CN101872012A - 设备震源的测量定位系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种设备震源的测量定位系统和方法，包括信号采集模块，信号分析处理模块，设备振动模型数据库，波形数据库，输出显示模块；所述信号采集模块同步采集振动信号，传送至所述信号分析处理模块，所述信号分析处理模块对振动信号进行识别分组，计算振动时间差，调用对比振动模型数据及波形数据库信息，计算结果导出到输出显示模块。采用本发明设备震源的测量定位系统和方法，准确的监测每个内部部件的情况并能够对异常振动进行准确定位，实现对设备内部部件的振动检测。
Description
技术领域
本发明涉及设备震动测量和定位系统及方法，具体地说，涉及一种监测设备内部各个部件的振动情况的设备震源的测量定位系统和方法。
背景技术
设备的内部运转情况监测，尤其是各部件的振动情况十分的重要。一般设备，尤其是机械设备的故障往往是由内部某个部件的不正常运转开始的。而部件的不正常运转必然会产生不正常的振动。如何能够有效的监控各个部件的运转情况，及时有效的发现故障先兆，主要面临着如下几个问题：1)设备内部部件太多且尺寸有别，无法在每部件上布置传感器；2)设备在设计时要考虑内部传感器的布置，增加了设计难度；3)在出现了异常振动的情况下，往往需要依赖技术人员的经验才能判定震源部件，主观性很大而且对技术人员的要求很高。如果能够通过某种方法，通过在外部，比如说很容易布置传感器的外壳上布置少量的传感器，就能够准确的监测每个内部部件的情况并能够对异常振动进行准确定位，那么就可以节省大量的人力物力财力，并减少对技术人员经验的依赖性。
发明内容
本发明的目的在于是提供一种设备震源的测量定位系统和方法，以准确的监测每个内部部件的情况并能够对异常振动进行准确定位，实现对设备内部部件的振动检测。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种设备震源测量定位系统，包括信号采集模块，其特征在于，还包括信号分析处理模块，设备振动模型数据库，波形数据库，输出显示模块；
所述信号采集模块同步采集振动信号，传送至所述信号分析处理模块，所述信号分析处理模块对振动信号进行识别分组，计算振动时间差，调用对比振动模型数据及波形数据库信息，计算结果导出到输出显示模块。
一种设备震源测量定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)信号采集模块在被测设备上同步采集振动信号；
(2)预先对信号差数据和震源坐标值之间的关系进行建模；
(3)信号分析处理模块通过一个对信号采集模块采集到的振动信号进行识别分组，并分别计算同组信号的时间差，得到各个震源的信号时间差数据和波形数据；
(4)将步骤(3)的信号时间差数据与预设的设备振动模型数据库相对比，确定震源的空间位置以及波形特征数据；
(5)将步骤(3)的波形特征数据与预设的波形数据库对比，判断振动是否正常。
所述信号采集模块为布置在被测设备上的若干振动传感器。所述振动传感器至少四个，同步采集振动信号。
所述信号分析处理模块通过进行信号的相关性分析(信号的相关性分析为信号处理这门学科中一种常用的处理方法)，对采集到的信号进行分解识别。所述的振动模型数据库为振动信号时间差和设备震源坐标的对应数据。所述波形数据库为各种振动波形特征的数据。
本发明的设备震源的测量定位系统结构简单，模块化设计，方便设计操作；所需传感器数量少，布置方便；通过信号分析处理模块实现震源定位并与数据库比较，结果相对客观，减少对经验的依赖性；建立可靠的波形数据库，实现远程或实时设备诊断，并且能够有效的将故障数据存留下来。
附图说明
图1是本发明的模块结构及相互作用关系示意图。
图2是本发明的具体实现流程图。
具体实施方式
下面根据图1和图2，给出本发明一个较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
本发明通过类似全球卫星定位系统的原理来实现，简要介绍如下：。
首先以二维情况为例，在平面上有三个振动传感器1、2、3，三个震源A、B、C。对于位于坐标值为(xA yA)的A点来说，其振动到达传感器1、2、3的时间是不同的，存在一个时间差，以传感器1为比较基准，进行信号的相关性分析，可以分析辨识出有3个震源发出的3个信号，并能分辨出同一震源A发出的信号，而且还可以得到震源A传递到传感器1和2的时间差为Δt1，1和3的时间差为Δt2，那么对于震源A，存在信号差数据(Δt1A Δt2A)；同理，对于震源B、C两点，也存在信号差数据(Δt1B Δt2B)，(Δt1C Δt2C)，所以，当3个传感器采用非对称布置的时候，对于平面上的任意一点(x y)产生的振动，只有唯一一组信号差数据(Δt1 Δt2)与其对应。
即使震源的振动传播速度是各个方向不一样的，造成的可能结果是出现两个或两个以上不同空间坐标值的点，得到了相同的信号差；对于这种情况，可以采用冗余配置的方法，布置第4个传感器，将1和4之间的时间差Δt3作为检验参数。即使得当(Δt1 Δt2)相同时，通过检验Δt3来判断是否为同一坐标点。
同理，在空间三维情况下布置4个传感器就可以得到与震源空间位置一一对应的时间差，并根据实际需要布置第5个传感器来提供检验信号。
如图1所示，本发明的设备震源测量定位系统，包括信号采集模块，信号分析处理模块，设备振动模型数据库，波形数据库，输出显示模块。
所述信号采集模块为至少四个布置在被测设备上的振动传感器。应用于三维空间情况时需要布置四个或四个以上传感器才能对震源的空间位置进行准确的定位。然后进行时间同步，采集设备内部部件(即不同震源)的振动信号，由于传感器时间同步信号是以近光速传播的，远远大于振动的传播速度，因此可以忽略传感器同步带来的时间误差。
所述信号分析处理模块，将采集到的信号进行分析，识别，从而将不同传感器采集到同一震源产生的信号归为一组；并通过计算同组信号的时间差，从而得到每个震源的时间差数据。
预先可以通过实验或者数值计算等方法，对设备震源振动信号时间差数据和坐标值之间的关系进行建模，从而可以实现通过对振动信号的采集对进行坐标定位。所述振动模型数据库记载振动信号时间差和设备震源坐标的对应关系数据。将信号分析处理模块计算得到的信号差数据与预先的设备振动模型数据库相对比，确定震源的坐标值，从而确定设备震源的空间位置和所在部件振动波形等。
所述波形数据库为各种振动波形特征的数据。所述波形数据库为各种振动波形特征的数据。通过对比震源的波形数据与预先的波形数据库中的数据，诊断出是振动是否正常，以及何种故障。
故障信息输送至输出显示模块，实现远程或实时设备诊断，并且能够有效的将故障数据存留下来。
本发明的设备震源测量定位方法，如图2所示，具体包括如下步骤：
(1)在被测设备上布置信号采集模块；所述信号采集模块为至少四个布置在被测设备上的振动传感器。然后进行时间同步，采集设备内部不同震源的振动信号。
(2)预先对信号差数据和震源坐标值之间的关系进行建模，从而可以实现通过对振动信号的采集对进行坐标定位。
(3)采用信号分析处理模块对每个传感器采集得到的信号运用小波分析或其他同样功能的方法进行分析，区分出不同震源发出的信号，得到大量的单源的信号。将所有的单源信号进行比较分组，通过波形识别的方法，判定波形、频率等特征的相似性，将不同传感器上接受到的同一震源发出的信号归为一组，得到多组的信号数据。并分别计算同组信号的时间差，得到各个震源的信号时间差数据和波形数据；
(4)将步骤(3)的信号差数据与预设的设备振动模型数据库相对比，确定震源的空间位置以及波形特征数据；
(5)将步骤(3)的波形特征数据与预设的波形数据库对比，判断振动是否正常以及何种故障。
本发明的优点在于：定位系统结构简单，模块化设计，方便设计操作；准确的监测每个内部部件的情况并能够对异常振动进行准确定位，计算结果相对客观，减少对经验的依赖性。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围。例如只将将采集模块安装在设备上，但是检查诊断时还是使用整个系统。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。
Claims (8)
1.一种设备震源测量定位系统，包括信号采集模块，其特征在于，还包括信号分析处理模块，设备振动模型数据库，波形数据库，输出显示模块；所述信号采集模块同步采集振动信号，传送至所述信号分析处理模块，所述信号分析处理模块对振动信号进行识别分组，计算振动时间差，调用对比振动模型数据及波形数据库信息，计算结果导出到输出显示模块。
2.如权利要求1所述的设备震源测量定位系统，其特征在于，所述信号采集模块为至少四个布置在被测设备上的振动传感器。
3.如权利要求1所述的设备震源测量定位系统，其特征在于，所述的振动模型数据库为振动信号时间差和设备震源坐标的对应数据。
4.如权利要求1所述的设备震源测量定位系统，其特征在于，所述波形数据库为各种振动波形特征的数据。
5.一种设备震源测量定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)信号采集模块在被测设备上同步采集振动信号；
(2)预先对信号差数据和震源坐标值之间的关系进行建模；
(3)信号分析处理模块通过一个对信号采集模块采集到的振动信号进行识别分组，并分别计算同组信号的时间差，得到各个震源的信号时间差数据和波形数据；
(4)将步骤(3)的信号时间差数据与预设的设备振动模型数据库相对比，确定震源的空间位置；
(5)将步骤(3)的波形数据与预设的波形数据库对比，判断振动是否正常。
6.根据权利要求5所述的设备震源测量定位的方法，其特征在于，所述信号采集模块为至少四个振动传感器。
7.根据权利要求5所述的设备震源测量定位的方法，其特征在于，所述信号分析处理模块通过信号的相关性分析，对采集到的信号进行分解识别。
8.根据权利要求5所述的设备震源测量定位的方法，其特征在于，所述的振动模型数据库为振动信号时间差和设备震源坐标的对应数据。9、如权利要求5所述的设备震源测量定位的方法，其特征在于，所述波形数据库为各种振动波形特征数据。
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