CN101271019A - 振动感应电源管理的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明一方面提供了一种用于振动感应的方法。该方法包括降电至少一用于记录振动数据所需的电子部件；降电用于实现该方法一个或多个步骤的处理器；测量机器在要选择的频率带的振动电平；比较所测量振动电平与一用户选择的参考振动电平；以及如所测量振动电平高于或等于参考振动电平，加电处理器。在另一方面，本发明提供了一种用于振动感应的系统。

Description

振动感应电源管理的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于振动感应电源管理的方法及系统。尤其是，但并不唯一，本发明涉及一种用于振动感应的方法和系统，当所感应振动等于或处于一用户可选择的参考值之上时，用于振动数据记录的部件被加电。

背景技术

通过测量和趋向振动电平及其相关频率的条件监测已经成为机械预防性维护的惯用手段。集成电路压电(ICP)加速计是优选的工业传感器，需要提供电源的电缆及其和监测系统之间的信号线。电缆及其安装的成本通常高于其他监测系统的成本。能与一监测系统无线通信的一自供电振动传感器可能是性价比更高的解决方法。

用于一自供电振动传感器的候选电源具有一限制功能，例如电池电能，从光或振动提取的电能。因此，需要获取振动数据的电路不能一直通电且传感器必须周期性通电。然而，当处于降电状态时，传感器可能错过一高振动事件或获取振动数据过迟以防止监测机器的严重破坏。

现有技术的振动监测系统的一个例子在Canada等人的美国专利5,854,994中有描述。在该系统中，多个机械监测器被用作感应机械的振动电平。如专利附图3所示，每个机器监测器包括至少一传感器及用于传输传感数据至一中央站的无线传输器。机器监测器同样是自供电的，使用例如一可替代的D电池。为储存能量，Canada等人的系统包括用作当机器监测器开启的一固定程式。

在此说明书中，专利说明书，其他外部文献，或其他信息资源已给出参考文件之处，通常是出于提供一用于讨论本发明特征的上下文的目的。除非说明书另外声明，这些外部文献或信息资源的参考文件并不承认任何权限下的这些文献或信息资源为现有技术或形成本领域公知常识的部分。

考虑到上述背景技术，本发明目的在于提供一种改进电源消耗及响应自供电振动传感器的高振动事件的方法和系统或至少为公众提供一可用选择。

发明内容

一方面，本发明广泛涉及一种用于振动感应的方法，包括：降电至少一用于记录振动数据的电子部件；降电一用来实现该方法中一个或多个步骤的处理器；测量一机器在要选择的频率带中的振动电平；比较所测量振动电平与一用户选择的参考振动电平；如所测量振动电平大于或等于参考振动电平，则加电处理器。

优选的，该方法进一步包括处理器一旦被加电的步骤；降电至少一用于测量振动电平所需的部件；以及降电至少一用于比较所测量振动电平与一参考振动电平所需的部件。

优选的，该方法进一步包括降电至少一用于测量所需的部件以及降电至少一用于比较某段时间或直到由一监测系统另外指示所需的部件的步骤。

优选的，该方法进一步包括处理器一旦被加电的步骤；忽略所测量振动电平与用户选择的参考振动电平之间的比较结果。

优选的，该方法进一步包括忽略所测量振动电平与用户选择的参考振动电平之间的比较结果某段时间或直到由一监测系统另外指示下的步骤。

优选的，该方法进一步包括加电至少一用于记录振动数据所需的电子部件的步骤。

优选的，该方法进一步包括通知一监测系统已达到或超过参考值的步骤。

优选的，该方法进一步包括使用处理器降电用于在获取数据之后，记录振动数据所需的电子部件。

另一方面，本发明广泛涉及一种用于振动感应的方法，包括测量一机器在要选择的频率带中的振动电平；比较所测量振动电平与一用户选择的参考振动电平；以及加电一处理器或至少一用于如所测量振动电平高于或等于参考振动电平，则记录振动数据所需的另一电子部件。

优选的，该方法进一步包括接收一用户选择一参考振动电平的步骤。

优选的，使用一个或多个加速计测量机器振动电平以产生加速信号。

优选的，所测量振动电平是一总体振动速度值，参考振动电平是一总体参考振动速度值。

优选的，一旦被加电的处理器，加电更多记录振动数据所需的电子部件。

优选的，更多电子部件包括：缓冲器，放大器，低通过滤器和/或模/数转换器。

优选的，一旦被加电的处理器，通知一监测系统达到或超过参考振动电平，并任意加电记录振动数据所需的其它电子部件。

优选的，一旦获取数据，降电至少用于测量振动数据所需的电子部件。

另一方面，本发明广泛涉及一种用于振动感应的系统，包括一个或多个产生代表所感应振动的电子振动信号的振动感应部件；在电子振动信号基础上产生一总体振动电平的一第一电路，该第一电路包括一比较总体振动电平与参考振动电平的比较器；用于为用户设定一参考振动电平的一参考值设定设备；用于记录电子振动信号的一第二电路；以及一处理器配置为：降电第二电路的至少一部件；自降电；以及如总体振动电平高于或等于由第一电路比较器决定的参考振动电平，自加电；

优选的，一旦加电的处理器，配置成切断第一电路，参考值设定设备以及比较器的功能。

优选的，通过降电第一电路，参考值设定设备以及比较器中的至少一部件来实现上述切断。

优选的，第一电路，参考值设定设备以及比较器被被切断一段时间或直到由监测系统另外指示。

优选的，一旦加电的处理器，配置成加电第二电路中的所有部件以记录振动数据。

优选的，一旦加电的处理器，配置成发送一信号至一监测系统以通知其达到或超过参考值电平。

优选的，一旦获取数据，降电第二电路中的至少一电子部件。

优选的，第一电路和第二电路共享振动感应元件之一。

另一方面，本发明广泛涉及一种用于振动感应的系统，包括一个或多个产生代表所感应振动的电子振动信号的振动感应元件；在电子振动信号基础上产生一总体振动电平的第一电路；用于可变设定或选择参考振动电平的参考值设定设备；比较总体振动电平与参考振动电平的比较器；以及如总体振动电平高于或等于参考振动电平，被加电以记录电子振动信号的第二电路。

优选的，一个或多个振动感应元件是一个或多个加速计。

优选的，第一电路产生一总体速度振动电平。

优选的，比较器连接于：(i)第一电路以接收总体速度振动电平及(ii)作为用于设定参考振动电平的参考值设定设备的数据电位计。

优选的，第二电路包括：缓冲器，放大器，低通过滤器以及模/数转换器。

优选的，该系统形成自供电振动感应器的部分。

优选的，该系统包括用于无线传输所记录振动信号至监测系统的无线传输设备。

优选的，切断第二电路中的至少一部件以降电第二电路。

优选的，第一电路与第二电路共享振动感应元件之一。

说明书中的用词“包含”表示“至少部分包含”，也就是说，当解释说明书中的包括该用词的表述时，由每个表述中的用词引出的特点需要全部出现而其它特点也可出现。相关用词例如“包含”或“被包含”将以同样的方式解释。

此处用词“和/或”表示“和”或“或”，或两者都是。

此处名词后用“(s)”表示名词的复数和/或单数形式。

对本领域相关技术人员，结构上的改变以及巨大差异的本发明实施例和应用将在不脱离所附加的权利要求中定义的本发明范围内得到体现。此处的公开和描述仅仅是说明性的，并没有任何意义上的限定。

本发明包含前面所述的以及下面仅仅举例的构想结构。

附图说明

现在将参照附图，描述本发明方法和系统的优选实施例：

附图1表示本发明系统的简要示意图，以及附图2表示本发明系统的详细示意图。

具体实施例

优选实施例系统

参考附图1，优选实施系统的简要示意图大致表示为100。系统100优选构建为形成自供电振动感应器的部分，该自供电振动感应器形成机械条件监测系统的部分。

如所述，系统100包含两个主电路：一总体振动监测电路102(实线示出)以及一振动数据记录或数据获取电路(虚线示出)。大体上，监测电路102监测一机器的总体振动电平，而当总体振动电平高于或等于一参考振动电平时，数据获取电路104记录该机器的振动。数据获取电路104同样可以独立于监测电路102使用以规律预定记录。

监测电路102包括一振动感应元件106。优选实施中，感应元件106是一加速计。必要或所需处，可以速度或位移感应元件替代。感应元件所需是感应和将机器的机械振动表示成电子振动信号的能力。电子振动信号将由一总体获取部件108处理以产生一总体振动电平。本领域技术人员将理解可使用许多方法来决定一总体振动电平。一非限制性实例方法是决定振动信号的平均值。这将参考附图2进行详细描述。

一旦总体振动电平被确定，其将与在比较器110的参考振动电平进行比较。参考振动电平是一代表应当记录振动数据之处的阈值的值。由一用户选择或规定并使用一参考值设定设备112实现。如总体振动电平低于参考振动电平，系统100保持在一低功率或待机状态。这由一配置成降电(power down)数据获取电路104的至少一个部件的处理器114完成。为进一步保存电能，处理器114同样配置成自降电。另一方面，如总体振动电平高于或等于参考振动电平，比较器110发送信号至处理器114以使处理器通电。感应振动，决定一总体振动电平以及比较总体振动电平与一用户选择的参考振动电平的过程最终由处理器控制。一旦由比较器信号通电，处理器114优选执行一个或多个预编程行为。可包括发送警告消息至监测系统，并完全通电数据获取电路104以获取振动数据。一旦获取数据，处理器114优选降电数据获取电路104的至少一个部件。

为确保以上过程不持续重复，处理器114可优选切断监测电路，参考值设定设备和/或比较器的功能。这可以通过比如使监测电路102的一个或多个部件断电，参考值设定设备以及比较器，或仅仅忽略比较器信号直到监测电路102被要求由监测系统重新装配，或直到一段时间过后。

至于监测电路102，数据获取电路104同样包括一感应元件116。尽管用于监测电路102和数据获取电路104的分离感应元件被示出，但是也可能使用单独一个感应元件替代电路102和104。

数据获取电路104同样包括数据获取部件118以获取振动数据，通常作为一数字取样的振动信号或一信号总体值。

根据上述安排，本发明的优选形式系统允许更多电能保存在一自供电振动感应器。尤其是，本发明将感应器部件分成需要一直供电的部件和只需间歇供电的部件。那些需要一直供电的部件为在监测电路102中的部件，与那些只需间歇供电的在数据获取电路104中的部件相互分离。不需获取数据之处，例如机器在振动处于参考值水平之下时运行正常之处，数据获取电路104由监测电路102降电或者进入待机状体。一旦振动达到或超过参考值电平，数据获取电路104被供电，系统100由监测电路102从其低功率或待机状态被激活。紧接着获取振动数据。因此可以说监测电路起基本作为数据获取电路104和系统100的电源管理系统的作用。

现将参考附图2提供对优选实施系统的更详细解释。再次优选构建成一自供电振动感应器的部分的系统以200在附图中大致示出。和以前一样，系统200包括两个主电路：一监测电路202(以实线示出)以及一数据获取电路204(以虚线示出)。当由监测电路202感应的振动在选择的参考值之下时，系统200通过降电数据获取电路204进入一低电或待机模式。实现此过程的优选部件将以下描述。

前述的监测电路202包括作为感应元件的加速计206。加速计将机械振动转换为代表机械振动加速的电子信号。监测电路202同样包括一缓冲器208a，一放大器208b以及一低通过滤器208c。带通过滤器208c优选调制至10-1000Hz带宽。同样具有一将加速信号转换为速度信号的积分器210a，以及一移除任何信号DC偏置的高通过滤器210b。因为积分器210a本身是一低通过滤器，积分器和高通过滤器组合有效提供带通滤波的第二阶段。

在监测电路202中使用整流器212以均分来自积分器和高通过滤器组合的速度信号。随后使用一低通过滤器214，过滤被均分的速度信号。随后产生代表感应振动的总体速度电平。如前所述，此方法是获得一总体振动信号的多个方法之一；本领域技术人员将理解本发明不需要限制于速度信号的对比或测量振动信号的一平均电平。

监测电路202同样包括数字电位计216以设定一参考速度电平。参考速度电平参考速度电平将通常通过监测系统由用户选择或规定。在用户选择或规定的电平基础上，数字电位计216通过一比较器218提供一可变参考值电平以供使用。电位计提供一可变参考值电平的能力允许速度总体振幅的校准。

在监测电路202中使用比较器218以比较总体速度电平与参考速度电平。如总体速度电平高于或等于参考速度电平，比较器218产生发送至系统处理器220一干扰针脚的信号。随后处理器220自加电，以及数据获取电路204从低电模式开始获取振动数据过程。作为一选择性的或额外的步骤，处理器220可发送警告消息(可为一简单信号或复杂信号)至监测系统。

数据获取电路204包括一缓冲器222a及一放大器222b，一旦被供电，各自缓冲并放大来自加速计206的电子振动信号。数据获取电路204同样包括一低通过滤器224以消除失真和一模/数转换器226以将电子振动信号转换成数字信号。一旦被转换，数字信号由处理器220获取。

上述，对本领域技术人员，很显然本发明系统需要作为一自供电振动感应器的部分使用，该自供电感应器由于一限定电源供给需要低电源损耗并具有一损耗过多电能以用于连续操作的开启状态。其主要在低电状态储存电能并只在需要时完全自加电，以替代不得不持续完全提供电能至所有电路的感应器。在具备上述部件情况下，本发明允许构建一低电监测电路(例如，仅仅需要20μA)：可保持通电状态以管理一数据记录电路电能损耗，以及在其中，总体上管理自供电感应器的损耗。

优选实施方法

如发明内容所述，本发明一方面是用于振动感应的一方法。该方法以一优选实施开始于一用户选择一参考振动电平的步骤。然而，本发明对该方法的每一次重复并不必要选择参考振动电平。在用户以前已设定参考值之处，以及用户要求不改变此设定之处，可能在以前参考电平设定基础上实施此方法。

该方法还包括使用一第一电路测量在要选择的频率带的振动电平以及比较测量的振动电平与参考值电平的步骤。在优选实施方式中，测量振动电平为一总体速度值，参考振动电平为一参考值速度值。为产生总体速度值，与前述的监测电路类似的第一电路优选包括：一缓冲器，一放大器，一带通过滤器，一高通过滤器，一积分器，一整流器以及一低通过滤器。

如测量振动电平等于或高于参考振动电平，该优选实施方法进入到加电一处理器或用于记录振动数据的第二电路的至少一部件。该第二电路同义于前述的数据获取电路。一旦处理器被加电，该方法优选包括使用处理器加电第二电路中其他部件的步骤。选择性的或额外的，该方法可包括使用处理器通知监测系统达到或超过参考振动电平的步骤。

该方法同样可开始于降电用于记录振动数据所需的至少一电子部件以及降电用于实现该方法一个或更多步骤的一处理器的的步骤。这允许从本方法开始的能量储存。随后该方法测量一机器在要选择的频率带中的振动电平以及比较所测量振动电平与一用户可选择参考振动电平。如所测量振动电平高于或等于参考振动电平，该方法开始加电处理器。

一旦处理器被加电，测量振动电平以及比较其与一参考振动电平的步骤被优选切断功能。可通过降电用于测量振动电平和/或执行比较所需的至少一部件实现该切断。选择性地或额外地，可通过忽略比较结果来实现切断。上述步骤的切断可持续某段时间或直到由一监测系统另外指示。

比较步骤之后，在第二电路部件被加电之处，或处理器加电第二电路的部件之处，本方法优选包括一旦获取振动数据，使用处理器降电第二电路部件的步骤。

前面所述，本发明包括其优选形式。对本领域技术人员明显的变更或改变将在其范围之内整合。例如，尽管数据获取电路已被描述成当总体振动电平等于或高于参考值电平时被加电，却有可能替代设计成这样的系统：当总体振动电平处于参考振动电平的某公差之内，数据获取电路被加电。此外，注意到上述部件和电路可以不用完全关闭而降电。部件和电路需要比其他情况消耗更少电能。同样，降电之处，并不是每个部件都有必要降电。相反，电路整体上可以仅仅通过降电电路中一个或多个部件或关闭一个或多个部件而降电。

Claims (33)

1.一种用于振动感应的方法包括：

降电用于记录振动数据的至少一电子部件；

降电用于实现该方法中一个或多个步骤的一处理器；

测量一机器在要被选择的频率带宽中的振动电平；

比较所测量振动电平与一用户选择参考振动电平；以及如所测量振动电平高于或等于参考振动电平，加电处理器。

2.根据权利要求根据根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括，一旦处理器被加电：

降电用于测量振动电平所需的至少一部件；以及降电用于比较所测量振动电平与一参考振动电平所需的至少一部件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括降电用于测量的至少一部件以及降电一段时间或直到由一监测系统另外指示进行比较所需的至少一部件。

4.根据权利要求1所述的方法进，其特征在于，该方法一步包括，一旦处理器被加电：

忽略所测量振动电平和用户选择的参考振动电平的比较结果。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法包括忽略所测量振动电平和用户选择的参考振动电平的比较结果一段时间或直到由监测系统另外指示。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括加电用于记录振动数据所需的至少一电子部件。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括通知监测系统已达到或超过参考振动电平。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括一旦获取数据，使用处理器降电用于记录振动数据的电子部件。

9.一种用于振动感应的方法包括：

测量一机器在要选择的一频率带中的振动电平；

比较所测量振动电平与一用户选择的参考振动电平；

以及如所测量电平高于或等于参考振动电平，加电一处理器或用于记录振动数据所需的至少另外一电子部件。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括接收一用户选择一参考振动电平。

11.根据权利要求9所述的方法中，其特征在于，使用一个或多个加速计测量该机器的振动电平以产生加速信号。

12.根据权利要求9所述的方法中，其特征在于，所测量振动电平为一总体振动速度值，以及参考振动电平为一总体参考值振动速度值。

13.根据权利要求9所述的方法中其特征在于，一旦被加电，处理器加电另外的用于记录振动数据所需的电子部件。

14.根据权利要求13所述的方法中，其特征在于，另外的电子部件包括：缓冲器，放大器，低通过滤器和/或模/数转换器。

15.根据权利要求9所述的方法中，其特征在于，一旦被加电，处理器通知监测系统达到或超过参考振动电平以及任意加电用于记录振动数据所需的其它电子部件。

16.根据权利要求9所述的方法中，其特征在于，一旦获取数据，加电至少一用于测量振动数据的电子部件。

17.一种用于振动感应的系统包括：

一个或多个产生代表所感应振动的电子振动信号的振动感应元件；

基于电子振动信号产生总体振动电平的第一电路，该第一电路包括比较总体振动电平与参考振动电平的比较器；

为用户设定一参考振动电平的参考值设定设备；

记录电子振动信号的第二电路；

以及处理器配置成：降电第二电路的至少一部件；自降电；以及如总体振动电平高于或等于由来自第一电路的比较器决定的参考振动电平，自加电。

18.根据权利要求17所述的系统中，其特征在于，一旦被加电，处理器配置成切断第一电路，参考值设定设备以及比较器的功能。

19.根据权利要求18所述的系统中，其特征在于，通过降电第一电路中的至少一部件，参考值设定设备以及比较器来实现所述切断。

20.根据权利要求18所述的系统中，其特征在于，第一电路，参考值设定设备以及比较器被切断一段时间或直到由监测系统另外指示。

21.根据权利要求17所述的系统中，其特征在于，一旦被加电，处理器配置成加电第二电路中所有部件以记录振动数据。

22.根据权利要求17所述的系统中，其特征在于，一旦被加电，处理器配置成发送信号至监测系统以通知监测系统已达到或超过参考值电平。

23.根据权利要求17所述的系统中，其特征在于，一旦获取数据，第二电路中至少一电子部件被降电。

24.根据权利要求17所述的系统中，其特征在于，第一电路与第二电路共享振动感应元件之一。

25.一种用于振动感应的系统包括：

一个或多个产生代表所感应振动的电子振动信号的振动感应元件；

在电子振动信号基础上产生一总体振动电平的第一电路；

被使用以可变设定或选择一参考振动电平的一参考值设定设备；

比较总体振动电平与参考振动电平的比较器；

以及如总体振动电平高于或等于参考振动电平，被加电以记录电子振动信号的第二电路。

26.根据权利要求25所述的系统中，其特征在于，一个或多个振动感应元件为一个或多个加速计。

27.根据权利要求25所述的系统中，其特征在于，第一电路产生一总体速度振动电平。

28.根据权利要求25所述的系统中，其特征在于，比较器连接于：(i)接收总体速度振动电平的第一电路以及(ii)一作为用于设定参考振动电平的参考值设定设备的数字电位计。

29.根据权利要求25所述的系统中，其特征在于，第二电路包括：缓冲器，放大器，低通过滤器以及模/数转换器。

30.根据权利要求25所述的系统中，其特征在于，系统组成一自供电振动感应器的部分。

31.根据权利要求25所述的系统中，其特征在于，所述系统包括用于无线传输所记录振动振动信号至监测系统的无线传输设备。

32.根据权利要求25所述的系统中，其特征在于，第二电路中的至少一部件被关闭以降电第二电路。

33.根据权利要求25所述的系统中，其特征在于，第一电路和第二电路共享振动感应元件之一。

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