, devido a uma indução e/ou efeito capacitivo induzido no interior do objeto, que pode fazer com que pelo menos uma porção do campo eletromagnético 224 seja acoplada indutiva e/ou capacitivamente ao objeto como uma corrente elétrica e/ou carga. Em tal exemplo, o emissor 206 é dessintonizado (isto é, uma frequência ressonante do emissor 206 é reduzida e/ou alterada) e um carregamento é induzido ao emissor 206. O carregamento induzido ao emissor 206 faz com que uma reflexão do sinal de micro-ondas (doravante no presente documento chamado como um “sinal de carregamento dessintonizado”) seja transmitida através do conduto de dados 204 para o dispositivo de acoplamento direcional 210.

Além disso, o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 que é emitido do emissor 206 resulta na radiação eletromagnética (isto é, ondas eletromagnéticas) que é emitida da sonda e no interior do conjunto de sensores 110. Adicionalmente, quando o carregamento é induzido ao emissor 206, o emissor 206 tem um nível de impedância que varia levemente tanto a partir do conduto de dados 204 quanto do dispositivo de processamento de sinal 200. Além disso, o nível de impedância do conduto de dados 204 varia levemente a partir do nível de impedância do dispositivo de processamento de sinal 200. Mais especificamente, na realização exemplificadora, o nível de impedância do emissor é de aproximadamente 50 Ohms, o nível de impedância do conduto de dados 204 é de aproximadamente 47 Ohms e o nível de impedância do dispositivo de processamento de sinal 200 é de aproximadamente 49 Ohms. De modo alternativo, os níveis de impedância para o emissor 206, conduto de dados 204 e dispositivo de processamento de sinal 200 podem ser qualquer nível que permita que o conjunto 110 e o sistema 100 funcionem conforme descrito no presente documento. Como um resultado da variação nos níveis de impedância, as correntes estranhas são geradas pelo emissor 206 e/ou conduto de dados 204. Mais especificamente, na realização exemplificadora, as correntes estranhas geradas pelo emissor 206 e/ou conduto de dados 204 incluem pelo menos uma corrente de modo comum. Além disso, na realização exemplificadora, o sinal de carregamento dessintonizado tem uma amplitude de energia inferior e/ou uma fase diferente do que a amplitude de energia e/ou a fase do sinal de micro-ondas. Além disso, na realização exemplificadora, a amplitude de energia do sinal de carregamento dessintonizado é dependente da aproximação do objeto em relação ao emissor 206. O dispositivo de acoplamento direcional 210 transmite o sinal de carregamento dessintonizado para o detector de energia de recepção 214.

Na realização exemplificadora, o detector de energia de recepção 214 determina uma quantidade de energia com base em, e/ou contida no interior de, o sinal de carregamento dessintonizado e transmite um sinal representativo da energia do sinal de carregamento dessintonizado para o dispositivo de condicionamento de sinal 216. Além disso, o detector de energia de transmissão 212 determina uma quantidade de energia com base em, e/ou contida no interior de, o sinal de micro-ondas e transmite um sinal representativo da energia do sinal de micro-ondas para o dispositivo de condicionamento de sinal 216. Na realização exemplificadora, o subtrator 220 recebe a energia do sinal de micro-ondas e a energia do sinal de carregamento dessintonizado e calcula uma diferença entre a energia do sinal de micro-ondas e a energia do sinal de carregamento dessintonizado. O subtrator 220 transmite um sinal representativo da diferença calculada (doravante no presente documento chamada de um “sinal de diferença de energia”) para o linearizador 222. Na realização exemplificadora, uma amplitude do sinal de diferença de energia é proporcional, como inversa ou exponencialmente proporcional, a uma distância 226 definida entre o objeto, como uma haste de acionamento 104 no interior do campo eletromagnético 224, e a sonda 202 e/ou emissor 206 (isto é, distância 226 é conhecida como a aproximação do objeto). Dependendo das características do emissor 206, como, por exemplo, a geometria do emissor 206, a amplitude do sinal de diferença de energia pode pelo menos parcialmente exibir uma relação não linear com relação à aproximação do objeto.

Na realização exemplificadora, o linearizador 222 transforma o sinal de diferença de energia em um sinal de saída de voltagem (isto é, a “medição de aproximação sinal”) que exibe uma relação substancialmente linear entre a aproximação do objeto e a amplitude do sinal. Além disso, na realização exemplificadora, o linearizador 222 transmite a medição de aproximação sinal para o sistema diagnóstico 112 (mostrado na Figura 1) com um fator de escala que é adequado para o processamento e/ou análise no interior do sistema diagnóstico 112. Na realização exemplificadora, a medição de aproximação sinal tem um fator de escala de volts por milímetro. De modo alternativo, a medição de aproximação sinal pode ter qualquer outro fator de escala que permite que o sistema diagnóstico 112 e/ou sistema de energia 100 funcionem conforme descrito no presente documento. A Figura 3 é uma vista em seção transversal de sonda 202 e alojamento de sonda 208 levada ao longo da área 3 (mostrada na Figura 2). Na realização exemplificadora, o alojamento de sonda 208 inclui uma tampa de sonda 300, uma luva interna 302 e uma luva externa 304. Uma cavidade substancialmente cilíndrica 306 é pelo menos parcialmente definida pela tampa 300, luva interna 302 e luva externa 304. Mais especificamente, a tampa de sonda 300, luva interna 302 e luva externa 304 são, cada uma, substancialmente ocas, tal que a cavidade 306 seja pelo menos parcialmente definida pela tampa de sonda 300, luva interna 302 e luva externa 304 quando o alojamento de sonda 208 é montado. Além disso, na realização exemplificadora, um material absorvente eletromagnético 307 é aplicado na cavidade 306. Mais especificamente, na realização exemplificadora, o material absorvente eletromagnético 307 é aplicado através pelo menos de uma porção de luva interna 302. Na realização exemplificadora, material absorvente eletromagnético 307 é aplicada na luva interna 302 via um adesivo. De modo alternativo, material absorvente de material eletromagnético 302 pode ser aplicado em e/ou impregnado sobre a luva interna 302 usando qualquer modo conhecido na técnica que permita que a sonda 202 e/ou conjunto de sensores 110 (mostrados nas Figuras 1 e 2) funcionem conforme descrito no presente documento.

Na realização exemplificadora, a tampa de sonda 300 inclui uma parede de extremidade substancialmente cilíndrica 308 que tem uma superfície a jusante 310 e uma superfície a montante oposta 312. A tampa de sonda 300 também inclui uma parede lateral substancialmente anular 314 que circunscreve a superfície a jusante 310. A parede lateral 314 inclui uma superfície externa 316 e uma superfície interna oposta 318 que define pelo menos parcialmente a cavidade 306. Na realização exemplificadora, a tampa de sonda 300 é substancialmente simétrica em relação a um eixo geométrico de linha central 320 que se estende através do alojamento de sonda 208 quando o alojamento de sonda 208 é montado. Mais especificamente, a parede lateral 314 é separada substancialmente de modo equidistante em torno do eixo geométrico de linha central 320.

Na realização exemplificadora, a tampa de sonda 300 inclui uma porção rosqueada 322 que circunscreve a superfície interna 318. A tampa de sonda 300, na realização exemplificadora, é fabricada a partir de um material de policetona, como poliéter éter cetona (PEEK) e/ou qualquer outro material termoplástico que permite que a tampa de sonda 300 seja posicionada no interior de um ambiente industrial e/ou no interior da máquina 102 sem degradação substancial durante a operação do sistema de energia 100 (ambos mostrados na Figura 1). De modo alternativo, a tampa de sonda 300 pode ser fabricada a partir de qualquer outro material e/ou composto que permite que a sonda 202 funcione conforme descrito no presente documento.

Na realização exemplificadora, um condutor terra 323 é posicionado no interior da cavidade 306 e posicionado a uma distância 360 do emissor 206. Na realização exemplificadora, a posição do condutor terra 323 é ajustável tal que a distância 360 possa variar. Além disso, na realização exemplificadora, o condutor terra 323 é um plano de terra substancialmente anular e é posicionado entre luva externa 304 e conduto de dados 204, no interior da cavidade 306, tal que o condutor terra 323 define pelo menos parcialmente pelo menos uma porção da cavidade 306. Mais especificamente, a luva externa 304 é posicionada em torno do condutor terra 323, e o condutor terra 323 é posicionado em torno do conduto de dados 204. Além disso, na realização exemplificadora, o condutor terra 323 se estende substancialmente em circunferência em torno do conduto de dados 204. Na realização exemplificadora, o condutor terra 323 é acoplado a um elemento ou material condutivo (não mostrado) no interior da luva externa 304 e/ou no interior do conduto de dados 204 que permite que a corrente seja transmitida do condutor terra 323 para a terra. O condutor terra 323, na realização exemplificadora, é fabricado a partir de qualquer material metálico que permite que o condutor terra 323 absorva a corrente e transmita a corrente para a terra.

Além disso, na realização exemplificadora, o condutor terra 323 inclui uma superfície a montante 327 e uma superfície a jusante 329 que é separada a uma distância predeterminada 331 da superfície a montante 327. Na realização exemplificadora, a distância 331 é menor do que aproximadamente 0,25 cm (0,10 polegadas). De modo alternativo, a distância 331 pode ser selecionada para ser qualquer comprimento que permite que a sonda 202 e/ou conjunto 110 funcione conforme descrito no presente documento. Além disso, na realização exemplificadora, o material absorvente eletromagnético 307 é aplicado através do condutor terra 323. Na realização exemplificadora, o material absorvente eletromagnético 307 é aplicado ao condutor terra 323 via um adesivo. De modo alternativo, o material absorvente de material eletromagnético 307 pode ser aplicado em e/ou impregnado sobre o condutor terra 323 usando qualquer modo conhecido na técnica que permite que a sonda 202 e/ou conjunto 110 funcione conforme descrito no presente documento. Além disso, em algumas realizações, o condutor terra 323 pode ser acoplado à luva externa de sonda 304 e/ou ao conduto de dados 204 via soldagem, brasagem e/ou via um acoplamento rosqueado. De modo alternativo, o condutor terra 323 pode ser formado integralmente com a luva 304 e/ou conduto 204.

Na realização exemplificadora, a luva interna 302 é anular e é dimensionada para ser pelo menos parcialmente recebida no interior da tampa de sonda 300. A luva interna 302 inclui uma superfície externa 324 e uma superfície interna oposta 325. Na realização exemplificadora, a luva interna 302 inclui uma porção rosqueada 326 que circunscreve a superfície externa 324. A porção rosqueada 326 coopera com a tampa de sonda porção rosqueada 322 a fim de permitir que a tampa de sonda 300 e a luva interna 302 acoplem uma à outra de forma rosqueada. Na realização exemplificadora, a luva interna 302 é fabricada a partir de um material substancialmente não condutivo, como um material termoplástico ou qualquer outro material plástico. Como tal, a luva interna 302 facilita o isolamento eletromagnético do emissor 206 a partir da luva externa 304 e/ou a partir de qualquer porção da máquina 102 que seja adjacente à sonda 202. De modo alternativo, a luva interna 302 pode ser fabricada a partir de qualquer material e/ou composto que permita que a sonda 202 funcione conforme descrito no presente documento. A luva externa 304, na realização exemplificadora, é anular e é dimensionada para receber pelo menos parcialmente a luva interna 302 na mesma. A luva externa 304 inclui uma superfície interna 328 e uma superfície externa oposta 330. Na realização exemplificadora, a luva externa 304 inclui uma porção rosqueada interna 332 que circunscreve a superfície interna 328, e uma porção rosqueada externa 334 que circunscreve a superfície externa 330. A porção rosqueada interna 332 coopera com a porção rosqueada da luva interna 326 para permitir que a luva interna 302 seja acoplada rosqueadamente pelo menos parcialmente no interior da luva externa 304. A porção rosqueada externa 334 é dimensionada e conformada para cooperar com um orifício rosqueado (não mostrado) formado no interior de uma máquina, como máquina 102. Como tal, quando a sonda 202 é montada, a sonda 202 pode ser acoplada de modo rosqueado no interior da máquina 102, tal que a sonda 202 seja posicionada próxima a um componente de máquina a ser medido e/ou monitorado. De modo alternativo, a luva externa 304 pode ser fabricada substancialmente de maneira lisa e/ou pode não incluir a porção rosqueada externa 334, tal que a sonda 202 e/ou luva externa 304 sejam acoplados à máquina 102 via um ou mais pinos, bráquetes e/ou qualquer outro mecanismos de acoplamento que permita que o sistema de energia 100 (mostrado na Figura 1) funcione conforme descrito no presente documento. Além disso, na realização exemplificadora, o condutor terra 323 é acoplado à superfície interna 328.

Na realização exemplificadora, um conjunto de emissor 336 é posicionado no interior do alojamento de sonda 208 para formar a sonda 202. Mais especificamente, na realização exemplificadora, no interior do conjunto de emissor 336, o emissor 206 é acoplado a um corpo emissor 338. O corpo emissor 338 inclui uma superfície a jusante 340 e uma superfície a montante oposta 342. Na realização exemplificadora, o corpo emissor 338 é uma placa de circuito impresso substancialmente plana (PCB) e o emissor 206 inclui um ou mais traços e/ou outros condutos (não mostrados) que são formados integralmente com e/ou acoplados a, uma superfície a jusante do corpo emissor 340. De modo alternativo, o emissor 206 e/ou corpo emissor 338 pode ter qualquer outra construção e/ou configuração que permite que a sonda 202 funcione conforme descrito no presente documento. Além disso, na realização exemplificadora, o material absorvente eletromagnético 307 é aplicado através do corpo emissor 338. Mais especificamente, o material absorvente eletromagnético 307 é aplicado através da superfície a jusante 340 do corpo emissor. Na realização exemplificadora, o material absorvente eletromagnético 307 é aplicado na superfície a jusante 340 do corpo emissor via um adesivo. De modo alternativo, o material absorvente de material eletromagnético 307 pode ser aplicado em e/ou impregnado sobre a superfície a jusante 340 do corpo emissor usando qualquer modo conhecido na técnica que permita que a sonda 202 e/ou conjunto 110 funcione conforme descrito no presente documento.

Um dispositivo de acoplamento 344 acopla o corpo emissor 338 e o emissor 206 a um conduto de dados ou de sinal, como ao conduto de dados 204 para uso na transmissão e recebimento de sinais para e a partir do dispositivo de processamento de sinal 200 (mostrado na Figura 2). Na realização exemplificadora, o dispositivo de acoplamento 344 inclui um ou mais pinos, bráquetes, soldas e/ou qualquer outro mecanismo de acoplamento que permita que o conjunto de emissor 336 funcione conforme descrito no presente documento. De modo alternativo, o conduto de dados 204 pode ser formado integralmente com o emissor 206, corpo emissor 338 e/ou dispositivo de processamento de sinal 200.

Na realização exemplificadora, em operação, a tampa de sonda 300 é posicionada de modo que a superfície a montante 312 esteja voltada para o objeto a ser medido e/ou monitorado e a superfície a jusante 310 esteja voltada para o condutor terra 323. Como tal, quando o campo eletromagnético de propagação de avanço 224 (mostrado na Figura 2) é gerado pelo emissor 206, o campo 224 se estende para fora a partir da superfície a montante do corpo emissor 342 e o campo de propagação de retrocesso 228 se estende para fora a partir da superfície a jusante 340 do corpo emissor em direção ao condutor terra 323.

Além disso, durante a operação, o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 resulta na radiação eletromagnética (isto é, ondas eletromagnéticas) a ser emitida no interior do conjunto de sensores 110. Adicionalmente, quando o carregamento é induzido ao emissor 206, a variação em níveis de impedância entre o emissor 206, conduto de dados 204 e dispositivo de processamento de sinal 200 (mostrado na Figura 2) resulta em correntes estranhas que são geradas pelo emissor 206 e/ou conduto de dados 204. Mais especificamente, na realização exemplificadora, as correntes estranhas que são geradas pelo emissor 206 e/ou conduto de dados 204 incluem pelo menos uma corrente de modo comum.

Na realização exemplificadora, quando o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 é emitido, o campo 228 é refletido a partir do condutor terra 323, tal que o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 interaja com o campo eletromagnético de propagação de avanço 224. Além disso, a interação entre o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 e o campo eletromagnético de propagação de avanço 224 é dependente da distância 360. Na realização exemplificadora, quanto maior for o valor para a distância 360, menor será a interação existente entre o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 e o campo eletromagnético de propagação de avanço 224. Mais especificamente, por exemplo, se a distância 360 for substancialmente igual a um quarto de comprimento de onda para o sinal de carregamento dessintonizado em uma frequência de operação de 3,3 GHz, então, haverá menor interação entre o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 e o campo eletromagnético de propagação de avanço 224. Além disso, na realização exemplificadora, a interação permite que o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 seja substancialmente reduzido. Além disso, uma porção do campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 que não é refletido do condutor terra 323 é absorvida pelo material absorvente eletromagnético 307 que é aplicado no condutor terra 323.

Como um resultado, a radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores 110 (mostrado na Figura 2) e/ou no interior da sonda 202 é substancialmente reduzida. Mais especificamente, na realização exemplificadora, a resistência e a amplitude do campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 são substancialmente reduzidas. Além disso, na realização exemplificadora, visto que o campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 é substancialmente reduzido, a resistência do campo eletromagnético de propagação de avanço 224 é concentrada em uma faixa estreita. Adicionalmente à redução de modo substancial do campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228, a corrente de modo comum que é gerada pelo emissor 206 e/ou conduto de dados 204 é absorvida pelo condutor terra 323. O condutor terra 323 transmite a corrente de modo comum para a terra, tal que a radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores e/ou no interior da sonda 202 seja adicional e substancialmente reduzida. A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um método exemplificador 400 de montagem de uma sonda de sensor, como uma sonda de sensor 202 (mostrada nas Figuras 1 e 2). Um emissor 206 (mostrado na Figura 2) é fornecido 402, sendo que o emissor 206 é configurado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço 224 (mostrado na Figura 2) a partir de pelo menos um sinal de micro-ondas e para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso 228 (mostrado na Figura 2). Um conduto de dados 204 (mostrado nas Figuras 2 e 3) é acoplado 404 ao emissor 206. Um condutor terra 323 (mostrado na Figura 3) que se estende substancialmente em circunferência ao redor do conduto de dados 204 é fornecido 406, em que o condutor terra 323 é configurado para reduzir substancialmente a radiação eletromagnética no interior de um conjunto de sensores 110 (mostrado nas Figuras 1 e 2). Além disso, um corpo emissor 338 (mostrado na Figura 3) é acoplado 408 ao emissor 206.

Quando comparada com sondas de sensor conhecidas, a sonda de sensor exemplificadora descrita no presente documento facilita substancialmente a redução da radiação eletromagnética no interior de um conjunto de sensores com a finalidade de manter uma resistência de sinal no mesmo. Em particular, a sonda de sensor descrita no presente documento é configurada de modo que pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso gerado pelo emissor seja refletido para interagir com um campo eletromagnético de propagação de avanço gerado pelo emissor. Essa interação facilita substancialmente a redução da radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores. Além disso, no interior do conjunto de sensores descrito no presente documento, as correntes estranhas, como correntes de modo comum geradas pelo emissor e/ou o conduto de dados são canalizadas para a terra. A canalização de tais correntes estranhas para a terra também facilita na redução de modo substancial da radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores.

As realizações exemplificadoras de um conjunto de sensores e métodos para a redução da radiação eletromagnética são descritos acima e detalhes. Os métodos e conjunto de sensores não são limitados às realizações específicas descritas no presente documento, mas, especialmente, os componentes do conjunto de sensores e/ou etapas dos métodos podem ser utilizados independente e separadamente de outros componentes e/ou etapas descritas no presente documento. Por exemplo, o conjunto de sensores também pode ser usado em combinação com outros métodos e sistemas de medição, e não se limitam à prática apenas com o sistema de energia como descrito no presente documento. De preferência, a realização exemplificadora pode ser implantada e utilizada em conexão com muitas outras aplicações de medição e/ou monitoramento.

Embora os recursos específicos de várias realizações da invenção possam ser mostrados em alguns desenhos e não em outros, isto é apenas por conveniência. De acordo com os princípios da invenção, qualquer recurso de um desenho pode ser referenciado e/ou reivindicado em combinação com qualquer recurso de qualquer outro desenho.

Essa descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo e também para permitir que qualquer pessoa versada na técnica pratique a invenção, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que possam vir a ocorrer àqueles versados na técnica. Esses outros exemplos têm por objetivo estar incluídos no escopo das reivindicações caso tenham elementos estruturais que não se difiram da linguagem literal das reivindicações, ou caso incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais a partir da linguagem literal das reivindicações.

Reivindicações

Claims (10)

1. SONDA DE SENSOR (202) PARA USO EM UM CONJUNTO DE SENSORES (110), sendo que a dita sonda de sensor compreende: um emissor (206) configurado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço (224) a partir de pelo menos um sinal de micro-ondas e para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso (228); um conduto de dados (204) acoplado ao dito emissor; e um condutor terra (323) que se estende substancialmente em circunferência em torno do dito conduto de dados (204), sendo que o dito condutor terra é configurado para reduzir substancialmente a radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores.

2. SONDA DE SENSOR (202), de acordo com a reivindicação 1, em que o dito condutor terra (323) é configurado adicionalmente para refletir o pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso (228) para interagir com o pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço (224).

3. SONDA DE SENSOR (202), de acordo com a reivindicação 1, em que o dito condutor terra (323) é configurado adicionalmente para canalizar pelo menos uma corrente de modo comum para a terra, sendo que a pelo menos uma corrente de modo comum é gerada por pelo menos um dentre o dito emissor (206) e o dito conduto de dados (204).

4. SONDA DE SENSOR (202), de acordo com a reivindicação 1, em que o pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso (228) interage com o pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço (224), tal que pelo menos uma dentre a resistência e a amplitude do pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso seja substancialmente reduzida.

5. SONDA DE SENSOR (202), de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente um corpo emissor (338) acoplado ao dito emissor (206), em que o dito corpo emissor compreende um material absorvente eletromagnético (3070 aplicado no mesmo.

6. SONDA DE SENSOR (202), de acordo com a reivindicação 1, em que o dito condutor terra (323) é fabricado a partir de um material metálico.

7. SONDA DE SENSOR (202), de acordo com a reivindicação 1, em que o dito condutor terra (323) compreende um material absorvente eletromagnético (307) aplicado no mesmo.

8. SONDA DE SENSOR (202) de acordo com a reivindicação 1, em que o dito condutor terra (323) compreende uma superfície a montante (327) e uma superfície a jusante (329) separada por uma distância predeterminada (331) da dita superfície a montante.

9. CONJUNTO DE SENSORES (110) que compreende: pelo menos uma sonda de sensor (202) que compreende: um emissor (206) configurado para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço (224) a partir de pelo menos um sinal de micro-ondas e para gerar pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso (228); um conduto de dados (204) acoplado ao dito emissor; e um condutor terra (323) que se estende substancialmente em circunferência em torno do dito conduto de dados, sendo que o dito condutor terra é configurado para reduzir substancialmente a radiação eletromagnética no interior do conjunto de sensores; e um dispositivo de processamento de sinal (200) acoplado à dita pelo menos uma sonda de sensor, sendo que o dito dispositivo de processamento de sinal é configurado para gerar uma medida de aproximação com base em um carregamento induzido ao dito emissor.

10. CONJUNTO DE SENSORES (110), de acordo com a reivindicação 9, em que o dito condutor terra (323) é configurado adicionalmente para refletir o pelo menos um campo eletromagnético de propagação de retrocesso (228) para interagir com o pelo menos um campo eletromagnético de propagação de avanço (224).