CN104081173B - 用于分析具有旋转部件的机器的状态的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于分析具有以旋转速度(fROT)旋转的部件的机器的状态的装置，包括：第一传感器(10)，适于根据源自所述部件旋转的机械振动(V_MD)产生模拟电测量信号(S_EA)；模数转换器(40，44)，适于按初始采样频率(f_S)对所述模拟电测量信号(S_EA)采样以便响应所述所接收的模拟电测量信号(S_EA)产生数字测量数据信号(S_MD，S_ENV)；设备(420)，用于产生具有一系列位置信号值(P_(i))的位置信号(E_P)以便指示所述旋转部件的瞬时旋转位置；以及速度值发生器(601)，适于记录所述位置信号值(P_(i))的时间序列使得至少三个连续位置信号(P1，P2，P3)之间具有角距离(delta‑FI_p1‑p2，delta‑FI_p2‑p3)和对应持续时间(delta‑T_p1‑p2，delta‑T_p2‑p3)，其中速度值发生器(601)用于基于所述角距离(delta‑FI_p1‑p2，delta‑FI_p2‑p3)和所述对应持续时间(delta‑T_p1‑p2，delta‑T_p2‑p3)来建立至少两个瞬时速度值(VT1，VT2)，并且其中旋转部件(8)的另外瞬时速度值通过至少两个瞬时速度值(VT1，VT2)之间的插值来建立。

Description

用于分析具有旋转部件的机器的状态的装置和方法

技术领域

本发明涉及机器状态的分析方法，并涉及机器状态的分析装置。本发明也涉及包括这样的装置的系统并涉及操作这样的装置的方法。本发明也涉及使计算机执行分析功能的计算机程序。

背景技术

具有运动部件的机器容易随着时间流逝而受到磨损，这往往使机器的状态退化。这样的具有可运动部件的机器实例为电机、泵、发电机、压缩机、车床和CNC机器。可运动部件可以包括轴和轴承。

为了防止机器故障，这样的机器应当根据机器的状态受到维护。所以优选时常评估这样的机器的运行状态。

US 2009/0164242公开了一种系统，用于分析可变速转动体的振动，以检测需要维护的情况。根据US2009/0164242，处理器使用来自作为振动传感器的加速度计的振动信号和来自转速计的脉冲。处理器还计算旋转体在其每次旋转的开始时和其每次旋转结束时的速度。这些速度值用于计算在两个转速计点之间的每个振动样本的角位置，此外，使用振动样本的两个加权的卷积乘以内插角位置的余弦(用于实部)或正弦(用于虚部)的来计算表示每次旋转的基频的光谱振动分量的复数值。

发明内容

本发明的一方面涉及的问题是在具有可以以旋转速度旋转的部件的机器中能够防止由于机械磨损或故障的未预计到的机器破坏。尤其是，本发明的一方面涉及的问题是在具有以可变旋转速度旋转的部件的机器中能够改善检测机械磨损或故障的能力。

该问题通过用于分析具有以旋转速度(f_ROT)旋转的部件的机器的状态的装置来解决，包括：

第一传感器，适于根据源自所述部件旋转的机械振动产生模拟电测量信号；

模数转换器，适于按初始采样频率对所述模拟电测量信号采样以响应于所接收的模拟电测量信号产生数字测量数据信号；

设备，用于产生具有一系列位置信号值的位置信号以便指示所述旋转部件的瞬时旋转位置；以及

速度值发生器，适于

-记录所述数字测量数据信号的测量样本值的时间序列，以及

-记录所述位置信号值的时间序列使得至少三个连续位置信号之间具有角距离和对应持续时间，以及

-记录时间信息使得各个测量数据值可以与表明时间和角位置的数据相关联；并且其中，

速度值发生器操作为用于基于所述角距离和所述对应持续时间来建立至少两个瞬时速度值，并且其中，

速度值发生器操作为用于通过至少两个瞬时速度值之间的插值来建立旋转部件的另外瞬时速度值，使得所插值的另外瞬时速度值表明在检测所记录的测量样本值的至少一个时的时刻的旋转速度；以及

抽取器，用于响应于所述数字测量数据信号产生具有降低采样频率的第二数字信号，以及

鉴别器，用于执行状态分析功能以根据所述第二数字信号分析机器的状态；其中，

所述抽取器适于根据所述所插值的另外瞬时速度值执行所述抽取。

该解决方案有利地能够传递测量样本值的时间序列，其中各个测量样本值与表明检测到对应于数据值的传感器信号值时的所述旋转部件的转速的速度值相关联。使用插值产生转速值甚至在加速度阶段期间也允许有利较小的不准确度程度。

根据一种实施方式，速度值发生器用于通过线性插值建立所述另外瞬时速度值。根据另一种实施方式，速度值发生器用于通过非线性插值建立所述另外瞬时速度值。

根据减少或消除的测量样本值模糊，通过加速度阶段期间的后续抽取(decimation)处理，提供与具有较小不准确度程度的对应转速值相关联的一系列测量样本值能够改善性能。减少或消除由抽取处理产生的测量样本值的模糊能够改善状态分析功能的性能。因此，该解决方案的特征相互作用以便在具有以可变旋转速度旋转的部件的机器中能够改善检测机械磨损或故障的能力。

附图说明

为了使理解本发明变得简单，将利用实例并参考附图进行说明，其中：

图1显示了根据本发明实施例的状态分析系统2实施例的示意框图；

图2A是图1所示状态分析系统2的一部分的实施例的示意框图；

图3是根据本发明实施例的冲击脉冲测量传感器的简化示出；

图4是存储器60及其内容的实施例的简化示出；

图5是在具有可运动轴的机器6的客户机位置的分析设备实施例的示意框图；

图6示出了根据本发明实施例的预处理器实施例的示意框图；

图7示出了鉴别器230的实施例；

图8示出了鉴别器230的另一个实施例；

图9示出了预处理器200的又一个实施例；

图10A是流程图，示出了增强信号中重复信号模式(pattern)方法的实施例；

图10B是流程图，示出了产生数字输出信号的方法；

图10C示出了增强器的实施例；

图10D示出了根据增强器方法的实施例的若干信号；

图10E示出了操作增强器用户接口的方法实施例；

图10F示出了操作增强器的方法实施例；

图10G示出了增强器320的另一个实施例320；

图10H是表格，示出了输出信号值的一部分计算；

图11是具有多个存储器位置的第一存储器的示意示出；

图12是具有多个存储器位置t的第二存储器的示意示出；

图13是包括两个重复信号签名的实例输出信号S_MDP的示意示出；

图14A示出了传递给抽取器310的输入的信号中的许多样本值；

图14B示出了对应时间周期的输出样本值；

图15A示出了根据本发明实施例的抽取器；

图15B示出了本发明的另一个实施例；

图16示出了包括如以上介绍的抽取器和增强器，以及分数抽取器的本发明的实施例；

图17示出了分数抽取器的实施例；

图18示出了分数抽取器的另一个实施例；

图19A示出了抽取器和分数抽取器的另一个实施例；

图19B是速度值发生器601的实施例的框图；

图19C是存储器602及其内容的实施例的简化示出；

图19D示出了运行图19B的速度值发生器601的方法的实施例的流程图；

图19E是执行图19D的步骤S#40的方法的实施例的流程图；

图19F是执行图19D的步骤S#40的方法的另一个实施例的流程图；

图19G是示出了根据速度值发生器的实施例的一系列时间连续位置信号和方法的有益效果；

图20是抽取器和分数抽取器又一个实施例的框图；

图21是流程图，示出了运行图20中抽取器和分数抽取器方法的实施例；

图22A、22B和22C介绍了能够以计算机程序实施的方法；

图23是示出了行星齿轮系统的正视图；

图24是图23中行星齿轮系统700的示意侧视图，从图23中箭头SW的方向所见；

图25示出了响应由至少一个传感器10依据行星齿轮系统的旋转所检测的信号，由预处理器200产生并由其输出的示范信号的模拟版本(见图5或图16)；

图26示出了图25中所示信号的高振幅区域702A的一部分的实例；

图27示出了包括图26所示小周期扰动903的信号的示范频谱；

图28示出了图25所示的示范信号的一部分的实例；

图29示出了根据本发明实施例的状态分析系统的又一个实施例；

图30是框图，示出了连同用户界面和显示器一起的图29的信号处理装置的部件；

图31是参数控制器的示意示出。

具体实施方式

在以下说明中不同实施例中的相似特征可以由相同的附图标记指示。

图1显示了根据本发明实施例的状态分析系统2实施例的示意框图。附图标记4涉及具有可运动部件8的机器6的客户机位置。可运动部件可以包括轴承7和轴8，当机器在运行状态时，轴8旋转。当轴旋转时，响应于从轴和/或轴承发出的振动，能够确定轴8和轴承7的运行状态。客户机位置4，也可以指客户机部件或用户部件，可以是例如风力发电厂的房屋及地基(premise)，即在某位置处的一组风力涡轮，或者某造纸厂的房屋及地基，或者具有可运动部件机器的某个其他制造厂。

当传感器10被连接到机器6的机体上或在其上测量点12处时，状态分析系统2的实施例在运行。尽管图1仅仅示出了两个测量点12，但是应当理解位置4可以包括任何数目的测量点12。图1所示的状态分析系统2包括分析装置14，根据传感器10传递的测量值分析机器的状态。

分析装置14具有通信端口16，用于双向数据交换。通信端口16可连接到通信网络18，如经由数据接口19。通信网络18可以是万维网，也称为因特网。通信网络18还可以包括公共交换电话网。

服务器计算机20被连接到通信网络18。服务器20可以包括数据库22、用户输入/输出接口24和数据处理硬件26，以及通信端口29。服务器计算机20位于位置28，在地理上与客户机位置4分离。服务器位置28可以在第一座城市，比如瑞典的首都斯德哥尔摩，而客户机的位置可以在另一座城市，比如德国的斯图加特或美国密歇根州的底特律。可选地，服务器位置28可以在某城镇的第一部分，而客户机位置可以在同一城镇的另一部分。服务器位置28还可以称为供应商部件观或供应商部件位置28。

根据本发明的实施例，中央控制位置31包括控制计算机33，具有数据处理硬件和软件，用于测量在客户机位置4的多台机器。机器6可以是风力涡轮或风力涡轮中使用的齿轮箱。可选地，这些机器可以包括如造纸厂中的机械。控制计算机33可以包括数据库22B、用户输入/输出接口24B和数据处理硬件26B以及通信端口29B。中央控制位置31可以与客户机位置4分开一段地理距离。利用通信端口29B控制计算机33能够被连接，以经由端口16与分析装置14进行通信。分析装置14可以传递正被部分处理的测量数据，以便允许在中央位置31由控制计算机33进一步执行信号处理和/或分析。

供应商公司占据着供应商部件位置28。供应商公司可以出售和递送分析装置14和/或分析装置14所用的软件。供应商公司还可以出售和递送中央控制位置31处的控制计算机所用的分析软件。以下连同图4讨论了这样的分析软件94，105。这样的分析软件94，105可以通过在所述通信网络18上的传输而递送。

根据系统2的一个实施例，装置14是便携式装置，可以时时连接到通信网络18。

根据系统2的另一个实施例，装置14可以基本上连续地从传感器10接收测量信号，从而允许连续或基本上连续地监视机器状态。根据这个实施例的装置14还可以基本上连续地能够与控制位置31处的控制计算机33通信。因此，根据这个实施例的装置14可以基本上一直“在线”可用于与控制位置31处的控制计算机33进行通信。

根据系统2的一个实施例，装置14基本上被连续地连接到通信网络18。因此，根据这个实施例的装置14可以基本上一直“在线”可用于与供应商计算机20和/或与在控制位置31处的控制计算机33进行通信。

图2A是图1所示的状态分析系统2的一部分的实施例的示意框图。图2A中示出的状态分析系统包括用于产生测量值的传感器单元10。所述测量值可以取决于运动，或者更确切地说，取决于轴旋转时由轴承引起的振动或冲击脉冲。

当设备30被稳固地安装在机器6上或其上的测量点处时，状态分析系统2的实施例运行。安装在测量点处的设备30可以指双头螺栓(stud)30。双头螺栓30可以包括连接耦接32，传感器单元10与其可拆卸地连接。连接耦接32可以例如包括双头螺纹，使得传感器单元能够利用1/4转的旋转与双头螺栓机械地啮合。

测量点12可以包括机器外壳上带螺纹的凹处。双头螺栓30可以具有带有螺纹的突出部分，对应于这些凹处，使得双头螺栓能够像螺栓一样通过纳入到凹处中而牢固地连接到测量点。

可选地，测量点可以包括机器外壳上带螺纹的凹处，而传感器单元10可以包括对应的螺纹，使得它能够被直接地纳入到所述凹处中。可选地，仅仅以彩色标记在机器外壳上标注了测量点。

图2A例示的机器6可以具有旋转轴，具有一定的轴直径d1。机器6在使用时，机器中的轴M可以以转速V1旋转。

传感器单元10可以连接到分析机器状态的设备14。参考图2A，分析装置14包括传感器接口40，用于接收由传感器10产生的测量信号即测量数据。传感器接口40被连接到数据处理构件50，它能够按照程序代码控制分析装置14的运行。数据处理构件50也被连接到存储所述程序代码的存储器60。

根据本发明的实施例，传感器接口40包括接收模拟信号的输入端42，输入端42被连接到模数(A/D)转换器44，其数字输出48被耦接到数据处理构件50。A/D转换器44以一定的采样频率f_S对所接收的模拟信号进行采样，以便递送具有一定的采样频率f_S的数字测量数据信号S_MD，并且其中每个样本的振幅都取决于在采样时刻所接收的模拟信号的振幅。

根据本发明的实施例，所述传感器是冲击脉冲测量传感器。图3是根据本发明实施例的冲击脉冲测量传感器10的简化示出。根据这个实施例，传感器包括具有一定质量或重量的部件110和压电元件120。压电元件120有些弹性，所以被施加外力时它能够伸缩。压电元件120在对立表面上分别配备了导电层130和140。当压电元件120伸缩时它产生电信号，由导电层130和140拾取。所以，机械振动被转换为模拟测量电信号S_EA，它被传递到输出端子145、150。压电元件120可以位于配重110与表面160之间，在运行期间，该表面160被物理地附接到测量点12，如图3示出。

冲击脉冲测量传感器10具有的预定机械谐振频率取决于传感器机械特征，比如配重部件110的质量m和压电元件120的弹性。因此，压电元件具有弹性和弹簧常数k。传感器的机械谐振频率f_RM所以也取决于质量m和弹簧常数k。

根据本发明的实施例，传感器的机械谐振频率f_RM能够由下面的等式确定：

f_RM＝1/(2π)√(k/m) (等式1)

根据另一个实施例，冲击脉冲测量传感器10的实际机械谐振频率也可以取决于其他因素，比如传感器10与机器6机体附接的性质。

因而谐振冲击脉冲测量传感器10对于以机械谐振频率f_RM或其附近的频率的振动特别灵敏。冲击脉冲测量传感器10可以被设计为使得机械谐振频率f_RM在28kHz到37kHz的范围内某处。根据另一个实施例，机械谐振频率f_RM在30kHz到35kHz的范围内某处。

所以模拟测量电信号具有的电振幅可以在频谱上变化。为了说明理论背景的目的，可以假设要是对冲击脉冲测量传感器10施加从如1Hz到如200000kHz的所有频率振幅一致的机械振动，那么来自冲击脉冲测量传感器的模拟信号的振幅在机械谐振频率f_RM处将具有最大值，因为传感器以该频率“推动”时将会谐振。

A/D转换器44以一定的采样频率f_S对所接收的调节后模拟信号进行采样，以便传递具有一定的采样频率f_S的数字测量数据信号S_MD，并且其中每个样本的振幅都取决于在采样时刻所接收的模拟信号的振幅。

根据本发明的实施例，数字测量数据信号S_MD被传递到装置180进行数字信号处理(见图5)。

根据本发明的实施例，用于数字信号处理的装置180包括数据处理器50和使数据处理器50执行数字信号处理的程序代码。根据本发明的实施例，处理器50由数字信号处理器实施。数字信号处理器也被称为DSP。

参考图2A，数据处理构件50被耦接到存储所述程序代码的存储器60。优选情况下，程序存储器60是非易失性存储器。存储器60可以是读/写存储器，即从存储器中读取数据和把新数据写到存储器60上都能够进行。根据某实施例，程序存储器60由FLASH存储器实施。程序存储器60可以包括第一存储器段70，用于存储可执行的第一组程序代码80，以便控制分析装置14执行基本的操作(图2A和图4)。程序存储器还可以包括第二存储器段90，用于存储第二组程序代码94。在第二存储器段90中的第二组程序代码94可以包括使分析装置处理所检测的信号或若干信号，以便产生预处理的信号或一组预处理的信号的程序代码。存储器60还可以包括第三存储器段100，用于存储第三组程序代码104。在第三存储器段100中的程序代码组104可以包括使分析装置执行所选定分析功能105的程序代码。当执行分析功能时，它可以使分析装置在用户界面106上呈现对应的分析结果，或者在端口16上传递该分析结果(见图1和图2A以及图7和图8)。

数据处理构件50还耦接到进行数据存储的读/写存储器52。不仅如此，数据处理构件50还可以连接到分析装置通信接口54。分析装置通信接口讨提供与测量点通信接口56的双向通信，接口56可附接在机器的测量点上，或者在其附近。

测量点12可以包括连接耦接32、可读和可写信息载体58以及测量点通信接口56。

可写信息载体58和测量点通信接口56可以在双头螺栓30附近放置的单独设备59中提供，正如图2示出。可选地，可写信息载体58和测量点通信接口56可以在双头螺栓30内提供。这在WO 98/01831中进行了更详细的介绍，其内容在此通过引用并入。

系统2被安排为允许测量点通信接口56与分析装置通信接口54之间的双向通信。优选情况下，测量点通信接口56和分析装置通信接口54被构造为允许无线通信。根据某实施例，测量点通信接口和分析装置通信接口被构造为彼此通过射频(RF)信号进行通信。这个实施例包括在测量点通信接口56中的天线，以及分析装置通信接口54中的另一条天线。

图4是存储器60及其内容的实施例的简化示出。该简化示出意在传达对存储器60中存储不同程序函数的总体思路的理解，而这不一定是对在真实存储器电路中存储程序的方式的正确的技术教导。第一存储器段70存储的程序代码用于控制分析装置14以执行基本的操作。尽管图4的简化示出显示了伪代码，但是应当理解，程序代码80可以由机器代码构建，或者由数据处理构件50能够执行或解释的任何级别的程序代码构建(图2A)。

图4示出的第二存储器段90存储着第二组程序代码94。在段90中的程序代码94，当运行在数据处理构件50上时，将使分析装置14执行某功能，比如数字信号处理功能。所述功能可以包括对数字测量数据信号S_MD的高级数学处理。根据本发明的实施例，程序代码94适于使处理器装置50执行与在本文档中图5、图6、图9和/或图16所介绍的相关的信号处理功能。

正如以上连同图1所提及，控制分析装置功能的计算机程序可以从服务器计算机20中下载。这意味着要被下载的程序在通信网络18上被传输。通过在通信网络18上调制载波以携带该程序就能够实现这一点。所以下载后的程序可以被加载到数字存储器中，比如存储器60(见图2A和图4)。因此，信号处理程序94和/或分析功能程序104、105可以经由通信端口接收，比如端口16(图1和图2A)，以便将其加载到存储器60中。同样，信号处理程序94和/或分析功能程序104、105也可以经由通信端口29B(图1)接收，以便将其加载到计算机26B的程序存储器位置或数据库22B中。

本发明的一方面涉及计算机程序产品，比如可加载到某装置的数字存储器中的程序代码装置94和/或程序代码装置104、105。计算机程序产品包括软件代码部分，当所述产品运行在分析机器状态的设备的数据处理单元50上时，用于执行信号处理方法和/或分析功能。术语“运行在数据处理单元上”意味着计算机程序加上数据处理单元执行本文档中介绍种类的方法。

措词“计算机程序产品，可加载到状态分析装置的数字存储器中”意味着计算机程序能够被引入到状态分析装置的数字存储器中，以便实现编程为能够或适于执行以上介绍种类的方法的状态分析装置。术语“加载到状态分析装置的数字存储器中”意味着以这种方式编程的状态分析装置能够或适于执行以上介绍种类的方法。

上述计算机程序产品也可以加载到计算机可读介质上，比如光盘或DVD。这样的计算机可读介质可以用于向客户机传递所述程序。

根据分析装置14(图2A)的实施例，它包括用户输入接口102，操作员由此可以与分析装置14互动。根据某实施例，用户输入接口102包括一组按钮104。分析装置14的实施例包括用户输出界面106。用户输出界面可以包括显示器单元106。当数据处理构件50运行基本程序代码80中提供的基本程序功能时，它利用用户输入接口102和显示器单元106提供用户交互。按钮组104可限于几个按钮，比如五个按钮，如图2A示出。中央按钮107可以用作ENTER或SELECT功能，而可以使用其他更多的外围按钮可以用于移动显示器106上的光标。应当理解，以这种方式，经由用户接口可以把符号和文本输入到装置14中。例如，显示器单元106可以显示许多符号，比如字母表中的字母，同时光标在显示器上可移动以响应用户输入，所以允许用户输入信息。

图5是分析装置14的实施例的示意框图，处在具有可运动轴8的机器6所在的客户机位置4。传感器10可以是冲击脉冲测量传感器，被显示为附接到机器6的机体，以便拾取机械振动和向传感器接口40传递表明所检测到的机械振动的模拟测量信号S_EA。传感器接口40可以被设计为如连同图2A或图2B的介绍。传感器接口40向用于数字信号处理的装置180传递数字测量数据信号S_MD。

数字测量数据信号S_MD具有采样频率f_S，而每个样本的振幅值都取决于采样时刻所接收的模拟测量信号S_EA的振幅。根据某实施例，数字测量数据信号S_MD的采样频率f_S可以被固定到一定的值f_S，比如f_S＝102400Hz。采样频率f_S可以由时钟190所传递的时钟信号控制，如图5示出。时钟信号也可以传递给用于数字信号处理的装置180。用于数字信号处理的装置180能够响应所接收的数字测量数据信号S_MD、时钟信号以及采样频率f_S与时钟信号之间关系，产生有关所接收的数字测量数据信号S_MD的短暂持续时间的信息，因为两个连续样本值之间的持续时间等于T_S＝l/f_S。

根据本发明的实施例，用于数字信号处理的装置180包括预处理器200，用于执行数字测量数据信号S_MD的预处理，以便将预处理后的数字信号S_MDP传递到输出210上。输出210被连接到鉴别器230的输入220。鉴别器230适于鉴别预处理后的数字信号S_MDP，以便将鉴别结果传递给用户界面106。可选地，鉴别结果也可以传递给通信端口16，以便使结果能够传输到比如在控制场所31的控制计算机33(见图1)。

根据本发明的实施例，连同用于数字信号处理的装置180中功能框所介绍的功能，预处理器200和鉴别器230可以由计算机程序代码94和/或104实施，正如以上连同图4结合存储器块90和100的介绍。

用户可以仅仅需要几项基本的监视功能，检测某机器的状态是正常还是异常。检测出异常状态后，用户可以要求专门的职业维护人员确定该问题的精确性质，并且执行必要的维修工作。职业维护人员经常需要和使用宽范围的鉴别功能，使得有可能确定异常机器状态的性质和/或原因。因此，分析装置14的不同用户对装置的功能可以提出非常不同的要求。在本文档中术语状态监视功能是用于检测某机器的状态是正常还是有点退化还是异常的功能。术语状态监视功能还包括鉴别功能，使得有可能确定异常机器状态的性质和/或原因。

机器状态监视功能的实例

状态监视功能Fl、F2…Fn包括若干功能，比如：振动分析、温度分析、冲击脉冲测量、冲击脉冲测量数据的频谱分析、振动测量数据的快速傅立叶变换、状态数据在用户界面上的图形表示、在所述机器上的可写信息载体中存储状态数据、在所述装置中的可写信息载体中存储状态数据、转速测量、不平衡检测以及未对准检测。

根据某实施例，装置14包括以下功能：

F1＝振动分析；

F2＝温度分析，

F3＝冲击脉冲测量，

F4＝冲击脉冲测量数据的频谱分析，

F5＝振动测量数据的快速傅立叶变换，

F6＝状态数据在用户界面上的图形表示，

F7＝在所述机器上的可写信息载体中存储状态数据，

F8＝在所述装置中的可写信息载体52中存储状态数据，

F9＝转速测量，

F10＝不平衡检测，以及

F11＝未对准检测。

F12＝从所述机器上的可写信息载体58中检索状态数据。

F13＝执行振动分析功能Fl和执行功能F12“从所述机器上的可写信息载体58中检索状态数据”，以便能够根据当前振动测量数据和历史振动测量数据进行对比或趋势判断。

F14＝执行温度分析F2；并且执行功能“从所述机器上的可写信息载体58中检索状态数据”，以便能够根据当前温度测量数据和历史温度测量数据进行对比或趋势判断。

F15＝从所述机器上的可写信息载体58中检索标识数据。

功能F7“在所述机器上的可写信息载体中存储状态数据”，以及F13振动分析和状态数据检索的实施例在WO 98/01831中进行了更详细地介绍，其内容在此通过引用并入。

图6示出了根据本发明实施例的预处理器200实施例的示意框图。在这个实施例中，数字测量数据信号S_MD被连接到数字带通滤波器240，它具有低截止频率f_LC、高截止频率f_UC以及较高和低截止频率之间的通频带带宽。

数字带通滤波器240的输出被连接到数字包络器250。根据本发明的实施例，包络器250的信号输出被传递到输出260。预处理器200的输出260被耦接到数字信号处理装置180的输出210以向鉴别器230的输入220传递。

可以选择数字带通滤波器240的较高和低截止频率，使得在传感器谐振频率f_RM处的信号S_MD的频率分量在通频带带宽中。如上所述，由在谐振频率f_RM处机械谐振的传感器实现机械振动的放大。所以，模拟测量信号S_EA反映了在谐振频率f_RM处及其周围振动的放大值。因此，作为有益的情况，根据图6实施例的带通滤波器抑制了在谐振频率f_RM之下和之上频率的信号，以便进一步增强测量信号在谐振频率f_RM处的分量。不仅如此，作为有益的情况，数字带通滤波器240进一步降低了测量信号中固有地包括的噪声，因为在低截止频率f_LC以下和高截止频率f_UC以上的任何噪声分量也被除去或减弱。因此，使用具有在最低谐振频率值f_RM到最高谐振频率值f_RMU范围内具有机械谐振频率f_RM的谐振冲击脉冲测量传感器10时，数字带通滤波器240可以被设计为使低截止频率f_LC＝f_RML，和高截止频率f_UC＝f_RMU。根据实施例，低截止频率f_LC＝f_RML＝28kHz,和高截止频率f_UC＝f_RMU＝37kHz。

根据另一个实施例，机械谐振频率f_RM在从30kHz到35kHz范围内某处，然后数字带通滤波器240可以被设计为具有低截止频率f_LC＝30kHz和高截止频率f_UC＝35kHz。

根据另一个实施例，数字带通滤波器240可以被设计为使低截止频率f_LC，低于最低的谐振频率值f_RM，和高截止频率高于最高的谐振频率f_RM。例如，机械谐振频率f_RM可以是从30kHz到35kHz范围内的频率，然后数字带通滤波器240可以被设计为使低截止频率f_LC＝17kHz，和高截止频率f_UC＝36kHz。

所以，数字带通滤波器240传递的通频带数字测量数据信号S_F具有有益的低噪声内容并反映了通频带内的机械振动。通频带数字测量数据信号S_F被传递到包络器250。

所以，数字包络器250收到了通频带数字测量数据信号S_F，它可以反映具有正的以及负的振幅的信号。参考图6，所接收的信号被数字整流器270整流，并且整流后的信号可以被可选的低通滤波器280滤波以产生数字包络信号S_ENV。

所以，信号S_ENV是响应于滤波后的测量数据信号S_F而产生的包络信号的数字表示。根据本发明的某些实施例，可以除去可选的低通滤波器280。以下连同图9讨论了一个这样的实施例。所以，当以下连同图9讨论的抽取器310包括低通滤波器功能时，可以除去在包络器250中的可选低通滤波器280。

根据本发明的图6实施例，信号S_ENV被传递到预处理器200的输出260。因此，根据本发明的实施例，在输出210(图5)上传递的预处理后数字信号S_MDP是数字包络信号S_ENV。

尽管用于响应测量信号而产生包络信号的现有技术模拟设备采用了模拟整流器，该模拟整流器会固有地导致系统误差被引入结果信号中，但是作为有益的情况，数字包络器250将产生真正的整流而没有任何系统误差。所以，数字包络信号S_ENV将具有良好的信噪比，因为在数字带通滤波器240通频带中的谐振频率处进行机械谐振的传感器会引起高的信号振幅，并且在数字域中进行的信号处理不增加噪声，并且不增加偏斜误差。

参考图5，预处理后的数字信号S_MDP被传递到鉴别器230的输入220。

根据另一个实施例，滤波器240是具有截止频率f_LC的高通滤波器。这个实施例通过以高通滤波器240代替带通滤波器而简化了设计，从而将低通滤波处理留给了下游另一个低通滤波器，比如低通滤波器280。高通滤波器240的截止频率f_LC被选择为接近谐振冲击脉冲测量传感器10的最低预期机械谐振频率值f_RMU。当机械谐振频率f_RM在30kHz到35kHz范围内某处时，高通滤波器240可以被设计为使低截止频率f_LC＝30kHz。然后把高通滤波后的信号传给整流器270以及继续到低通滤波器280。根据某实施例，应当有可能使用谐振频率在20kHz到35kHz范围内某处的传感器10。为了实现这个目的，高通滤波器240可以被设计为使低截止频率f_LC＝20kHz。

图7示出了鉴别器230(也见图5)的实施例。鉴别器230的图7实施例包括状态分析器290，适于接收指示机器6状态的预处理后的数字信号S_MDP。利用在控制输入端300上传递的选择信号，可以控制状态分析器290执行所选定的状态分析功能。利用用户与用户接口102(见图2A)的互动可以产生在控制输入端300上传递的选择信号。当所选定的分析功能包括快速傅立叶变换时，选择信号300将设置分析器290以在频率域中对输入信号进行操作。

取决于要执行的分析是什么类型，状态分析器290可以在时域对输入的预处理后数字信号S_MDP进行操作，或者在频率域对输入的预处理后数字信号S_MDP进行操作。所以，取决于在控制输入端300上传递的选择信号，如图8所示可以包括FFT 294，或者如图7所示出可以把信号S_MDP直接传递给分析器290。

图8示出了鉴别器230的另一个实施例。在图8的实施例中，鉴别器230包括可选的快速傅立叶变换器294，被连接以从鉴别器230输入220接收信号。来自快速傅立叶变换器294的输出可以被传递到分析器290。

为了分析旋转部件的状态，所期望的是在足够长的时间监视所检测的振动，以便能够检测出重复的信号。一定的重复信号签名指示了旋转部件的已退化状态。分析重复信号签名还可以指示已退化状态的类型。这样的分析也可以引起对已退化状态程度的检测。

因此，测量信号可以包括取决于可旋转运动部件8振动的至少一种振动信号分量S_D；其中所述振动信号分量具有取决于可旋转运动部件8的转速f_ROT的重复频率f_D。所以，取决于可旋转运动部件8振动的振动信号分量可以指示所监视机器的已退化状态或故障。事实上，振动信号分量S_D的重复频率f_D与可旋转运动部件8的转速之间的关系可以指示哪个机械部件有故障。因此，在具有多个旋转部件的机器中，有可能通过使用分析功能105(包括频率分析)，通过处理测量信号而识别出单个轻微损坏的部件。

这样的频率分析可以包括对包括振动信号分量S_D的测量信号的快速傅立叶变换。快速傅立叶变换(FFT)使用了一定的频率分辨率。该一定的频率分辨率可以按照频率片段表示，决定了辨别不同频率的界限。术语“频率片段”有时指“线条(line)”。如果需要频率分辨率提供高达轴速的Z个频率片段，那么有必要在该轴旋转X周期间记录该信号。

连同旋转部件的分析，分析高于旋转部件的旋转频率f_ROT的信号频率可能引人关注。旋转部件可以包括轴和轴承。轴旋转频率f_ROT往往被称为“级别1”。每次轴转，所关注的轴承信号可能发生约10次(级别10)，即故障重复频率f_D(以Hz测量)除以转速f_ROT(以rps测量)等于10Hz/rps,即级别y＝f_D/f_ROT＝10Hz/rps。不仅如此，分析轴承信号的谐波可能引人关注，所以测量高达级别100的情况可能引人关注。令最大级别为Y，而在FFT在要使用的频率片段(bins)总数为Z，以下情况成立：Z＝X*Y。相反X＝Z/Y，其中，

X是分析数字信号期间所监视轴的转数；以及

Y是最大级别；以及

Z是以许多频率片段表示的频率分辨率。

考虑把抽取后数字测量信号S_MDP(见图5)传递到FFT分析器294时的情况，如图8中介绍：在这样的情况下，当FFT分析器294被设置为Z＝1600频率片段，而用户关注的分析频率高达级别Y＝100，那么X的值变为X＝Z/Y＝1600/100＝16。

因此，当期望Z＝1600频率片段并且用户关注的分析频率高达级别Y＝100时，有必要在X＝16轴转期间进行测量。

使用用户界面102、106(图2A)可以设置FFT分析器294的频率分辨率Z。

因此，使用用户界面102、106(图2A)可以设置用于状态分析功能105和/或信号处理功能94(图4)的频率分辨率值Z。

根据本发明的实施例，通过从一组值中选择一个值Z可以设置频率分辨率Z。频率分辨率Z的可选择值组可以包括：

Z＝400

Z＝800

Z＝1600

Z＝3200

Z＝6400

如上所述，采样频率f_S可以被固定到一定的值，比如f_S＝102400kHz，而因子k可以设置为2.56，从而致使要被分析的最高频率f_SEAmax为：

f_SEAmax＝f_S/k＝102 400/2，56＝40kHz

对于具有转速f_RQT＝1715rpm＝28.58rps轴的机器，选定的级别值Y＝100致使要分析的最大频率为：

f_ROT*Y＝28，58rps*100＝2858Hz.。

快速傅立叶变换器294可以适于对所接收的具有一定数目样本值的输入信号，执行快速傅立叶变换。当将样本值的该一定数目设置为可以被二(2)除而不会出现分数的偶整数时是有益的。

所以，表示从轴的旋转而发出机械振动的数据信号可以包括重复的信号模式。因此在被监视轴的每转，一定的信号模式可以被重复一定量的次数。不仅如此，重复信号也可以以互相不同的重复频率发生。

在Victor Wowk所著“Machinery Vibration Measurements and Analysis”(ISBN 0-07-071936-5)的书中，在149页上提供了互相不同重复频率的几个实例：

“轴承保持器损坏频率(Fundemental train frequency)(FTF)

轴承滚动件损坏(Ball spin)(BS)频率

外环(OR)

内环(IR)”

该书还在150页上提供了计算这些特定频率的公式。Victor Wowk所著“Machinery Vibration Measurements and Analysis”的书中内容在此通过引用并入。确切地说，计算这些特定频率的上述公式在此引用作为参考。同一书中151页上的表指示，这些频率也随轴承制造商而改变，并且：

FTF可以具有0.378的轴承频率因子；

BS可以具有1.928的轴承频率因子；

OR可以具有3.024的轴承频率因子；以及

IR可以具有4.976的轴承频率因子。

频率因子与轴的转速相乘以获得重复频率。该书指出，对于具有转速为1715rpm，即28.58Hz的轴，从标准类型6311的轴承外环(OR)发出脉冲的重复频率可能为大约86Hz；而FTF重复频率可能为10.8Hz。

当被监视轴以恒定转速旋转时，可以按照被监视轴每时间单位的重复或按照每转的重复讨论这样的重复频率，而不需要在两者之间进行区分。不过，如果机器部件以可变转速旋转，事情就进一步复杂化，如以下连同图16、图17和图20的讨论。

出现突然故障的机械

某些类型的机械可能非常突然地遭受整体故障或破坏。对于某些机器类型，比如风力电站中的旋转部件，已经知道发生过突然的破坏，并且使维护人员和机器拥有者感到十分惊奇。这样的突然破坏对机器拥有者损失很大并可能导致其他的负面效应，如在未预计到的机器故障使机器部件跌落时。

本发明人意识到，在某些机械的机械振动中存在着特别高的噪声级别，并且这样的噪声级别妨碍了对机器故障的检测。因此，对于某些类型的机械，保护性状态监视的常规方法已经无法对即将到来的退化状态提供足够早期和/或可靠的警告。本发明人推断，在这样的机械中可能存在着表明已退化状态的机械振动V_MD，但是测量振动的常规方法可能尚未完善。

本发明人还意识到，具有缓慢旋转的部件的机器是似乎特别易于突发故障的机械类型。本发明人还意识到低转速可以导致机械振动V_MD的较低振幅。当机械振动V_MD表明初始机械故障具有低振幅，测量信号中的噪声内容相对而言变得更高。当在旋转速度小于50rpm的机器上测量时，由抽取器310传送的包络和抽取数字测量信号S_RED可以是多噪声的以致如果直接将抽取数字测量信号S_RED送入分析器290将阻碍成功的状态监视分析。换句话说，抽取数字测量信号S_RED的信噪比SNR可以是如此地低以致阻碍检测任何振动信号分量S_D。

本发明人在已经意识到某些机械的机械振动中特别高的噪声级别妨碍对机器故障的检测之后，提出了在噪声环境中能够检测微弱机械信号的方法。如上所述，测量信号S_EA中振动信号分量S_D的重复频率f_D取决于指示被监视机器6的旋转部件8的初始故障的机械振动V_MD。本发明人意识到，有可能检测出初始故障，即刚刚开始发展的故障，只要能够辨别出对应的微弱信号。

因此，测量信号可以包括取决于可旋转运动部件8振动的至少一个振动信号分量S_D，其中所述振动信号分量具有重复频率f_D，它取决于可旋转运动部件8的转速f_ROT。所以，取决于可旋转运动部件8的振动的振动信号分量的存在，可以提供被监视机器的退化状态或初始故障的早期指示。

在风力涡轮的应用中，其轴承被分析的转轴可以以小于每分120转的速度旋转，即轴的旋转频率f_ROT小于每秒2转(rps)。有时要被分析的这种轴以小于每分50转的速度旋转(rpm)，即小于0.83rps的轴旋转频率f_ROT。事实上，典型情况下，转速可能小于15rpm。尽管具有1715rpm转速的轴，如在上述书中讨论，在17.5秒中产生了500转；而以每分50转旋转的轴却要用十分钟才产生500转。某些大型风力电站的轴，典型情况下可以以12RPM＝0.2rps旋转。

所以，当要被分析的轴承与缓慢旋转轴相关联，并且监视轴承的检测器产生的模拟测量信号S_EA使用大约100kHz的采样频率采样时，与该轴一次整转相关联的样本值的数目变得非常大。作为示出性实例，当该轴以50rpm旋转时，为了描述500转以100kHz的采样频率获得了6千万(60000000)个样本值。

不仅如此，当信号包括如此多的样本时，对信号执行高级数学分析需要大量时间。所以，期望先减少每秒的样本数目，再进一步处理信号S_ENV。

图9示出了预处理器200的另一个实施例。预处理器200的图9实施例包括数字带通滤波器240和数字包络器250，如以上连同图6的介绍。如上所述，信号S_ENV是响应滤波后测量数据信号S_F产生的包络信号的数字表示。

根据预处理器200的图9实施例，数字包络信号S_ENV被传递到抽取器310，它适于产生具有降低的采样频率的数字信号S_RED。抽取器310运行以产生输出数字信号，其中两个连续样本值之间的短暂持续时间要长于输入信号中两个连续样本值之间的短暂持续时间。以下连同图14更详细地介绍抽取器。根据本发明的实施例，可以除去可选的低通滤波器280，如上所述。在图9实施例中，当由数字整流器270产生的信号被传递到包括低通滤波的抽取器310时，就可以除去低通滤波器280。

抽取器310的输出312把数字信号S_RED传递到增强器320的输入端315。增强器320能够接收数字信号S_RED并响应它而产生输出信号S_MDP。输出信号S_MDP被传递到预处理器200的输出端口260。

图10A是流程图，示出了增强信号中重复信号模式方法的实施例。有益的是，这种方法可以用于在表示具有旋转轴的机器状态的信号中，增强重复信号模式。增强器320可以被设计为根据图10A示出的方法运行。

图10A中方法步骤S1000到S1040表示在实际产生输出信号值之前为了进行设置而采取的准备动作。一旦已经执行了这些准备动作，就可以计算输出信号值，如参考步骤S1050的介绍。

图10B是流程图，示出了产生数字输出信号的方法。更确切地说，图10B示出了已经执行了参考图10A中步骤S1000至S1040所介绍的准备动作时，产生数字输出信号的方法实施例。

参考图10A的步骤S1000，确定了输出信号S_MDP的期望长度O_LENGTH。

图11是具有多个存储器位置i的第一存储器的示意示出。第一存储器的存储器位置i保存着包括数字值序列的实例输入信号。根据本发明的实施例，实例输入信号用于计算输出信号S_MDP。图11显示了输入信号I的许多连续数字值的某些。输入信号I中的数字值2080仅仅示出了在输入信号中出现的几个数字值。在图11中，输入信号中的两个相邻数字值被持续时间t_delta分开。值t_delta是增强器320所接收的输入信号的采样频率f_SR的倒数(见图9和图16)。

图12是具有多个存储器位置t的第二存储器的示意示出。第二存储器的存储器位置t保存着包括数字值序列的实例输出信号S_MDP。因此，图12示出了将数字值3090存储在连续存储器位置中的一部分存储器。图12显示了输出信号S_MDP的连续数字值。输出信号S_MDP中的数字值3090仅仅示出了在输出信号中出现的几个数字值。在图12中，输出信号中的两个相邻数字值可以被持续时间t_delta在时间上分开。

参考图10的步骤S1000，可以选择输出信号S_MDP的期望长度O_LENGTH，以便有可能使用输出信号SMDP分析输出信号中的一定的频率。例如，较低的频率受关注时比较高的频率需要更长的输出信号。使用输出信号能够分析的最低频率是1/(O_LENGTH*t_delta)，其中O_LENGTH是输出信号中样本值的数目。如果f_SR是输入信号I的采样频率，那么每个数字样本值之间的时间t_delta将是l/f_SR。如上所述，重复信号模式可能出现在表示机械振动的数据信号中。所以，测量信号，比如由包络器250传递的信号S_ENV和传递给增强器320的信号S_RED可以包括取决于可旋转运动部件8的振动的至少一个振动信号分量S_D，其中所述振动信号分量4具有重复频率f_D，它取决于可旋转运动部件8的转速f_ROT。因此，在输出信号S_MDP中的连续数字值被持续时间t_delta分开时，为了可靠地检测出重复频率为f_REP＝f_D＝1/(O_LENGTH*t_delta)的重复信号模式的出现，输出信号S_MDP必须包括至少O_LENGTH个数字值。

根据某实施例，用户可以输入表示要被检测的最低重复频率f_REPmin的值，以及要被监视的轴的最低预期转速的有关信息。分析系统2(图1)包括用于响应这些值计算变量O_LENGTH的适合值的功能。

可选地，参考图2A，分析装置14的用户利用经由用户界面102输入对应值，可以设置输出信号S_MDP的值O_LENGTH 3010。

在下一个步骤S1010中，选择了长度因子L。长度因子L确定了输出信号S_MDP中随机信号被抑制的程度。较高的L值比较低的L值在输出信号S_MDP中给出更少的随机信号。因此，长度因子L可以被称为信噪比改进值。根据本方法的一个实施例，L是1至10之间的整数，但是也可以将L设置为其他值。根据本方法的实施例，L值可以在增强器320中预置。根据本方法的另一个实施例，L值由本方法的用户经由用户接口102(图2A)输入。因子L的值对计算输出信号所需要的计算时间也有影响。较高的L值比较低的L值需要更长的计算时间。

下一步，在步骤S1020，设置了起始位置S_START。起始位置是输入信号I中的位置。

设置起始位置是为了避免或减少输出信号S_MDP中非重复模式的出现。如果设置起始位置S_START以便使得起始位置之前的输入信号部分2070有一定的时间间隔T_{STOCHASTIC_MAX}对应的长度，那么具有对应频率f_{STOHASTIC_MAX}和更高频率的随机信号将在输出信号O、S_MDP中被衰减。

在下一个步骤S1030中，计算输入数据信号的所要求长度。输入数据信号的所要求长度在步骤S1030中根据以下公式(1)计算：

(1) I_LENGTH＝O_LENGTH*L+S_START+O_LENGTH

下一步，在步骤S1040中，计算输入数据信号中的长度C_LENGTH。长度C_LENGTH在其上执行输出数据信号计算的长度。根据以下的公式(3)计算这个长度C_LENGTH:

(3) C_LENGTH＝I_LENGTH-S_START-O_LENGTH

也能够将公式(3)写为：I_LENGTH＝C_LENGTH+S_START+O_LENGTH

然后在步骤S1050中计算输出信号。根据以下公式(5)计算输出信号。在公式(5)中，对输出信号中时间值t计算了输出信号的值。

(5) $\left(5\right)S_{\mathrm{MDP}}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{i=\mathrm{CLENGTH}}{\mathrm{\Σ}}}I\left(i\right)*I(i+\mathrm{Sstart}+t),$ 其中1≤t≤O_LENGTH

输出信号S_MDP具有长度O_LENGTH，如上所述。为了获得整个输出信号S_MDP，必须用公式(5)计算从t＝1到t＝O_LENGTH每个时间值的值。在图11中，数字值2081示出了在输出信号计算中使用的一个数字值。数字值2081示出了在输出信号计算(其中i＝1)中使用的一个数字值。数字值2082示出了在输出信号计算中使用的另一个数字值。附图标记2082指以上公式(5)中的数字值I(1+S_START+t)，此时i＝1和t＝1。因此，附图标记2082示出了输入信号中在位置号P处的数字样本值：

P＝1+S_START+1＝S_START+2.。

在图12中，附图标记3091指在输出信号(其中t＝1)中的数字样本值S_MDP(t)。

现在将介绍本方法运行增强器320的另一个实施例，用于增强表示具有旋转轴的机器状态的信号中重复模式。根据某实施例，长度O_LENGTH可以在增强器320中预置。根据本方法的其他实施例，通过用户经由用户接口102(图2A)输入可以设置长度O_LENGTH。根据本方法的优选实施例，变量O_LENGTH被设置为可以被二(2)除而不会出现分数的偶整数。有益的是，根据这条规则选择变量调整输出信号中的样本数，使其适于在可选的快速傅立叶变换器294中使用。因此，根据本方法的实施例，优选情况下，变量O_LENGTH的值被设置为比如1024、2048、4096的数字。

在特别有益的实施例中，在步骤S1020中设置S_START值，以便使得起始位置之前的输入信号部分2070与输出信号3040的长度相同，即S_START＝O_LENGTH。

正如以上连同公式(1)的例示，输入数据信号的所要求长度是：

I_LENGTH＝O_LENGTH*L+S_START+O_LENGTH

因此，在公式(1)中设置S_START＝O_LENGTH，致使

I_LENGTH＝O_LENGTH*L+O_LENGTH+O_LENGTH＝O_LENGTH*L+O_LENGTH*2

所以，输入信号的所要求的长度能够根据以下公式(6)按照输出信号的长度表示：

(6) I_LENGTH＝(L+2)*O_LENGTH

其中L是以上讨论的长度因子，而O_LENGTH是输出信号中数字值的数目，如以上讨论。

在本发明的这个实施例中，根据以下公式(7)能够计算长度C_LENGTH。

(7) C_LENGTH＝L*O_LENGTH

当已经执行了参考图10A中步骤S1000至S1040所介绍的准备动作时，利用参考图10B所介绍的方法就可以产生数字输出信号。根据本发明的实施例，参考图10B介绍的方法利用DSP 50(图2A)执行。

在步骤S1100(图10B)中，增强器320接收数字输入信号I，在输入端315上具有第一个样本值(见图9和/或图16)。正如以上指出，数字输入信号I可以表示源自轴旋转的机械振动，只要导致出现了具有重复周期为T_R的振动。

接收的信号值被存储(步骤S1120)在与增强器320相关联的数据存储器的输入信号存储器部分中。根据本发明的实施例，该数据存储器可以由读/写存储器52实施(图2A)。

在步骤S1130中，在以上等式(5)中使用的变量t被设置为初始值。初始值可以为1(一)。

在步骤S1140中，计算了样本号为t的输出样本值S_MDP(t)。计算可以采用下面的等式：

$S_{\mathrm{MDP}}\left(t\right)=\underset{i=}{\overset{i=\mathrm{CLENGTH}}{\mathrm{\Σ}}}I\left(i\right)*I(i+\mathrm{Sstart}+t)$

结果样本值S_MDP(t)被存储(图10B步骤S1150)在存储器52的输出信号存储器部分中(见图12)。

在步骤S1160中，本过程检查变量t的值，并且如果t的值表示的数目低于输出样本值的所期望数目O_LENGTH，则先执行增加变量t的值的步骤S1160，再重复步骤S1140、S1150和S1160。

在步骤S1160中，如果t的值表示的数目等于输出样本值的所期望数目O_LENGTH，便执行步骤S1180。

在步骤S1180中，输出信号0、S_MDP被传递到输出260上(见图9和/或图16)。

如上所述，表示源自轴旋转的机械振动的数据信号可以包括重复信号签名，因此一定的信号特征可以在被监视轴的每转中重复一定数目的次数。不仅如此，也可能出现几种互相不同的重复信号签名，其中互相不同的重复信号签名可以具有互相不同的重复频率。正如以上介绍的增强信号中重复信号签名的方法，能够有益地同时检测具有互相不同重复频率的许多重复信号签名。优选情况下，这使得在单一测量和分析周期内，能够同时检测比如轴承内环故障特征和轴承外环故障特征，正如下面的介绍。

图13是包括两个重复信号签名4010和4020的实例输出信号S_MDP的示意示出。输出信号S_MDP可以比图13中的示出包括更多的重复信号签名，但是为了示出目的仅仅显示了两个重复信号签名。图13仅仅显示了重复信号签名4010和4020的许多数字值的某些。

在图13中，示出了外环(OR)频率信号4020和内环(IR)频率信号4010。正如在图13中可见，外环(OR)频率信号4020具有低于内环(IR)频率信号4010的频率。外环(OR)频率信号4020和内环(IR)频率信号4010的重复频率分别是1/T_OR和1/T_IR。

在以上介绍的为增强重复信号模式而运行增强器320的方法实施例中，在步骤S1050中计算输出信号时，放大了重复信号模式。如果在步骤S1010中给因子L更高的值就比给因子L更低的值达到了重复信号模式更高的放大。较高的L值意味着在步骤S1030中要求较长的输入信号I_LENGTH。所以，较长的输入信号I_LENGTH会引起输出信号中重复信号模式更高的放大。因此，关于输出信号中的重复信号模式，较长的输入信号I_LENGTH呈现出更好地衰减随机信号的效果。

根据本发明的实施例，整数值I_LENGTH可以响应于所期望的随机信号衰减量而选择。在这样的实施例中，可以根据所选定的整数值I_LENGTH确定长度因子L。

现在考虑为增强重复信号模式而运行增强器320的方法的示范实施例，其中本方法被用于放大具有某一个最低频率的重复信号模式。为了能够分析具有所述某一个最低频率的重复信号模式，需要一定长度的输出信号。

如上所述，在输出信号的计算中使用更长的输入数据信号与使用更短的输入数据信号相比，会引起重复信号模式放大得更多。如果需要重复信号模式的一定的放大，所以有可能使用一定长度的输入信号，以便实现重复信号模式的这种一定的放大。

为了示出上述实施例，考虑以下实例：

具有最低重复频率&的重复信号模式受到关注。为了确保检测出这样的重复信号，将有必要生产能够表明完整周期的输出信号，也就是说，需要表现的持续时间为T_I＝1/f_I当连续的输出信号样本值被样本周期t_delta分开时，输出信号中样本值的最小数目将为O_LENGTHmin＝TI/t_delta。

如上所述，重复信号的放大量将随着输入信号的长度增加。

如上所述，运行以上参考图10至图13介绍的方法是为了增强从旋转轴发出的测量数据序列中的重复信号签名(repetitive signal signature)。措词“重复信号签名”应当理解为样本值[x(t)、x(t+T)、x(t+2T)……x(t+nT)]包括具有非随机振幅值的振幅分量，并且其中这些样本值之间的持续时间T是不变的，只要该轴以不变的转速旋转。参考图13，应当理解，数字值4010由增强输入信号I中多个重复信号值而产生(见图11)，其中输入信号值在时间上被持续时间T_IR分离。因此在这种情况下，能够推断“重复信号签名”与轴承组件内环处的故障有关，此时重复周期T_IR对应于滚珠在内环的通过速率。当然这假设知道了轴的直径和转速。同样，当存在着这样的“重复信号签名”信号分量时，就可能有重复信号分量值x，使得x(t)的振幅类似于x(t+T)，它的振幅类似于x(t+2T)，它的振幅类似于x(t+nT)，等等。当在输入信号中存在着这样的“重复信号签名”时，作为有益的情况，即使该重复信号签名微弱到产生的振幅分量小于随机信号分量的振幅分量时，使用以上介绍的方法也可以检测到它。

当处理器50执行以上连同图4讨论的对应程序代码94时，分析装置14可以执行连同图10至图13介绍的方法。数据处理器50可以包括中央处理单元，用于控制分析装置14以及数字信号处理器(DSP)的运行。DSP可以被安排为实际运行程序代码90，使分析装置14执行程序94，使以上连同图10至图13介绍的过程得以执行。数字信号处理器可以是如TMS320C6722类型，由Texas Instruments制造。以这种方式，分析装置14可以运行以便执行全部的信号处理功能94，包括滤波功能240，包络功能250、抽取功能310和470以及增强功能320。

根据本发明的另一个实施例，信号处理可以在装置14与计算机33之间共享，如上所述。因此，装置14可以接收模拟测量信号S_EA并产生对应的数字信号S_MD，然后将数字信号S_MD传递到控制计算机33，允许在控制位置31执行进一步的信号处理功能94。

图10C示出了增强器的实施例320。增强器320具有输入端315，它由此可以接收具有采样频率f_SRED的数字信号SRED。增强器320可以包括信号处理器325，适于在端口326上接收数字信号S_RED。信号处理器325还包括端口327，用于接收指示输入信号I的期望长度I_LENGTH的控制值。

增强器320还包括参数设置装置330。参数设置装置330用于产生若干相关控制值，用于执行期望的信号增强。因此参数设置装置330具有输出332，用于向信号处理器325传递控制值I_LENGTH。

增强器320可以在输入端335上接收设置指令。在输入端335上接收的设置指令可以包括指示级别值的数据Y、指示频率分辨率的数据Z和指示SNR改进器值的数据L。输入端335可以被连接以向参数设置装置330传递所接收的数据(见图10C)。

增强器320可以整合在以上如参考图1介绍的分析装置14中。可选地，增强器320也可以是中央控制位置31处的控制计算机33(见图1)的一部分。所以具有采样频率f_SRED的数字信号S_RED可以如从分析装置14经由通信网络18在端口29B上传递到控制计算机33。

图10D示出了根据增强器方法实施例的若干信号。在图10D的顶部示意地示出了具有采样频率f_SR的数字输入信号I。数字输入信号I包括至少I_LENGTH个样本值，其中I_LENGTH是正整数。

如同以上由等式介绍的计算的执行可以如包括第一信号部分S1和第二信号部分S2的运算所示出。

第一信号部分S1包括输入信号I中前S_1L个样本值的副本。S_1L＝I_LENGTH-O_LENGTH

第二信号部分S2包括输入信号I中后S_2L个样本值的副本。S_2L＝I_LENGTH-S_START

在图10D底部的信号O_S1是响应包括第一信号部分S1和第二信号部分S2的计算获得的输出信号O_S1的示意示出。

图10E示出了操作增强器320的方法实施例。

在步骤S310用户接口24B、102、104提示用户输入若干增强器设置值。根据某实施例，用户接口适于请求用户指示期望的频率分辨率Z；以及期望的要被检测的最高重复频率f_Dmax，以及指示期望的信噪比改进的信息。指示期望的SNR改进的信息可以以SNR改进器值L的形式输入。期望的最高重复频率可以以级别数O_VHigh，Y的形式输入。在这种语境中，级别数O_VHigh，Y等于要被检测的最高重复频率(f_Dmax)与所述旋转速度(f_RQT)之间的关系(Y，Ov，O_vHIGH)：

O_VHigh＝Y＝f_Dmax/f_ROT

根据本发明的实施例，用户接口24B、102、104提示用户输入期望的频率分辨率Z(步骤S310)，随后它适于等待以指示期望的频率分辨率Z的数据的形式的输入或者以指令增强器320自动地设置频率分辨率Z的数据的形式的输入(步骤S320)。如果用户输入了指示期望的频率分辨率Z的数据，那么输入的数据将被传递到参数设置器330(步骤S330)。如果用户输入的数据指示期望让频率分辨率Z被自动设置，用户接口将向参数设置器330指示把频率分辨率Z设置为默认值(步骤S340)。

随后，用户接口24B、102、104提示用户输入期望的要被检测的最高重复频率(步骤S350)。用户接口24B、102、104然后适于等待指示期望的最高重复频率的输入或者以指令增强器320自动地设置最高重复频率的数据的形式的输入(步骤S360)。如果用户输入了指示期望的最高重复频率的数据，那么输入的数据将被接收和传递到参数设置器330(步骤S370)。如果用户输入的数据指示期望让最高重复频率被自动设置，用户接口将向参数设置器330指示把最高重复频率设置为默认值(步骤S380)。最高重复频率可以以级别数O_VHigh，Y的形式输入和/或设置。正如以上讨论，级别数O_VHigh，Y是在要产生的输出信号O_S中可检测的最高重复频率的设置。当例如所关注轴承信号可以发生大约被监视轴8、801A、801B、801C、803每转y次时，级别数O_VHigh，Y应当被设置为至少y。使用数字，这意味着当所关注轴承信号可以发生大约被监视轴8、801A、801B、801C、803每转100次时，级别数O_VHigh，Y应当被设置为至少100。

随后，用户接口24B、102、104提示用户输入期望的SNR改进(步骤S390)。用户接口24B、102、104然后适于等待指示期望的SNR改进的输入或者以指令增强器320自动地设置SNR改进的数据的形式的输入(步骤S400)。如果用户输入了指示SNR改进的数据，那么输入的数据将被接收和传递到参数设置器330(步骤S410)。如果用户输入的数据指示期望让SNR改进被自动设置，用户接口将向参数设置器330指示把SNR改进设置为默认值(步骤S420)。SNR改进可以以SNR改进器值L的形式输入。

这些控制值在端口335上传递到参数设置器320(图10C和图10E)。

参数设置器330包括被耦接以接收控制值Z和Y的转数计算器340。转数计算器340用于计算值X_E。值X_E指示输出信号O_S1中的样本(见图10D和/或图12和/或图13)应当对应被监视轴8、801A、801B、801C、803的多少“增强转”。例如，当频率分辨率Z被设置为1600而级别值被设置为Y＝100时，那么根据本发明的实施例，输出信号O_S1中的样本应当对应被监视轴8、801A、801B、801C、803的X_E＝Z/Y＝16“增强转”。因此，转数计算器340具有输入以接收指示频率分辨率设置值Z的数据和指示设置的级别值Y的数据。转数计算器340响应于频率分辨率设置值Z和指示设置的级别值Y的数据产生数据值X_E。

转数计算器340向输出信号长度计算器345传递数据值X_E。

如图10C所示，增强器具有输入端350，用于接收指示在输入端315上收到的信号S_RED的采样速率f_SR的数据。参考图9、图16和图30，采样速率值f_SR可以对应于值f_SR1或f_SR2。

增强器320还具有输入端360，用于接收指示旋转速度f_ROT的数据。对于某些机器，旋转速度被预置为常数值，在这样的情况下该速度值可以被提供到输入端360。可选地，速度检测器420(见图1和图5和图29)可以被提供为传递指示轴8的旋转速度f_ROT的信号。轴8的旋转速度可以按照转每秒(rps)即赫兹(Hz)提供。如下面连同19B和图30所讨论的，根据本发明实施例，旋转速度值f_ROT(j)可以由速度值发生器601根据位置信号来生成。

输出信号长度计算器345用于计算指示输出信号O_S1中所需样本值数目O_LENGTH(见图10D)的值O_L，以响应收到的数据，即响应轴“增强转”值X_E、轴旋转速度值和采样频率值f_SR。

因此，如果X_E＝16，采样频率值f_SR＝30.72Hz以及轴旋转速度值f_ROT＝0.12rps，那么输出信号O_S1中所需样本值数目将为O_L＝X_E*f_SR/f_ROT＝4096。

因此，根据某实施例，为了能够以频率分辨率Z进行高达级别O_VHigh、Y的重复频率后续分析，输出信号O_S1、S_MDP中所需样本值的最小数目能够根据参数Y、Z、f_ROT和f_SR计算，其中f_SR为采样频率值，使得被监视轴8、801A、801B、801C、803每转的样本数目不变。当旋转速度不变时，以及/或者当分数抽取器被用于补偿可变的轴速度时，被监视轴每转的样本数目不变，正如本文档后面更详细的讨论。

所以，要产生的样本值数目O_LENGTH必须为O_L或更大，其中O_L＝X_E*f_SR/f_ROT。

输出信号长度计算器345用于计算值O_L以及设置O_LENGTH值。O_LENGTH值被设置为等于或大于算出的O_L值的值。

输出信号长度计算器345用于向输入信号长度计算器365的输入端364传递O_LENGTH值。输出信号长度计算器345也用于向随机信号频率衰减器设置运算器370传递O_LENGTH值。随机信号频率衰减器设置运算器370被安排为设置变量S_START。变量S_START控制着随机信号衰减的频率限度。

正如从图10D可见，S_START值除以采样频率f_SR对应于时间周期T_S：

T_S＝S_sTART/f_SR＝S_START*T_SR

其中T_SR可以表示两个连续样本之间的延续时间。

S_START为延迟的样本数目，即要被相关的信号S1与S2之间的位移，正如在图10D中也可见。

当变量S_START被设置为与O_LENGTH相同的值时，那么具有对应频率f_{STOCHASTIC_MAX}＝1/Ts和更高频率的随机信号将在输出信号O，S_MDP中被衰减。所以，有益的是把变量S_START设置为等于O_LENGTH的值或大于O_LENGTH的值。因此，随机信号频率衰减器设置运算器370被安排为把变量S_START设置为等于O_LENGTH的值或大于O_LENGTH的值。

输入信号长度计算器365用于计算I_L值和设置I_LENGTH值。产生的变量值I_L取决于可以在端口366上收到的指示期望的SNR改进的信息、可以在端口367上收到的变量S_START的值和可以在端口364上收到的O_LENGTH值。

因此，为了能够从具有O_LENGTH个样本值的增强器320产生输出信号O，S_MDP，该增强器必须在端口315上接收至少I_L个样本值。根据某实施例，变量I_L的值为：

I_L＝O_LENGTH*L+S_START+O_LENGTH

所以，有益的是把变量I_LENGTH设置为等于I_L的值或大于L的值。因此，输入信号长度计算器365被安排为把变量I_LENGTH设置为等于L的值或大于I_L的值。输入信号长度计算器365被安排为在端口332上把控制值I_LENGTH传递到信号处理器325(见图10C)。

输入信号长度计算器365被安排为把控制值I_LENGTH传递到求和确定器375的输入端。求和确定器375还具有一个输入用于接收指示变量数据。不仅如此，求和确定器375还具有一个输入用于接收指示要以输出信号O_S1，S_MDP的形式产生的样本值的数目O_LENGTH的数据。所以，随机信号频率衰减器设置运算器370被安排为把指示变量S_START的数据传递到求和确定器375，而输出信号长度计算器345被安排为把指示O_LENGTH值的数据传递到求和确定器375。

求和确定器375被安排为根据数值I_LENGTH、O_LENGTH和S_START产生数值C_LENGTH。

值C_LENGTH被设置为基本上等于于数值I_LENGTH与数值S_START和O_LENGTH之和之间的差的值。因此，求和确定器375可以传递数值C_LENGTH＝I_LENGTH-S_START-O_LENGTH。

求和确定器375可以被安排为在参数设置装置330的输出377上传递数值C_LENGTH。

图10G示出了增强器的另一个实施例320，其中求和确定器的实施例375B具有一个输入用于接收指示要产生的样本值的数目O_LENGTH的数据，以及另一个输入用于接收SNR改进器值L。求和确定器375B适于根据数值O_LENGTH和SNR改进器值L产生数值C_LENGTH。求和确定器375B适于设置C_LENGTH＝L*O_LENGTH。

求和确定器375B可以被安排为在参数设置装置330的输出377上传递数值C_LENGTH。

输出信号长度计算器345还用于在参数设置装置330的输出379上传递数值O_LENGTH。

如上所述，信号处理器325包括端口326用于接收时域数字信号S_RED，以及端口327用于接收指示输入信号I的期望长度的控制值。

信号处理器325与具有多个存储器部分的存储器380协作。根据某实施例，该存储器包括存储器部分382用于存储信号S_RED的至少I_LENGTH个连续样本值。因此，信号处理器325可以响应在激活输入端384上收到激活信号，用于在输入端327上读取I_LENGTH值，随后用于在端口326上接收I_LENGTH值个连续样本值。信号处理器325还可以响应在激活输入端384上收到激活信号，与存储器380协作用于把这些样本值存储在存储器部分382中。因此，存储器部分382的内容表示输入信号I，正如图10D所描绘。

输出样本值发生器386用于根据输入信号I产生第一信号部分S1和第二信号部分S2。

响应于在激活输入端388上收到激活信号，输出样本值发生器386可以用于读取样本I(i₀)至I(i₀+C_LENGTH)，并且把这些样本存储在第二存储器部分390中作为信号部分S1；以及输出样本值发生器386可以用于读取样本I(i₀+S_START+1+1)至I(S_START+C_LENGTH+O_LENGTH)，并且把这些样本存储在第三存储器部分392中，其中i₀为不变的正整数。

因此，存储器部分390和392的内容分别可以表示第一信号部分S1和第二信号部分S2，正如图10D所描绘。随后输出样本值发生器386可以用于对信号S1和S2进行互相关。

可选地，相关包括读取存储器部分382中存储的输入信号I的样本值，正如图10C和图10D的顶部示意地示出。参考图10F，输出样本值发生器386可以用于执行以下步骤：

步骤S500：把变量t设置为第一个值t₀。第一个值t₀可以是t₀＝1。

步骤S510：计算输出样本值：

$S_{\mathrm{MDP}}\left(t\right)=\underset{i=i0}{\overset{i=i0+\mathrm{CLENGTH}-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(i\right)*I(i+\mathrm{Sstart}+t)$

步骤S520：在输出端口394上传递所产生的样本值S_MDP(t)。

步骤S530：增加计数器值t，即设置t:＝t+1；

步骤S540：检查数值t是否大于值O_LENGTH+t₀-1。如果数值t大于值O_LENGTH+t₀-1，那么产生信号指示已经产生了完整的输出信号(步骤S550)。如果数值t不大于值O_LENGTH+t₀-1，那么使用增加的t值重复步骤S510。

图10H是表格，示出了步骤S510中一部分计算的实施例。增强器320适于根据C_LENGTH个输入信号乘积P(i，t)产生输出样本值S_MDP(t)。C_LENGTH为正整数。

参考表1(见图10H)，通过将第一样本位置的第一输入样本值I(i)乘以第二输入样本值I(i+t+S_START)获得输出样本位置t的输入信号乘积P(i，t)。第二输入样本值在输入信号向量I中第二样本位置i+t+S_START找到(见图10D或图11)。因此，第二输入样本值与所述第一输入样本值分开一定数目N_C的样本位置。该一定数目的样本位置可以是N_C＝(i+t+S_START)-i＝t+S_START。因此，一定数目N_C可以等于输出样本位置值t与一定值S_START之和。

正如以上连同图10D的说明所指示，一定值S_START是许多样本位置，它可以对应于时间周期T_S。当一定值S_START被设置为与O_LENGTH相同的值时，那么具有对应频率f_{STOCHASTIC_MAX}和更高频率的随机信号将在输出信号S_MDP中被衰减。这个限制频率值f_{STOCHASTIC_MAX}的值为：

f_{STOCHASTIC_MAX}＝1/Ts，其中

T_S＝S_START/f_SR，其中

f_SR＝输入信号I的采样频率。

因此，根据优选实施例，一定数目N_C等于或大于一定值S_START。因此，根据优选实施例，输入信号乘积P(i，t)中两项的下标值之间的差等于或大于一定值S_START。在以上实例中，一项是具有下标i的第一输入样本值I(i)，而另一项是具有下标值i+t+S_START的第二输入样本值I(i+t+S_START)。在这种连接中重要的是下标值i和i+t+S_START分别是与输入信号向量I内样本值相关联的值。因此，输入样本值的范围I_LENGTH以及下标值i和i+t+S_START分别必须选择得使这些下标值是输入信号向量内的值。参考图10D的上部，它示出了输入信号向量I的实施例，这意味着下标值i和i+t+S_START分别必须是从i_START到i+t+S_START范围内的值。因此，如果常数i_START被设置为i_START＝1，那么下标值i和i+t+S_START分别必须是从i＝1到i＝I_LENGTH范围内的值。

输入信号I可以包括I_LENGTH个样本值，如上所述。增强器接收具有第一多个I_LENGTH输入样本值的输入信号向量。这第一多个I_LENGTH输入样本值受到处理以产生具有第二多个O_LENGTH输出样本值S_MDP(t)的输出信号序列S_MDP；所述第二多个为正整数。

根据第三多个C_LENGTH输入信号乘积P(i，t)，计算输出样本值S_MDP(t)；所述第三多个(C_LENGTH)为正整数。

正如以上等式⑴和(3)中指示，根据某实施例可以使用以下关系：

(1) I_LENGTH＝O_LENGTH*L+S_START+O_LENGTH

和

(3) C_LENGTH＝I_LENGTH-S_START-O_LENGTH

作为实例，可以使用以下数值：

L＝10

O_LENGTH＝1024

S_START＝1024

C_LENGTH＝10240

I_LENGTH＝12288

因此，如果例如S_START＝1024，并且t从t＝t_MIN＝1到t＝t_MAX＝O_LENGTH＝1024变化，并且使用以下等式(8)：

$\left(8\right)S_{\mathrm{MDP}}\left(t\right)=\underset{i=i0}{\overset{i=i0+\mathrm{CLENGTH}-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(i\right)*I(i+\mathrm{Sstart}+t)$

那么两项的两个下标值之间的差N_C将从N_C＝1025到N_C＝2048变化。这是由于最大的下标值差将是N_CMAX＝S_START+t_MAX＝S_START+O_LENGTH＝1024+1024＝2048；而最小的下标值差将是N_CMIN＝S_START+t_MIN＝1024+1＝1025。

因此，如果常数i₀＝1，那么输入信号向量I必须具有从i＝i₀＝1到i＝I_LENGTH＝12288的下标值范围。

参考图10C，在输出端口394上传递的输出样本值S_MDP(t)可以被传递到存储器396，并且存储器396可以存储所接收的样本值，所以它们可读为输出样本值O_S1、S_MDP的序列，正如图10D左下角示意地示出。

可选地，在输出样本值发生器386的输出端口394上传递的输出样本值S_MDP(t)可以直接传递到增强器320的输出端口398。

根据另一个实施例，产生输出样本值S_MDP(t)的等式可以修改为：

$\left(9\right)S_{\mathrm{MDP}}\left(t\right)=\underset{i=1+\mathrm{Sstart}}{\overset{i=\mathrm{Ilength}-\mathrm{Olength}}{\mathrm{\Σ}}}I(i-\mathrm{Sstart})*I(i+t)$

以上等式(9)将提供输出信号序列O，S_MDP，它与以上等式(5)和(8)产生的输出信号序列O，S_MDP等效。可以显示出等式(9)是表达等式(5)的替代方式。

因此，也产生取决于各个输出信号样本值S_MDP(t)的等式(9)实施例，要被相乘的样本值之间的样本位置的数目N_C将是N_C＝t+S_START。

采样速率的抽取

可能期望提供抽取器310以先降低数字信号的采样频率，再传递到增强器320。有益的是，这样的抽取器310减少了要被分析信号中样本的数目，从而减少了存储要被使用信号所需要的存储空间量。抽取也能够加快在后续增强器320中的处理。

图14A示出了传递给抽取器310的输入的信号中的许多样本值，而图14B示出了对应时间周期的输出样本值。被输入到抽取器310的信号可以具有采样频率f_S。正如能够看出，输出信号is具有降低的采样频率f_SR1。抽取器310适于执行数字化包络信号S_ENV的抽取，以便传递具有降低采样频率f_SR1的数字信号S_RED，使得输出采样频率与输入采样频率f_S相比被降低了整数因子M倍。

因此，输出信号S_RED仅仅包括了在输入信号S_ENV中出现的每第M个样本值。图14B示出了M是4的实例，但是M可以是任何正整数。根据本发明的实施例，抽取器可以按照US 5,633,811中的介绍运行，其内容在此通过引用并入。

图15A示出了根据本发明实施例的抽取器310。在根据图15A的抽取器310的实施例310A中，梳状滤波器400对输入信号进行滤波和16：1比率的抽取。即，与输入采样频率相比，输出采样频率以等于16的第一整数因子M1(M1＝16)被降低。有限脉冲响应(FIR)滤波器401接收梳状滤波器400的输出，并且以第二整数因子M2提供了对采样频率的又一次降低。如果整数因子M2＝4，FIR滤波器401呈现了采样频率4：1的降低，所以抽取器310A呈现了64：1总抽取。

图15B示出了本发明的另一个实施例，其中抽取器310的实施例310B包括低通滤波器402，随后是样本选择器403。样本选择器403适于在从低通滤波器402接收的信号中拾取出每第M个样本值。结果信号S_RED1具有f_SR1＝f_S/M的采样频率，其中f_S是收到信号S_ENV的采样频率。低通滤波器402的截止频率由M值控制。

根据一个实施例，M值被预置为一定的值。根据另一个实施例，M值是可设置的。抽取器310可以为可设置的，以进行选定的抽取M：1，其中M是正整数。可以在抽取器310的端口404上接收M值。

低通滤波器402的截止频率是f_SR1/(G*Μ)赫兹。因子G可以选择为二(2.0)的值，或者大于二(2.0)的值。根据某实施例，G值被选择为2.5与3之间的值。优选情况下，这能够避免假频。低通滤波器402可以由FIR滤波器实施。

由低通滤波器402传递的信号被传递到样本选择器403。样本选择器在一个端口上接收M值，而在另一个端口上接收来自低通滤波器402的信号，并且它响应这些输入产生样本值序列。样本选择器适于在从低通滤波器402接收的信号中拾取出每第M个样本。结果信号S_RED1具有f_SR1＝1/M*f_S的采样频率，其中f_S是在抽取器310的端口405上接收的信号SENV的采样频率。

可变轴速度的补偿方法

如上所述，作为有益的情况，即使重复信号签名微弱到产生的振幅分量小于随机信号分量时，也可以使用以上介绍的方法检测出输入信号中出现的重复信号签名。

不过，在一定的应用中，轴的转速可能变化。当轴的转速变化时，使用输入测量序列执行自相关会导致结果输出信号S_MDP的品质退化。

所以，根据本发明一方面的目的是在整个测量序列期间当该轴的转速改变时，实现由自相关导致的输出信号S_MDP具有与轴的转速不变时同等高的品质，其数据自相关。

图16示出了本发明的实施例，包括如以上介绍的抽取器310和增强器320，以及分数抽取器470。

根据本发明的实施例，尽管抽取器310运行以便以M：1对采样频率抽取，其中M是整数，但是图16的实施例包括分数抽取器470，以U/N对采样频率抽取，其中U和N都是正整数。因此，作为有益的情况，分数抽取器470能够以分数对采样频率抽取。根据某实施例，U和N的值可以在从2到2000的范围内选择。根据某实施例，U和N的值可以在从500到1500的范围内选择。根据又一个实施例，U和N的值可以在从900到1100的范围内选择。

在图16的实施例中，来自抽取器310的输出信号被传递到选择器460。选择器能够对即将输入到增强器320的信号进行选择。对具有不变转速的旋转部件进行状态监视时，可以将选择器460设置在将具有采样频率f_SR1的信号S_RED传递到增强器320的输入端315的位置，并且可以将禁用分数抽取器470。对具有可变转速的旋转部件进行状态监视时，可以启用分数抽取器470，并且将选择器460设置在将具有采样频率f_SR2的信号S_RED2传递到增强器320的输入端315的位置。

分数抽取器470具有输入端480。输入端480可以被连接以接收从抽取器310输出的信号。分数抽取器470也具有输入端490，用于接收指示轴8的转速的信息。

可以提供速度检测器420(见图5和图1和图29)以传递信号表明轴8的转速f_ROT。速度信号可以在处理装置180的端口430上接收，从而使处理装置180能够将该速度信号传递到分数抽取器470的输入端490。可以按照每秒的转数即赫兹(Hz)提供轴8的转速f_ROT。

图17示出了分数抽取器470的实施例，它能够以分数U/N改变采样频率，其中U和N都是正整数。这使得将被传递到增强器320的采样频率f_SR2能够被非常准确地控制，从而即使当轴速度变化时也能够非常好地检测微弱重复信号签名。

在分数抽取器470的输入端490上接收的速度信号被传递到分数发生器500。分数发生器500分别在输出510和520上产生整数输出U和N。U输出被传递到升采样器530。升采样器530经由输入端480接收信号S_RED(见图16)。升采样器530包括样本引入器540，用于在端口480上接收的每个样本值之间引入U-1个样本值。每个这样添加的样本值都带有振幅值。根据某实施例，每个这样添加的样本值都被提供了零(0)振幅。

结果信号被传递到低通滤波器550，其截止频率由分数发生器500所传递的值U控制。低通滤波器550的截止频率是f_SR2/(K*U)赫兹。因子K可以选择为二(2)的值，或者大于二(2)的值。

结果信号被传递到抽取器560。抽取器560包括低通滤波器570，其截止频率由分数发生器500所传递的值N控制。低通滤波器570的截止频率是f_SR2/(K*N)赫兹。因子K可以选择为二(2)的值，或者大于二(2)的值。

由低通滤波器570传递的信号被传递到样本选择器580。样本选择器在一个端口上接收值N，以及在另一个端口上接收来自低通滤波器570的信号，并且它响应这些输入而产生样本值序列。样本选择器适于在从低通滤波器570接收的信号中拾取出每第N个样本值。结果信号S_RED2具有f_SR2＝U/N*f_SR1的采样频率，其中f_SR1是在端口480上接收的信号S_RED的采样频率。结果信号S_RED2在输出端口590上传递。

低通滤波器550和570可以由FIR滤波器实施。这有益地排除了使用由样本引入器540引入的零振幅值执行乘法的需要。

图18示出了分数抽取器470的另一个实施例。图18的实施例有益地减少了产生信号S_RED2所要求的计算量。

在图18的实施例中，除去了低通滤波器570，所以由低通滤波器550传递的信号被直接传递到样本选择器580。当由硬件实施分数抽取器470时，作为有益的情况，图18的实施例减少了硬件量，从而降低了生产成本。

当由软件实施分数抽取器470时，作为有益的情况，图18的实施例减少了要求执行的程序代码量，从而降低了处理器的负载并提高了执行速度。

参考图17和图18，被传递到分数抽取器470的输出端口上的结果信号S_RED2具有f_SR2＝U/N*f_SR1的采样频率，其中f_SR1是在端口480上接收的信号S_RED的采样频率。分数值U/N取决于在输入端口490上所接收的速率控制信号。如上所述，速率控制信号可以是表明轴8的转速的信号，它可以由速度检测器420(见图1和/或图5)传递。速度检测器420可以由编码器实施，提供的脉冲信号具有适当选择的分辨率，使得速度信号具有所期望的准确度。在一个实施例中，编码器420在轴8的每个整转都传递一个整转标记信号。这样的转标记信号可以是电脉冲的形式，具有能够被准确检测到的边缘并且表明了被监视轴8的一定的旋转位置。根据另一个实施例，编码器420在被监视轴的每转中可以传递许多脉冲信号，以便在该轴的一转内也能够检测出速度变化。

根据实施例，分数发生器500控制U和N的值，使得降低的采样频率具有使提供的信号S_RED2能够有如下性质的值：轴8每转的样本数基本上不变，与轴8的任何速度变化无关。所以，U和N的值越大，分数抽取器470在使轴8每转样本值的数目保持基本上不变方面的能力就越好。

图19A示出了抽取器310和分数抽取器470的另一个实施例。抽取器310在端口405上接收具有采样频率f_S的信号S_ENV，并且在端口404上接收整数M，如上所述。抽取器310在输出312上传递具有采样频率f_SR1的信号S_RED1，输出312连接到分数抽取器470A的输入端480。输出采样频率f_SR1是：

f_SR1＝f_S/M

其中M是整数。

分数抽取器470A接收具有采样频率f_SR1的信号S_RED1，作为数据值序列S(j)，并且它在其输出590上传递输出信号S_RED2作为另一个数据值序列R(q)。

分数抽取器470A可以包括存储器604，适于接收和存储数据值S(j)，以及表明被监视旋转部件对应转速的信息。因此存储器604可以存储每个数据值S(j)，以便在检测数据值S(j)所对应的传感器信号S_EA的值时使它与表明被监视轴转速的值相关联。

建立改进的速度值

当产生输出数据值R(q)时，分数抽取器470A适于从存储器604读取数据值S(j)以及表明对应转速f_ROT的信息。

参照图17和图18，在分数抽取器470上传递的结果信号S_RED2具有以下采样率：

f_SR2＝U/N*f_SR1

其中f_SR1是在端口480上接收的信号S_RED的采样频率。

分数值U/N取决于在输入端口490上接收的速率控制信号。如上所述，速率控制信号可以是表明轴8的转速的信号，其可以由速度检测器420传递(见图1和/或图5)。

如上所述，速率控制信号可以取决于表明轴8的转速的信号，其可以在速度检测器420上传递(见图1和/或图5)。速度检测器420可以用设备420实施，其提供具有适当选择的分辨率的脉冲信号以便允许速度信号的期望精度。在一个实施例中，轴8整转一周，设备420适于传递整转标记信号一次。此转动标记信号可以呈现电脉冲的形式，其具有可以精确检测并表明监视轴8的一定旋转位置的边缘。根据另一个实施例，监视轴8转动一次，设备420可以传递许多脉冲信号。

可以被称为索引脉冲的位置信号可以响应监视轴旋转时旋转的编码盘上的零角图案的检测而产生于设备420的输出上。这可以以几种方式实现，如本领域技术人员所知。编码盘例如可以设置有零角图案，其随盘每次转动而产生零角信号。位置信号的正常解释也要求齿轮比信息。齿轮比信息可以表明监视部件8与设备420的产生位置信号的旋转部件之间的齿轮比。

速度变化例如可以通过每当监视轴穿过一定旋转位置时将“整转标记”登记在存储器604中，并通过使“整转标记”与按相同时刻接收的样本值s(j)相关联来检测。以这种方式，当轴旋转更慢时，存储器604将存储两个连续的整转标记之间的大量样本，因为A/D转换器每秒传递恒定数量f_S或f_RED1的样本。

实际上，状态分析装置14，920可以适于记录测量数据值S(j)、编码器脉冲信号Pi和时间信息，使得每个测量数据值S(j)可以与表明时间和角位置的数据相关联。反之，这使得可以使非常准确的速度值与每个测量数据值S(j)相关联。

根据实施例，关于编码器信号P的正边缘(edge)的信息以此方式与滤波功能240，包络功能250、抽取功能310并行处理，以便维持编码器信号P的正边缘与对应振动样本值Se(i)和S(j)之间的时间关系。该信号处理用图30示意性地示出。

图19B是速度值发生器601的实施例的框图。根据实施例，速度值发生器601包括存储器602。速度值发生器601适于接收一系列测量值S(j)和一系列位置信号，以及其间的时间关系，速度值发生器601适于在其输出提供与对应速度值f_ROT(j)相关联的测量值S(j)的一系列对SP。在下面详细介绍。

图19C是存储器602的实施例及其内容的简化示出，存储器602示出的左侧上的列#01、#02、#03、#04和#05提供了解释图像，其旨在示出编码器脉冲信号Pi的检测时间(见列#02)与对应变化测量值S(j)(见列#05)之间的时间关系。

如上所述，模数转换器40，44按初始采样频率f_S对模拟电测量信号S_EA采样以便产生数字测量数据信号S_MD。编码器信号P还可以按基本上相同的初始时间分辨率f_S来检测，如图19C的列#02所示出。图30中也示出了该信号处理，如下面结合图30的描述详细讨论。列#01示出时间随时隙的进度，每个时隙具有持续时间dt＝1/f_Sample，其中f_Sample是与初始样本频率f_S具有整数关系的样本频率，模拟电测量信号S_EA利用其进行采样。根据优选实施例，样本频率f_Sample是初始样本频率f_S。根据另一个实施例，样本频率f_Sample是第一减小的采样频率f_SR1，其与初始采样频率f_S相比减少了整数因子M。

在图19B的列#02中，编码器信号P的每个正边缘用数字“1”表示。在该实例中，编码器信号P的正边缘在第三、第45、第78时隙和第98时隙检测，如列#02所示。根据另一个实施例，检测位置信号的负边缘，其提供等效的检测正边缘的结果。根据又一个实施例，检测位置信号的正边缘和负边缘，以便通过允许稍后选择是否使用正边缘或负边缘来获得冗余。列#03示出一系列振动样本值Se(i)，如模数转换器40，44所产生的，列#05示出对应系列振动样本值S(j)，如整数抽取器310所产生的。因此，当整数抽取器被设定以提供总抽取因子M＝10时，通过抽取器310为馈入整数抽取器310中的每十个样本Se(i)提供一个振动样本值S(j)。根据实施例，与抽取的振动样本值S(j)有关的非常精确的位置和时间信息PT通过将列#04中的PositionTime信号的振幅设为值PT＝3来维持，以便表明正边缘(件列#02)在时隙#03检测。因此，PositionTime信号的振幅值，在整数抽取阶段310之后，表明与样本值S(1)相关的位置信号边缘P的检测时间。

在图19B的实例中，样本i＝3处的PositionTime信号的振幅值为PT＝3，由于抽取因子M＝10使得样本S(1)在时隙10传递，这意味着在样本S(1)的时隙之前检测边缘M-PT＝10-3＝7。

所以，如图30中所示，装置14，920可以用于以此方式与振动样本的滤波功能240，包络功能250、抽取功能310并行处理关于编码器信号P的正边缘的信息以便通过从检测模拟信号至建立要由分析抽取器使用的速度值的上述信号处理来维持编码器信号P的正边缘和对应的振动样本值Se(i)和S(j)之间的时间关系。

图19D是示出了运行图19B的速度值发生器601的方法的实施例的流程图。

根据实施例，速度值发生器601分析(步骤S#10)三个相继接收的位置信号之间的时间关系，以便建立监视旋转部件8是出于恒定速度阶段还是出于加速度阶段。该分析基于存储器602中的信息来执行，如上所介绍(见图19C)。

如果分析揭示位置信号之间具有相同数量的时隙，则速度值发生器得出这样的结论(在步骤#20中)，速度是恒定的，在这种情况下执行步骤S#30。

在步骤S#30中，速度值发生器可以通过将时隙dt＝1/fs的持续时间乘以两个连续位置信号之间的时隙数量来计算两个连续位置信号之间的持续时间。当监视部件8每整转一次提供位置信号一次时，转动速度可以计算为：

V＝1/(n_diff*dt)，

其中n_diff＝两个连续的位置信号之间的时隙数量。在恒定速度阶段期间，与所分析的三个位置信号相关联的所有样本值S(j)(见图19C中的列#05)可以指定相同的速度值V＝1/(n_diff*dt)，如上所定义的。此后，可以再次对接下来的三个连续接收位置信号执行步骤S#10。可选地，当重复步骤S#10时，先前的第三个位置信号P3将被用作第一位置信号P1(即，P1：＝P3)，使得确定任何速度变化即将发生。

如果分析(步骤S#10)揭示第一位置信号与第二位置信号之间的时隙数量不同于第二位置信号与第三位置信号之间的时隙数量，则速度值发生器得出这样的结论(在步骤S#20中)，监视旋转部件8处于加速度阶段。

在下一步骤S#40中，速度值发生器601用于在加速度阶段期间建立瞬时速度值，用于使测量数据值S(j)的每一个与瞬时速度值Vp相关联，瞬时速度值Vp表明检测与此数据值S(j)对应的传感器信号(S_EA)值时的监视部件的转速。

根据一种实施方式，速度值发生器601用于通过线性插值建立瞬时速度值。根据另一种实施方式，速度值发生器601用于通过非线性插值建立瞬时速度值。

图19E是示出了执行图19D的步骤S#40的方法的实施例的流程图。根据实施例，假设加速度在两个相互相邻的位置指示器P之间的持续时间内具有恒定值(见图19C中的列#02)。因此，当

·位置指示器P每转动一次传递一次时，以及

·齿轮比为1/1时，那么

-在两个相互相邻的位置指示器P之间行走的角距离为1次转动，其可以表达为360度，并且

-持续时间为T＝n_diff*dt，，

其中n_diff是两个相互相邻的位置指示器P之间的持续时间dt的时隙数量。

参照图19C，第一位置指示器P在时隙i1＝#03检测并且下一个位置指示器P在时隙i2＝#45检测。因此，持续时间为n_diff1＝i2-i1＝45-3＝42个时隙。

因此，在步骤S#60中(参见图19E连同图19C)，速度值发生器601用于建立前两个连续位置信号P1和P2之间，即位置信号P(i＝3)和位置信号P(i＝45)之间的第一数量的时隙n_diff1。

在步骤S#70中，速度值发生器601用于计算第一转速值VT1。第一转速值VT1可以计算为：

VT1＝1/(n_diff1*dt)，

其中，VT1是表示为每秒钟转数的速度，

n_diff1＝两个连续位置信号之间的时隙数量，并且

dt是时隙的持续时间，用秒表示。

由于假设加速度在两个相互相邻的位置指示器P之间的持续时间内具有恒定值，因此将所计算的第一速度值VT1分配给在两个连续位置信号之间的中间的时隙(步骤S#80)。

因此，在第一位置指示器P1在时隙i_P1＝#03检测并且下一个位置指示器P2在时隙i_P2＝#45检测的实例中，第一中间时隙为：

时隙i_P1-2＝i_P1+(i_P2-i_P1)/2＝3+(45-3)/2＝3+21)＝24。

因此，在步骤S#80中，第一转速值VT1可以分配给表示比检测第二位置信号边缘P(i＝45)的时间点更早的时间点的时隙(例如，时隙i＝24)，见图19C。

将速度值逆向分配给表示两个连续位置信号之间的时间点的时隙有利地允许显著降低速度值的不准确度。然而，获得瞬时速度值的现有技术方法对按几个相互不同的转速建立恒定速度值来说是令人满意的，当现有技术解决方案用于在加速度阶段期间建立旋转部件的速度值时，被证明是不满意的。

相反，根据本发明实施例的方法允许建立甚至在加速度阶段期间不准确度水平也有利地较小的速度值。

在后续步骤S#90中，速度值发生器601用于建立接下来的两个连续位置信号之间的第二数量时隙n_diff2。在图19C的实例中，其是时隙45与时隙78之间的时隙n_diff2数，即，n_diff2＝78-45＝33。

在步骤S#100中，速度值发生器601用于计算第二转速值VT2。第二转速值VT2可以计算为：

VT2＝Vp61＝1/(n_diff2*dt)，

其中n_diff2＝接下来的两个连续位置信号P2和P3之间的时隙数量。因此，在图19C的实例中，n_diff2＝33，即，时隙45与时隙78之间的时隙数量。

由于可以假设加速度具有两个相互相邻的位置指示器P之间的持续时间的恒定值，因此将所计算的第二速度值VT2分配给(步骤S#110)两个连续位置信号的中间的时隙。

因此，在图19C的实例中，所计算的第二速度值VT2被分配给时隙61。因此将时隙61处的速度设置为：

V(61)：＝VT2。

因此，在步骤S#110中，可以将第二速度值VT2分配给表示早于第三位置信号边缘P(i＝78)的检测时间点的时间点的时隙(例如，时隙i＝61)，见图19C。

因此，在一个位置指示器P在时隙i2＝#45检测并且下一个位置指示器P在时隙i3＝#78检测的实例中，第二中间时隙为以下等式的整数部分：

i_P2-3＝i_P2+(i_P3-i_P2)/2＝45+(78-45)/2＝45+33/2＝61，5

因此，时隙61是第二中间时隙i_P2-3。

在下一个步骤S#120中，在相关的时间段内计算第一加速度值。第一加速度值可以计算为：

a12＝(VT2-VT1)/((i_VT2-i_VT1)*dt)

在图19C的实例中，将第二速度值VT2分配给时隙61，因此i_VT2＝61，并将第一速度值VT1分配给时隙24，因此i_VT1＝24。因此，由于dt＝1/fs，可以将加速度值设置为：

a₁₂＝f_S*(VT2-VT1)/(i_VT2-i_VT1)

在时隙24和时隙60之间的时间段，在图19C的实例中。

在下一步骤S#130中，速度值发生器601用于使所建立的第一加速度值a12与所建立的加速度值a12有效的时隙相关联。这可以是第一速度值VT1的时隙与第二速度值VT2的时隙之间的所有时隙。因此，所建立的第一加速度值a12可以与第一速度值VT1的时隙与第二速度值VT2的时隙之间的持续时间的每个时隙相关联。在图19C的实例中，其是时隙25至60。这在图19C的列#07中所示出。

在下一步骤S#140中，速度值发生器601用于建立与所建立的加速度值有效的持续时间相关联的测量值s(j)的速度值。因此，在与以下相关联的每个时隙内建立速度值：

测量值s(j)，以及

所建立的第一加速度值a12。

在线性加速期间，即，当加速度a恒定不变时，任何给定时间点的速度都有以下等式给出：

V(i)＝V(i-1)+a*dt，

其中

V(i)是时隙i的时间点的瞬时速度，

V(i-1)是在时隙i之前的时隙的时间点的瞬时速度，

a是加速度，

dt是时隙的持续时间。

根据实施例，从时隙25至时隙60的每个时隙的速度可以以此方式连续计算，如图19C中的列#08中所示出。因此，要与所检测的测量值S(3)、S(4)、S(5)和S(6)(其与加速度值a12相关联)相关联的瞬时速度值可以以此方式建立。

根据另一个实施例，与第一测量值S(j)＝S(3)有关的时隙30的瞬时速度可以计算为：

V(i＝30)＝Vp30＝VT1+a*(30-24)*dt＝Vp24+a*6*dt

与第一测量值S(j)＝S(4)有关的时隙40的瞬时速度可以计算为：

V(i＝40)＝Vp40＝VT1+a*(40-24)*dt＝Vp40+a*16*dt

或：

V(i＝40)＝Vp40＝V(30)+(40-30)*dt＝Vp30+a*10*dt

与第一测量值S(j)＝S(5)有关的时隙50的瞬时速度可以随后计算为：

V(i＝50)＝Vp50＝V(40)+(50-40)*dt＝Vp40+a*10*dt

并且与第一测量值S(j)＝S(6)有关的时隙60的瞬时速度可以随后计算为：

V(i＝60)＝Vp50+a*10*dt

当与所建立的加速度值相关联的测量样本值S(j)与瞬时速度值相关联时，如上文所介绍的，包括测量样本值S(j)的时间序列的数据阵列在所述速度值发生器601的输出上传递，每个值与速度值V(j)，fROT(j)相关联。

具有相关联速度值V(j)，fROT(j)的测量样本值S(j)的时间序列可以被图17、图18或图19A的分数抽取器470，470B使用，例如当执行参考图21和图22介绍的方法时。

参考图19H，介绍了方法的另一个实施例。根据该实施例，速度值发生器用于记录(见图19H中的步骤S#160)所述位置信号(Ep)的位置信号值P_(i)的时间序列，使得所记录的位置信号值(P_(i))的至少一些之间，比如第一位置信号值P1_(i)与第二位置信号值P2_(i)之间存在第一时间关系n_diff1。根据实施例，第二位置信号值P2_(i)在时隙(i)接收并记录，时隙(i)在接收第一位置信号值P1_(i)之后达到n_diff1时隙(见图19H中的步骤S#160)。然后，第三位置信号值P3_(i)在时隙(i)接收并记录，时隙(i)在接收第二位置信号值P2_(i)之后达到n_diff2时隙(见图19H中的步骤S#170)。

如图19H中的步骤S#160所示出，速度值发生器可以用于计算关系值：

a12＝ndiff1/ndiff2

如果关系值等于单位1(unity)，或基本上等于单位1，则速度值发生器用于建立速度恒定不变，并且其可以随着根据恒定速度阶段方法计算速度而进行。

如果关系值a12大于单位1，则关系值表明感知的速度递增。

如果关系值a12小于单位1，则关系值表明感知的速度递减。

图19F是示出了执行图19D的步骤S#40的方法的实施例的流程图。根据实施例，假设加速度在两个相互相邻的位置指示器P之间的持续时间内具有恒定值(见图19C中的列#02)。因此，当

·位置指示器P每转动一次传递一次时，以及

·齿轮比为1/1时，那么

-在两个相互相邻的位置指示器P之间行走的角距离为1次转动，其可以表达为360度，并且

-持续时间为T＝n*dt，

其中n是两个相互相邻的第一位置指示器P1和P2之间的持续时间dt的时隙数量。

在步骤S#200中，第一转速值VT1可以计算为：

VT1＝1/(ndiff1*dt)，

其中VT1是表示为每秒钟转数的速度，

n_diff1＝两个连续位置信号之间的时隙数量，并且

dt是时隙的持续时间，用秒表示。dt的值例如可以是初始样本频率f_S的倒数。

由于假设加速度在两个相互相邻的位置指示器P之间的持续时间内具有恒定值，因此将所计算的第一速度值VT1分配给在两个连续位置信号P1和P2之间的中间的第一中间时隙。

在步骤S#210中，第二转速值VT2可以计算为：

VT2＝1/(ndiff2*dt)，，

其中VT2是表示为每秒钟转数的速度，

n_diff2＝两个连续位置信号之间的时隙数量，并且

dt是时隙的持续时间，用秒表示。dt的值例如可以是初始样本频率f_S的倒数。

由于假设加速度在两个相互相邻的位置指示器P之间的持续时间内具有恒定值，因此将所计算的第二速度值VT2分配给在两个连续位置信号P2和P3之间的中间的第二中间时隙。

此后，速度差V_Delta可以计算为：

V_Delta＝VT2-VT1

可以将该差速V_Delta值除以第二中间时隙与第一中间时隙之间的时隙数量。结果值表明相邻时隙之间的速度差dV。

要与所选时隙相关联的瞬时速度值然后可以根据所述第一转速值VT1进行计算，该值表明相邻时隙之间的速度差。

当与第一中间时隙和第二中间时隙之间的时隙相关联的测量样本值S(j)与瞬时速度值相关联时，如上文所介绍的，包括测量样本值S(j)的时间序列的数据阵列在所述速度值发生器601的输出上传递，每个值与速度值V(j)相关联。瞬时速度值V(j)也可以被称为f_ROT(j)。

具有相关联速度值V(j)，fROT(j)的测量样本值S(j)的时间序列可以被分数抽取器470，470B使用，例如当执行参考图21和图22介绍的方法时。

总之，根据本发明实施例，第一瞬时速度值VT1可以根据以下项来建立：

第一位置信号P1与第二位置信号P2之间的角距离delta-FI_p1-p2，并根据：

对应持续时间delta-T_p1-p2＝t_P2-t_P1。

此后，第二瞬时速度值VT2可以根据以下项来建立：

第二位置信号P2与第三位置信号P3之间的角距离delta-FI_p2-p3，并根据：

对应持续时间delta-T_p2-p3＝t_P2-t_P1。

此后，旋转部件8的瞬时速度值可以通过第一瞬时速度值VT1与第二瞬时速度值VT2之间的插值来建立。

换句话说，根据本发明实施例，两个瞬时速度值VT1和VT2可以基于角距离delta-FI_p1-p2和delta-FI_p2-p3以及三个连续位置信号之间的对应持续时间来建立，此后，旋转部件8的瞬时速度值可以通过第一瞬时速度值VT1与第二瞬时速度值VT2之间的插值来建立。

图19G是示出了一系列时间连续位置信号P1，P2，P3，…的图，每个位置信号P表明监视部件8的整转。因此，以秒计数的时间值沿水平轴朝右增加。

垂直轴表明转速，按每分钟转数(RPM)分级。

参考图19G，示出了根据本发明实施例的方法的效果。第一瞬时速度值V(t₁)＝VT1可以根据以下项来建立：

第一位置信号P1与第二位置信号P2之间的角距离delta-FI_p1-p2，并根据：

对应持续时间delta-T_1-p2＝t_P2-t_P1。将角距离delta-FI_p1-p2除以对应持续时间(t_P2-t_P1)获得的速度值表示第一中间时间点t₁的旋转部件8的速度V(t₁)，也被称为mtp(中间时间点)，如图19G中所示出。

此后，第二瞬时速度值V(t₂)＝VT2可以根据以下项来建立：

第二位置信号P2与第三位置信号P3之间的角距离delta-FI，并根据：

对应持续时间delta-T2-3＝t_P3-t_P2。

将角距离delta-FI除以对应持续时间(t_P3-t_P2)获得的速度值表示第二中间时间点t₂的旋转部件8的速度V(t₂)，也被称为第二mtp，如图19G中所示出。

此后，第一中间时间点和第二中间时间点之间的时间值的瞬时速度值可以通过第一瞬时速度值VT1与第二瞬时速度值VT2之间的插值来建立，如曲线f_ROTint所示出。

从数学上，这可以用以下等式表示：

V(t12)＝V(t1)+a*(t12-t1)

因此，如果轴8的速度可以在两个时间点(t1和t2)检测，并且加速度a是恒定不变的，则可以计算任何时间点的瞬时速度。尤其是，可以通过以下等式来计算轴在时间t12的速度V(t12)，时间t12是t₁之后且t₂之前的时间点：

V(t12)＝V(t₁)+a*(t12-t₁)

其中

a是加速度，并且

t₁是第一中间时间点t₁(见图19G)。

建立如上介绍的速度值，以及参考图17、图18、图19A、图21和图22描述的分数抽取可以通过执行对应方法步骤来获得，这可以借助存储在存储器60中的计算机程序94来实现，如上所介绍。计算机程序可以由DSP 50执行。可选地，计算机程序可以由现场可编程门阵列电路(FPGA)来执行。

建立如上介绍的速度值，以及参考图17、图18、图19A、图21和图22描述的分数抽取可以通过分析装置14来执行，当处理器50执行对应程序码94时，如连同上述图4所讨论的。数据处理器50可以包括用于控制分析装置14的操作的中央处理单元50。可选地，处理器50可以用数字信号处理器(DSP)50B来实施。DSP 50B可以布置成实际运行程序码90以使分析装置14执行使上文介绍的过程被执行的程序94。根据另一个实施例，处理器50B是现场可编程门阵列电路(FPGA)。

分数抽取

从存储器604读取的数据值S(j)被传递到样本引入器540，用于在端口480上接收的每个样本值之间引入U-1个样本值。每个这样添加的样本值都带有振幅值。根据某实施例，每个这样添加的样本值都是零(0)振幅。

结果信号被传递到低通滤波器550，其截止频率由分数发生器500所传递的值U控制，如上所述。

结果信号被传递到样本选择器580。样本选择器在一个端口上接收值N，以及在另一个端口上接收来自低通滤波器550的信号，并且它响应这些输入产生样本值序列。样本选择器适于在从低通滤波器550接收的信号中拾取出每第N个样本值。结果信号S_RED2具有f_SR2＝U/N*f_SR1的采样频率，其中f_SR1是在端口480上接收的信号S_RED的采样频率。结果信号S_RED2在输出端口590上传递。

因此，输出数据值R(q)的采样频率f_SR2低于输入采样频率f_SR1因子D倍。D可以被设置为大于1的任意数，并且它可以是分数。根据若干优选实施例，因子D可设置为1.0至20.0之间的值。在某优选实施例中，因子D是分数，可设置为大约1.3至大约3.0之间的值。将整数U和N设置为适合的值可以获得因子D。因子D等于N除以U:

D＝N/U

根据本发明的实施例，整数U和N可被设置为大的整数，以便使因子D＝N/U能够以最小的误差跟随速度变化。有益的是，选择变量U和N为大于1000的整数，致使高准确度地调整输出采样频率，以跟踪所监视轴的转速改变。因此，例如将N设置为500而U为1001致使D＝2,002。

在测量开始时变量D被设置为合适的值，并且该值与要被监视旋转部件的一定转速相关联。此后，在状态监视阶段期间，响应要被监视旋转部件的转速而自动调整分数值D，使得端口590上输出的信号对被监视旋转部件每转提供基本上不变数目的样本值。

如上所述，编码器420在轴8的每个整转都传递一个整转标记信号。这样的整转标记信号可以是电脉冲的形式，具有能够被准确检测到的边缘并且表明了被监视轴8的一定的旋转位置。所述整转标记信号也可以称为索引脉冲，能够在编码器420的输出上生成，以响应在被监视轴旋转时旋转的编码盘片上检测到零角度模式。这能够以几种方式实现，正如本领域的技术人员熟知。该编码盘片可以如配备了零角度模式，它将在盘片的每转产生零角信号。检测速度变化可以如通过被监视轴每次通过该一定旋转位置时在存储器604中登记“整转标记”，以及通过将该“整转标记”与在同一时刻接收的样本值S(j)相关联。以这种方式，当轴旋转较慢时，存储器604将存储两个连续的整转标记之间大量的样本，因为A/D转换器传递每秒不变量的样本。

图20是抽取器310和分数抽取器470又一个实施例的框图。这个分数抽取器实施例被标注为470B。分数抽取器470B可以包括存储器604，适于接收和存储数据值S(j)以及表明被监视旋转部件对应转速f_ROT的信息。因此存储器604可以存储每个数据值S(j)，以便在检测数据值S(j)所对应的传感器信号S_EA的值时使它与表明被监视轴转速的值f_ROT(j)相关联。上文参考图19A-19G来介绍提供与监视轴转速的值f_ROT(j)相关联的数据值S(j)。

分数抽取器470B接收具有采样频率fS_R1的信号S_RED1，作为数据值序列S(j)，并且它在其输出590上传递具有采样频率f_SR2的输出信号S_RED2作为另一个数据值序列R(q)。

分数抽取器470B可以包括存储器604，适于接收和存储数据值S(j)以及表明被监视旋转部件对应转速f_ROT的信息。存储器604可以将数据值S(j)存储在若干块中，以便每个块与表明被监视轴相关转速的值相关联，正如以下连同图21的介绍。

分数抽取器470B还可以包括分数抽取变量发生器606，它适于产生分数值D。分数值D可以是浮点数。因此，该分数能够被控制成为响应所接收的速度值的浮点数的值，使得该浮点数的值以一定的误差表明速度值f_ROT。当如上所述由适宜地编程的DSP实施时，浮点数值的误差可以取决于DSP产生浮点数值的能力。

不仅如此，分数抽取器470B还可以包括FIR滤波器608。FIR滤波器608是低通FIR滤波器，具有一定的低通截止频率，适于利用因子D_MAX进行抽取。可以将D_MAX设置为合适的值，如20,000。不仅如此，分数抽取器470B还可以包括滤波器参数发生器610。

以下参考图21和图22介绍分数抽取器470B的运行。

图21是流程图，示出了运行图20中抽取器310和分数抽取器470B的方法实施例。

在第一个步骤S2000中，要被监视状态部件的转速f_ROT被记录在存储器604中(图20和图21)，并且这可以与开始测量振动或冲击脉冲在基本上同一时间完成。根据另一个实施例，要被监视状态部件的转速被测量一段时间。检测的最高速度f_ROTmax和检测的最低速度f_ROTmin可以被记录在如存储器604中(图20和图21)。

在步骤S2010中，分析了记录的速度值，用于确定转速是否变化的目的。如果确定该速度不变，可以将选择器460(图16)自动设置在将具有采样频率f_SR1的信号S_RED传递到增强器320的输入端315的位置，并且可以将分数抽取器470、470B禁用。如果确定该速度可变，可以自动启用分数抽取器470、470B，并且将选择器460自动设置在将具有采样频率f_SR2的信号S_RED2传递到增强器320的输入端315的位置。

在步骤S2020中，用户界面102、106显示了所记录的速度值fROT或速度值f_ROTmin、f_ROTmax,并且请求用户输入所期望的级别值O_V。如上所述，轴旋转频率f_ROT常常被称为“级别1”。所关注的信号可能每轴转发生约10次(级别10)。不仅如此，分析某些信号的谐波可能令人关注，所以测量高达级别100或级别500甚至更高的情况可能令人关注。因此，用户可以使用用户界面102输入级别数O_V。

在步骤S2030中，确定适当的输出采样频率f_SR2。根据某实施例，输出采样频率f_SR2被设置为f_SR2＝C*O_V*f_ROTmin。

其中

C是大于2.0的常数，

O_V是表明被监视部件的转速与被分析信号的重复频率之间关系的数，

f_ROTmin是在即将来临的测量阶段期间，所期望的被监视部件的最低转速。根据某实施例，值f_ROTmin是在步骤S2020中检测的最低转速，如上所述。

考虑到采样定理，可以选择常数C为2.00(二)或更大的值。根据本发明的实施例，可以把常数C预置为2.40与2.70之间的值。其中，k是具有大于2.0的值的因子。

所以可以选择因子k为大于2.0的值。根据某实施例，作为有益的情况，选择因子C使得100*C/2为整数。根据某实施例，可以把因子C设置为2.56。选择C为2.56，致使100*C＝256＝2的8次方。

在步骤S2040中，根据被监视部件的所检测的转速选择整数值M。M的值根据被监视部件的所检测的转速可以被自动选择，以使得中间降低采样频率f_SR1将高于所期望的输出信号采样频率f_SR2。降低的采样频率f_SR1的值也根据在测量阶段期间所期望的转速变化程度而选择。根据某实施例，A/D转换器的采样频率f_S可以是102.4kHz。根据某实施例，可以将整数值M设置为100与512之间的值，以便呈现1024Hz与100Hz之间的中间降低采样频率f_SR1值。

在步骤S2050中，确定了分数抽取变量值D。当被监视状态部件的转速变化时，分数抽取变量值D将根据瞬间检测的速度值变化。

根据步骤S2040和S2050的另一个实施例，设置整数值M时使得中间降低采样频率f_SR1高于f_SR2(如以上在步骤S2030中确定的)的百分比至少与检测的最高速f_ROTmax除以检测的最低速度值f_ROTmin之间的关系同样多。根据这个实施例，最大的分数抽取变量值Dmax被设置为值D_MAX＝f_ROTmax/f_ROTmin，而最小的分数抽取变量值D_MIN被设置为1.0。此后进行了实际速度值的瞬间实时测量，并且相应地设置了瞬间分数值D。

f_ROT是表明被监视旋转部件的测量转速的值。

在步骤S2060中，开始实际测量，并且可以确定期望的测量总持续时间。这个持续时间可以根据增强器中需要的随机信号衰减的程度确定。因此，期望的测量总持续时间可以设置为使它对应于或使它超过获得输入信号I_LENGTH所需要的持续时间，正如以上连同图10A至图13的讨论。正如以上连同图10A至图13的论述，关于输出信号中的重复信号模式，较长的输入信号I_LENGTH致使随机信号的衰减效果更好。

也可以根据期望的被监视部件的转数确定测量的总持续时间。

开始测量时，抽取器310以速率f_S接收数字信号S_ENV，并且它以降低的速率f_SR1＝f_S/M向分数抽取器的输入端480传递数字信号S_RED1。以下按照具有样本值S(j)的信号讨论信号S_RED1，其中j是整数。

在步骤S2070中，将数据值S(j)记录在存储器604中，并且将每个数据值都与转速值f_ROT相关联。根据本发明的实施例，以每秒fRR＝1000次的速率读取和记录转速值f_ROT。读取和记录速率f_RR可以被设置为其他值，取决于被监视旋转部件速度f_ROT的变化程度。

在后续步骤S2080中，分析已记录的转速值，并且将已记录的数据值S(j)分成取决于转速值的若干块。以这种方式，可以产生许多块数据值S(j)的块，每个数据值S(j)块都与转速值相关联。转速值表明了当记录这个特定块的数据值S(j)时被监视部件的转速。各个数据块的尺寸可以互相不同，即各个块可以持有互相不同数目的数据值S(j)。

例如，假若被监视旋转部件在第一时间阶段期间首先以第一速度f_ROT1旋转，此后它改变了速度在第二个更短的时间阶段期间以第二速度f_ROT2旋转，则可以将记录的数据值S(j)分成两个数据块，第一块的数据值与第一速度值f_ROT1相关联，而第二块的数据值与第二速度值f_ROT2相关联。在这种情况下，由于第二个时间阶段更短，所以第二个数据块含有的数据值将少于第一个数据块。

根据某实施例，如果已经把全部已记录的数据值S(j)都分成数据块，并且已经将全部块与转速值相关联，那么本方法继续执行步骤S2090。

在步骤S2090中，选择第一块的数据值S(j)，并且确定与相关联的转速值f_ROT所对应的分数抽取值D。将这个分数抽取值D与第一块的数据值S(j)相关联。根据某实施例，如果已经将全部块与对应的分数抽取值D相关联，那么本方法继续执行步骤S2100。因此，根据速度调整了分数抽取值D的值。

在步骤S2100中，选择一块数据值S(j)和相关联的分数抽取值D，正如以上在步骤S2090中的介绍。

在步骤S2110中，响应所选择块的输入值S和相关联的分数抽取值D而产生一块输出值R。做到这一点可以如同参考图22的介绍。

在步骤S2120中，检查是否存在着要处理的任何剩余输入数据值。如果存在着要处理的另一块输入数据值，那么重复步骤S2100。如果不存在要处理的剩余输入数据值块，那么该测量阶段完成。

图22A、图22B和图22C示出了运行图20中分数抽取器470B方法实施例的流程图。

在步骤S2200中，接收了一块输入数据值S(j)和相关联的特定分数抽取值D。根据某实施例，所接收的数据如同以上在图21步骤S2100中的介绍。在所接收的输入数据值S块中的输入数据值S(j)都与特定分数抽取值D相关联。

在步骤S2210到S2390中，对于在步骤S2200中接收的特定分数抽取值D调整FIR滤波器608，并且产生了一组对应的输出信号值R(q)。

在步骤S2210中，选择适于特定分数抽取值D的滤波器设置。正如以上连同图20所述，FIR滤波器608是低通FIR滤波器，具有适于用因子D_MAX进行抽取的一定的低通截止频率。可以把因子D_MAX设置为适合的值，如20。根据因子D_MAX和在步骤S2200中接收的特定分数抽取值D，设置滤波器比值F_R的值。步骤S2210可以由滤波器参数发生器610(图20)执行。

在步骤S2220中，选择所接收的输入数据块s(j)中的起始位置值x。应当指出，起始位置值x不需要是整数。FIR滤波器608具有长度F_LENGTH，然后将根据滤波器长度F_LENGTH和滤波器比值F_R选择起始位置值x。滤波器比值是在以上步骤S2210中设置的值。根据某实施例，起始位置值x可以被设置为x:＝F_LENGTH/F_R。

在步骤S2230中，准备滤波器求和的值SUM，并且设置初始值，比如SUM:＝0,0。

在步骤S2240中，选择在所接收的输入数据中位置x邻近和前方的位置j。可以把位置j选择为x的整数部分。

在步骤S2250中，选择FIR滤波器中的位置Fpos，它对应于所接收的输入数据中选定的位置j。位置Fpos可以是分数。关于滤波器的中间位置，可以把滤波器位置Fpos确定为：

Fpos＝[(x-j)*F_R]

其中F_R是滤波器比值。

在步骤S2260中，检查所确定的滤波器位置值Fpos是否在允许的界限值之外，即在滤波器之外某位置处的某些点。如果这种情况发生，那么继续进行下面的步骤S2300。否则继续进行步骤S2270。

在步骤S2270中，利用插值计算滤波器的值。应当指出，FIR低通滤波器中的相邻滤波器系数值一般具有类似的数字值。因此，作为有益的情况，插值的值将是准确的。首先计算了整数位置值IFpos:

IFpos:＝Fpos的整数部分

位置Fpos的滤波器值Fval将是：

Fval＝A(IFpos)+[A(IFpos+1)-A(IFpos)]*[Fpos-Ifpos]

其中A(IFpoS)和A(IFpoS+1)是参考滤波器中的值，而滤波器位置Fpos是这些值之间的位置。

在步骤S2280中，响应于信号位置j计算滤波器求和值SUM的更新：

SUM：＝SUM+Fval*S(j)

在步骤中，移动到另一个信号位置：

设置j：＝j-1

此后，到步骤S2250。

在步骤S2300中，选择与位置x邻近和随后的所接收的输入数据中的位置j。这个位置j可以选为x的整数部分加上1(一)，即j:＝1+x的整数部分。

在步骤S2310中，选择FIR滤波器中的位置，它对应于所接收的输入数据中选定的位置j。位置Fpos可以是分数。关于滤波器的中间位置，可以把滤波器位置Fpos确定为：

Fpos＝[(j-x)*F_R]

其中F_R是滤波器比值。

在步骤S2320中，检查所确定的滤波器位置值Fpos是否在允许的界限值之外，即在滤波器之外某位置处的某些点。如果这种情况发生，那么继续进行下面的步骤S2360。否则继续进行步骤S2330。

在步骤S2330中，利用插值计算滤波器的值。应当指出，HR低通滤波器中的相邻滤波器系数值一般具有类似的数字值。因此，作为有益的情况，插值的值将是准确的。首先计算了整数位置值IFpos:

IFpos:＝Fpos的整数部分

位置Fpos的滤波器值将是：

Fval(Fpos)＝A(IFpos)+[A(IFpos+1)-A(IFpos)]*[Fpos-Ifpos]

其中A(IFpoS)和A(IFpoS+1)是参考滤波器中的值，而滤波器位置Fpqs是这些值之间的位置。

在步骤S2340中，响应信号位置j计算滤波器求和值SUM的更新：

SUM：＝SUM+Fval*S(j)

在步骤S2350中，移动到另一个信号位置：

设置j：＝j+1

此后，到步骤S2310。

在步骤S2360中，传递输出数据值R(j)。可以把输出数据值R(j)传递到存储器，以便在连续的存储器位置中存储连续的输出数据值。

R(j)：＝SUM

在步骤S2370中，更新位置值x：

x：＝x+D

在步骤S2380中，更新位置值j：

j：＝j+1

在步骤S2390中，检查是否已经产生了所期望数目的输出数据值。如果尚未产生所期望数目的输出数据值，那么去往步骤S2230。如果已经产生了所期望数目的输出数据值，那么去往关于图21所介绍方法中的步骤S2120。

实际上，设计步骤S2390是为了确保产生输出信号值R(q)的块，与在步骤S2200中接收的输入数据值S的块相对应，并且当已经产生了输入数据值S对应的输出信号值R时，那么应当执行图21中的步骤S2120。

参考图22介绍的方法可以实施为计算机程序的子程序，并且步骤S2100和步骤S2110可以实施为主程序。

监视齿轮系统的状态

应当指出，本发明的实施例也可以用于测量、监视和检测齿轮系统的状态。监视包括行星传动、齿轮和/或齿轮箱的行星齿轮系统时，某些实施例提供了特别有益的效果。这将在下面更详细地介绍。行星传动、齿轮和/或齿轮箱也可以被称为行星传动(epicyclic transmission)、齿轮和/或齿轮箱。

图23是示出行星齿轮系统700的正视图。行星齿轮系统700包括至少一个或多个外部齿轮702、703、704，围绕着中心齿轮701旋转。外部齿轮702、703、704通常被称为行星齿轮，而中心齿轮701通常被称为太阳齿轮。行星齿轮系统700也可以使用外面的内齿圈705，通常也称为内齿环。行星齿轮702、703、704可以包括P个齿707，太阳齿轮701可以包括S个齿708，而内齿环705可以包括A个齿706。内齿环705上的A个齿被安排与行星齿轮702、703、704上的P个齿啮合，它们又被安排与太阳齿轮701上的S个齿啮合。不过应当指出，太阳齿轮701一般大于行星齿轮702、703、704，从而图23所示的示出不应当解释为是这个方面的限制。当太阳齿轮701与行星齿轮702、703、704的尺寸不同时，分析装置14也可以区分行星齿轮系统700的不同轴和齿轮的所检测的状态，从以下的叙述将变得显而易见。

在许多行星齿轮系统中，太阳齿轮701、行星齿轮702、703、704或内齿环705这三种基本组件之一被保持固定。两个剩余组件之一然后可以用作输入并向行星齿轮系统700提供动力。最后剩余的组件然后可以用作输出并从行星齿轮系统700中接收动力。输入转数与输出转数的比值取决于每个齿轮中的齿数，以及哪个组件被保持固定。

图24是图23中行星齿轮系统700的示意侧视图，从图23中箭头SW的方向所见。包括行星齿轮系统700的示范装置800可以包括至少一个传感器10和至少一台根据以上介绍的本发明的分析装置14。装置800例如可用于风力涡轮的齿轮箱。

在装置800的实施例中，内齿环705保持固定。可旋转轴801具有多个可移动的臂或支架801A、801B、801C，被安排与行星齿轮702、703、704连接。向可旋转轴801提供了输入旋转802后，可旋转轴801和可移动臂801A、801B、801C以及行星齿轮702、703、704可以用作输入并向行星齿轮系统700提供动力。可旋转轴801和行星齿轮702、703、704然后可以相对于太阳齿轮701旋转。可以被安装在旋转轴803上的太阳齿轮701然后可以用作输出并从行星齿轮系统700接收动力。这种配置将产生齿轮比的增加。比如用作风力涡轮中的齿轮箱时，齿轮比G可以安排为使得输出旋转大约是输入旋转的5-6倍。行星齿轮702、703、704可以分别经由轴承7A、7B和7C安装在可移动臂或支架801A、801B、801C上(在图23和图24中都有显示)。可旋转轴801可以安装在轴承7D上。同样，旋转轴803可以安装在轴承7E上，而太阳齿轮701可以经由轴承7F安装在旋转轴803上。

根据本发明的实施例，所述至少一个传感器10可以连接到行星齿轮系统700的固定内齿环705的测量点12上。传感器10也可以被安排为与分析装置14通信。分析装置14可以被安排为根据传感器10传递的测量数据或信号值，分析行星齿轮系统700的状态，如本文档中以上的介绍。分析装置14可以包括如以上的鉴别器230。

图25示出了响应由所述至少一个传感器10在装置800中行星齿轮系统700旋转后所检测的信号，由预处理器200(见图5或图16)产生并输出的示范信号的模拟版本。显示信号的持续时间为T_REV，它表示在可旋转轴801的一转期间所检测出的信号值。应当理解，由预处理器200在端口260(见图5和图16)上传递的信号可以被传递到鉴别器230的输入220(见图8或图7)。

正如从图25可见，当行星齿轮702、703、704的每一个通过装置800中传感器10的测量点12时，信号的振幅或信号输出增大。信号的这些部分以下被称为高振幅区域702A、703A、704A，它们可以包括高振幅尖峰901。也能够显示出，在可旋转轴801的一转，即时间周期T_REV上信号中尖峰901、902的总量，直接与内齿环705上齿数相关。例如，假若内齿环705上齿数A＝73，时间周期TREV期间信号中尖峰的总数将是73；或者假若内齿环705上齿数A＝75，时间周期TREV期间信号中尖峰的总数将是75，等等。已经显示出这是真实的，只要装置800的齿轮702、703、704、705中不存在误差或故障。

图26示出了图25所示信号的高振幅区域702A的一部分的实例。当行星齿轮702通过其机械地离测量点12和传感器10最近的位置时(见图23和图24)可能产生这个信号部分。已经注意到，不时地会出现图26中示出的小周期扰动或振动903。注意，已经将这些小周期扰动903联系到图23和图24所示轴承7A中误差、故障或裂痕的出现，轴承7A可以被安装到移动臂之一801A。小周期扰动903从而可以通过行星齿轮系统700的行星齿轮702从轴承7A传播(或转化)到内齿环705，以上连同图1至图24M介绍的传感器10在此可以拾取小周期扰动903。同样，安装到可移动臂801B或801C之一的轴承7B或7C中的误差、故障或裂痕也可能产生这样的小周期扰动903，传感器10可以用与以上相同的方式拾取它们。也应当注意，小周期扰动903也可能从可以安装到旋转轴803的轴承7F中的误差、故障或裂痕发出。在信号中检测出这些小周期扰动可以指示轴承7A、7B、7C和/或7F开始退化，或者指示它们处于其现行预期使用寿命的极限。例如，这可能是重要的，因为它可以有助于预测行星齿轮系统700和/或装置800何时需要维护或替换。

根据本发明的实施例，分析装置14的鉴别器230中的状态分析器290可以安排为检测从传感器10收到信号中的这些小周期扰动903。利用先前介绍的本发明的实施例使得这成为可能。小周期扰动903也可以被称为冲击脉冲903或振动903。根据本发明的实施例，采用以上介绍的增强器320的分析装置14，使用以上介绍的安装在内齿环705上的传感器10能够检测源自轴承7A(或7B、7C或者7F)的这些冲击脉冲903或振动903。即使机械冲击脉冲或振动信号已经经由一个或几个行星齿轮702、703或704传播，尽管由连接到内齿环705上传感器10所拾取的机械冲击脉冲或振动信号可能微弱，但是提供以上介绍的增强器320使得监视轴承7A(或7B、7C或者7F)的状态成为可能。

正如先前论述和图7至9显示，状态分析器290可以安排为通过操作时域中的信号或者频率域中的信号，执行适当的分析。不过，检测从传感器10收到信号中的小周期扰动903最适于在频率域中描述，如图27所示。

图27示出了包括图26所示小周期扰动903的信号的示范频谱。该信号的频谱包括频率尖峰904，它与行星齿轮702、703、704和内齿环705的齿接合或啮合直接相关。事实上，频谱中尖峰904的频率将位于A×Ω，其中

A是内齿环705的总齿数，以及

Ω是可旋转轴801的每秒转数，这时以不变的转速发生旋转802。

除了频谱中的尖峰904，图26示出的小周期扰动903还可能在以大约频谱中尖峰904为中心的频率f₁、f₂处产生尖峰904、906。在频率f₁、f₂处的尖峰904、906从而也可以被称为中心尖峰904周围的对称边带。根据本发明的示范实施例，状态分析器290可以安排为检测频谱中的一个或几个尖峰，从而安排为检测从传感器10收到信号中的小周期扰动。也能够显示出，根据等式1-2，频率f₁、f₂的尖峰905、906与中心尖峰904有关：

f₁＝(A×Ω)-(f_D×f₇₀₂) (等式1)

f₂＝(A×Ω)+(f_D×f₇₀₂) (等式2)

其中

A是内齿环705的总齿数，

Ω是可旋转轴801的每秒转数，以及

f_D是可以表示已退化状态的重复信号签名的重复频率，以及

f₇₀₂是行星702围绕其自身中心的每秒转数。

重复信号签名的重复频率f_D指示了重复信号签名起源的旋转部件之一。重复信号签名的重复频率f_D还能够用于区分不同类型的退化状态，正如以上如连同图8的讨论。所以，检测出的重复信号签名的重复频率f_D可以表示轴承保持器损坏频率(FTF)、轴承滚动件损坏(BS)频率、外环(OR)频率或内环(IR)频率，它们与图24中装置800的行星齿轮系统700中轴承7A、7B、7C或7F有关。

因此，正如以上介绍，从一个或几个轴比如可旋转轴801和/或旋转轴803(见图23至图24)的旋转发源的表示机械振动的数据信号可以包括几个重复信号签名，从而一定的信号特征可以在被监控轴之一的每转重复一定的次数。不仅如此，还可能出现几个互相不同的重复信号签名，其中互相不同的重复信号签名可以具有互相不同的重复频率。增强信号中重复信号签名的方法，如以上介绍，作为有益的情况，能够同时检测具有互相不同重复频率的许多重复信号签名。优选情况下，这使得能够使用单一传感器10同时监视与不同轴801、803相关联的几个轴承7A、7B、7C、7F。同时监视还可以使用以下事实：太阳齿轮701和行星齿轮702、703、704的尺寸正常情况是不同的尺寸，这进一步可以实现容易地检测出正在产生小周期扰动903的是图23至图24中轴承7A、7B、7C、7F的哪一个，从而图23至图24中轴承7A、7B、7C、7F的哪一个可能需要维护或替换。增强信号中重复信号签名的方法，如以上介绍，作为有益的情况，也使得有可能在单一信号测量和分析周期中，区分如轴承内环故障特征和轴承外环故障特征。

Ω的相关值表示行星齿轮702、703、704的转速，它能够由传感器420(见图24)指示。传感器420可以适于产生表明轴803关于内齿环705旋转的信号，并且在已知内齿环705、行星齿轮702、703、704和太阳齿轮701的齿数时，从这个信号可以计算出Ω的相关值。

图28示出了图25所示的示范信号的一部分的实例。这个示范部分演示了状态分析器290也可以安排为以类似于以上介绍的方式进行检测的误差或故障的另一个实例。如果齿轮701、702、703、704、705的一个或几个中的齿将破裂或实质上已磨损，状态分析器290可以安排为检测齿已破裂或磨损，因为这也将产生周期扰动，即由于缺失或磨损的齿缺乏接合或啮合。状态分析器290在例如从传感器10接收的信号的频谱中可以检测到这种情况。也应当指出，这种类型的误差或故障可以由状态分析器290在任何类型的齿轮和/或齿轮系统中检测出。这种类型的齿接合误差或啮合误差的频率，在齿轮和/或齿轮系统中往往处于显著高于例如图27中频率f₁、f₂的频率。

图29示出了根据本发明实施例的状态分析系统2的又一个实施例。传感器10在物理上与机器6相关联，机器6可以包括具有多个旋转部件的齿轮系统700(见图1和图29)。图四的齿轮系统可以是图24的行星齿轮系统700。行星齿轮系统700可以例如被用作风力涡轮的齿轮箱。

传感器单元10可以是冲击脉冲测量传感器，适于产生的模拟信号S_EA包括取决于齿轮系统700中可旋转运动部件振动的振动信号分量。传感器10将模拟信号S_EA传递给信号处理装置920。

信号处理装置920可以包括传感器接口40和数据处理构件50。传感器接口40包括产生数字测量信号S_MD的A/D转换器44(图2A、图2B)。A/D转换器44连接到数据处理构件50，以便将数字测量数据信号S_MD传递给数据处理构件50。

数据处理构件50耦接到用户接口102。用户接口102可以包括用户输入装置104，让用户能够提供用户输入。这样的用户输入可以包括选择所期望的分析功能105、290、290T、290F(图4、图7、图8)，以及/或者设置信号处理功能94、250、310、470、470A、470B、320、294(见图4，图30)。

用户接口102还可以包括显示器单元106，如连同图2A和图5的介绍。

图30是框图，与用户接口102、104和显示器106一起示出了图29的信号处理装置920的若干部件。

传感器接口40包括从冲击脉冲测量传感器接收模拟信号S_EA的输入端42和A/D转换器44。还可以可选地提供信号调节器43(图2B)。A/D转换器44以一定的采样频率f_S对接收的模拟信号进行采样，以便传递具有一定的采样频率f_S的数字测量数据信号S_MD。

采样频率f_S可以设置为：

f_S＝k*f_SEAmax

其中，

k是具有大于2.0的值的因子。

所以可以选择因子k为大于2.0的值。优选情况下，可以选择因子k为2.0与2.9之间的值，以便避免假频效应。如在本文档以上所述，选择因子k为大于2.2的值提供了关于假频效应的安全余量。可以选择因子k为2.2与2.9之间的值，以便提供所述安全余量，同时避免不必要地产生许多样本值。根据某实施例，作为有益的情况，选择的因子k使得100*k/2呈现为整数。根据某实施例，因子k可以被设置为2.56。选择k为2.56致使100*k＝256＝2的8次方。

根据某实施例，数字测量数据信号S_MD的采样频率f_S可以固定到一定的值f_S，比如f_S＝102,4kHz。

因此，当采样频率f_S被固定到一定的值f_S时，模拟信号S_EA的最高频率f_SEAmax将为：

f_SEAmax＝f_S/k

其中f_SEAmax是采样后信号中要被分析的最高频率。

因此，当采样频率f_S被固定到一定的值f_S＝102.4kHz，而因子k被设置为2.56时，模拟信号S_EA的最大频率f_SEAmax将为：

f_SEAmax＝f_S/k＝102 400/2，56＝40kHz

滤波器240接收采样频率为f_S的数字测量数据信号S_MD。根据某实施例，滤波器240是截止频率为f_LC的高通滤波器。这个实施例通过用高通滤波器240替换连同图6介绍的带通滤波器，简化了设计。高通滤波器240的截止频率f_LC选择为近似于谐振冲击脉冲测量传感器10的期望机械谐振频率值f_RM的最低值。当机械谐振频率f_RM在30kHz到35kHz范围内的某处时，高通滤波器240可以被设计为低截止频率f_LC＝30kHz。然后高通滤波后的信号被传递给整流器270并继续到低通滤波器280。

根据某实施例，应当有可能使用谐振频率在20kHz到35kHz范围内某处的传感器10。为了实现这个目标，高通滤波器240可以被设计为截止频率f_LC＝20kHz。

数字滤波器240的输出信号被传递到数字包络器250。

鉴于响应测量信号产生包络信号的现有技术的模拟设备采用模拟整流器，该模拟整流器会固有地导致结果信号中引入的系统误差，而作为有益的情况，数字包络器250将产生真正的整流结果而没有任何系统误差。所以，数字包络信号S_ENV将具有高信噪比，因为在数字滤波器240的带宽内谐振频率处机械谐振的传感器会引起信号高振幅。不仅如此，在数字域中执行的信号处理不增加噪声，从而不增加偏斜误差。

根据本发明的实施例，可以除去包络器250中的可选低通滤波器280。实际上，由于抽取器310包括低通滤波器的功能，所以除去了包络器250中的可选低通滤波器280。因此，图30的包络器250有效地包括数字整流器270，并且由数字整流器270产生的信号被传递给整数抽取器310，它包括低通滤波。

整数抽取器310适于进行数字包络信号S_ENV的抽取，以便传递具有抽取频率f_SR1的数字信号S_RED，使得输出采样频率与输入采样频率f_S相比被降低了整数因子M倍。

值M可以根据检测出的转速设置。抽取器310可设置为使得所选的抽取为M：1，其中M是正整数。值M可以在抽取器310的端口404上收到。有利地，使用低通有限脉冲响应滤波器在多个步骤中执行整数抽取，其中每个FIR滤波器都可设置为所期望的抽取程度。与在多个滤波器中进行抽取相关联的优点在于，只有最后的滤波器需要具有陡斜坡。陡斜坡的FIR滤波器固有地必须具有许多阶，即陡的FIR滤波器必然是长的滤波器。FIR阶数指示了以下信息：

1)实施该滤波器所需要的存储器量，

2)需要的计算量，以及

3)滤波器能够进行的“滤波”量；实际上，更高阶意味着抑止频带的衰减更强，波纹更少、滤波器更窄，等等。因此滤波器越短，它就能够由DSP 50执行得越快。FIR滤波器的长度也与可实现的抽取程度成正比。所以，根据整数抽取器的实施例，在不止两个步骤中执行抽取。

根据优选实施例，在M1、M2、M3和M4四个步骤中进行整数抽取。总的抽取等于M1*M2*M3*M4。这可以通过提供一族不同的FIR滤波器实现，它们可以在几种组合中结合以实现所期望的总抽取M。根据某实施例，在所述族中有八种不同的FIR滤波器。

有利地，在最后第四个步骤中最大的抽取程度是五(M4＝5)，致使具有仅仅201阶的适当短的滤波器。以这种方式能够允许步骤1、2和3中的FIR滤波器具有甚至更低的阶。事实上这允许在步骤1、2和3中的每个FIR滤波器具有71阶或更低。为了实现总抽取M＝4000，有可能选择提供抽取Ml＝10、M2＝10和M3＝10的三个FIR滤波器，以及提供抽取M4＝4的FIR滤波器。这致使输出采样频率f_SR1＝25.6，此时f_S＝102400Hz，而频率范围为10Hz。这四个FIR滤波器将总共具有414阶，而且抑止频带衰减的结果非常好。事实上，要是在仅仅一个单步骤中进行M＝4000的抽取，它可能将需要大约160000阶以实现同样好的抑止频带衰减。

整数抽取器310的输出312被连接到速度值发生器610(见图30连同图19B)。

如图30所示出，由位置信号发生器420产生的位置指示器信号P可以以此方式与滤波功能240，包络功能250、抽取功能310并行处理，以便基本上维持位置指示器信号P的正边缘和对应振动样本值Se(i)和S(j)之间的初始时间关系。源自位置信号发生器420的位置指示器信号P和源自振动信号传感器10的振动样本值的并行处理有利地确保了由于信号处理导致的任何延迟将按基本上相同的程度影响位置指示器信号值P(i)和对应振动样本值Se(i)。实际上，装置14，920适于处理位置指示器信号P以便维持位置指示器信号值P(i)和对应振动样本值Se(i)之间的初始时间关系，从各个传感器420和10的检测时间分别至所述数字测量数据信号S_RED1的测量样本值Se(i)的时间序列的传递时间(见图30连同图19C)。

因此，速度值发生器610可以适于从整数抽取器310接收振动样本值Se(i)和对应位置指示器信号值P(i)。如连同图19B和图19C所讨论的，速度值发生器601适于接收一系列测量值Se(i)和一系列位置信号P(i)，以及其间的时间关系，速度值发生器601适于在其输出提供与对应速度值f_ROT(j)相关联的一系列测量值S(j)对SP。

测量值S(j)的这些对SP和对应速度值f_ROT(j)可以传递至分数抽取器470、470B、94的输入，如图30中所示出。

整数抽取器310的输出312还可以被连接到选择器460的输入。选择器使得选择的信号能够被输入到增强器320。

当对具有不变转速的旋转部件进行状态监视时，可以把选择器460设置在将采样频率为f_SR1的信号S_RED传递到增强器320的输入端315的位置，并且可以禁用分数抽取器470。当对具有可变转速的旋转部件进行状态监视时，可以启用分数抽取器470，并且可以把选择器460设置在将采样频率为f_SR2的信号S_RED2传递到增强器320的输入端315的位置。

分数抽取器470可以由包括连同图20、21和22以及图4介绍的可调整FIR滤波器608的分数抽取器470B、94实施。

分数抽取器470被耦接以向选择器460传递具有更低采样频率f_SR2的抽取后信号S_RED2，所以当状态分析器被设置为监视具有可变转速的机器时，来自分数抽取器470B的输出被传递到增强器320。

可以如连同图10A、10B、11、12和13以及图4的介绍，来实施增强器320、94。输入到增强器320的测量信号是信号S_RED(见图30)，它也在图11中示出为具有I_LENGTH个采样值。信号SRED在图11的说明中也被称为I和2060。增强器信号处理涉及对离散输入信号S_RED的离散自相关。输出信号O也称为S_MDP，被示出在图12和图13中。

将要输入到增强器的测量信号S_RED1、S_RED可以包括至少一种振动信号分量S_D，取决于所述可旋转运动部件的振动；其中所述振动信号分量具有重复频率f_D，它取决于所述第一部件的转速f_ROT。信号分量S_D的重复频率f_D可以与被监视旋转部件的转速f_ROT成正比。

两个不同的故障特征SD1、SD2可以具有不同的频率fd1、fd2并且仍然可以由增强器增强，即改进SNR。因此，作为有益的情况，增强器320适于增强具有互相不同的重复频率fd1和fd2的不同特征SD1、SD2。两个重复频率f_D1和f_D2都与被监视旋转部件的转速f_ROT成正比，而f_D1与f_D2不同(f_D1<>f_D2)。这可以按照以下方式用数学表达：

fD1＝k1*f_ROT，以及

fD2＝k2*f_ROT，其中

k1和k2是正实数值，以及

k1<>k2，以及

k1大于或等于一(1)，以及

k2大于或等于一(1)

增强器将输出信号序列传递给时域分析器的输入，以便当用户经由用户接口102、104选择执行时域分析时，时域分析器290T，105(图30和图4)将执行所选定的功能105，并且将相关数据传递到显示器106。增强器320的优点在于它在时域传递输出信号。因此，要求在时域输入信号的状态监视功能105 J90T可以被设置为对图12和图13示出的信号输出的信号值进行直接操作。

当用户经由用户接口102、104选择执行频率域的分析时，增强器将把输出信号序列传递给快速傅立叶变换器294，并且该快速傅立叶变换器将把频率域数据的结果传递给频率域分析器290F、105(图30和图4)。频率域分析器290F、105将执行所选定的功能105并且将相关数据传递给显示器106。

在图29和图30所示的实施例中，作为有益的情况，用户很容易执行采用增强器和分数抽取器的分析。如图30所示，用户接口102、104、24B与参数控制器930协作，适于提供装置920的若干设置。图31是参数控制器930的示意示出。

以下是参数设置的实例：

为了在频率域执行分析，经由用户接口102、104用户可以输入以下数据

1)表明所关注的最高重复频率f_D的信息。重复频率f_D是所关注的特征SD的重复频率。以频率的形式或以表明所关注故障特征SD的最高重复频率的次序号O_vHigh的形式可以输入这种信息。

2)表明对重复信号签名S_D的SNR值期望改进的信息。以SNR改进器值L的形式可以输入这种信息。连同以上的图10A下面还讨论了SNR改进器值L。

3)表明在期望对增强器输出的信号执行FFT时，FFT 294中期望频率分辨率的信息。这种信息可以被设置为频率片段的值Z。根据本发明的实施例，通过从一组值中选择一个值Z，可设置频率分辨率Z。对频率分辨率Z的可选择值组可以包括

Z＝400

Z＝800

Z＝1600

Z＝3200

Z＝6400

因此，尽管信号处理相当复杂，但是按照用户所要求的信息，装置920已经被设计为提供优选情况下简单的用户接口。当用户对以上三个参数输入或选择数值时，全部其他数值都被自动设置或在装置920中预置。

SNR改讲器值L

将要输入的增强器的信号可以包括取决于可旋转运动部件振动的振动信号分量；其中所述振动信号分量具有取决于所述第一部件的转速f_ROT的重复频率f_D；所述测量信号包括噪声也包括所述振动信号分量，所以所述测量信号具有关于所述振动信号分量的第一信噪比。增强器产生具有所述至少一个振动信号分量对应的重复信号分量的输出信号序列(O)，所以所述输出信号序列(O)具有关于所述振动信号分量的第二信噪比值。本发明人已经通过测量结果确定，当SNR改进器值L被设置为数值一(1)时，第二信噪比值显著地高于第一信噪比。

不仅如此，本发明人还通过测量结果确定，当SNR改进器值L增大到L＝4时，那么输出信号中关于所述振动信号分量的结果信噪比与L＝1相关联的SNR值相比加倍。SNR改进器值L增大到L＝10似乎致使对于输出信号中振动信号分量，与L＝1时相同输入信号的SNR值相比，相关联的SNR值以因子3改进。因此，当SNR改进器值L₁＝1增大到L₂时，结果SNR值可能以L₂的平方根增大。

另外用户可以输入某设置，使装置920保持重复测量。用户可以设置它以一定的重复周期T_PM重复测量，即一直在时间T_PM已经流逝时开始新的测量。可以被设置为一星期、或者一小时或十分钟。对这个重复频率选择的值取决于相关的测量条件。

由于增强器方法要求大量的数据输入值，即输入样本值的数目可能很大，并且它适于对缓慢旋转部件进行测量，所以测量的持续时间有时将相当长。因此，存在着测量的重复频率的用户设置与测量的持续时间不兼容的风险。所以，装置920在收到以上用户输入后立即执行的步骤之一是计算测量的期望持续时间T_M的估计。持续时间T_M为：

T_M＝I_Length/f_SR2，

其中I_LENGTH是根据以下定义的选定的用户设置为了实现测量将要输入到增强器的信号中的样本数，而fSR2的定义如下。

装置920也适于对比测量的持续时间T_M和用户选定的重复周期值T_PM。如果重复周期值T_PM与测量的期望持续时间T_M相比更短或大约相同，参数控制器930适于经由用户接口102、106提供警告指示，如通过显示器上的适宜文本。警告也可以包括声音或闪烁光。

根据某实施例，因为重复周期值T_PM取决于算出的测量的持续时间T_M的估计，所以装置920适于计算某建议最小值。

根据以上用户设置，信号处理装置920的参数控制器930能够设置信号处理功能94(图4)的全部参数，即整数抽取器设置和增强器设置。不仅如此，参数控制器930也能够在需要时设置分数抽取器的全部参数。在期望频率分析时，参数控制器930能够设置FFT 294的参数。

以下参数可以在装置920(图30)中预置(图30)：

A/D转换器40、44的采样频率f_S。

以下参数可以被测量：f_ROT

如上所述，参数值可以被测量并与信号S_RED1的对应样本值相关联地存储，S_RED1的样本值被送入分数抽取器470B。

以下参数可以在装置920中自动设置：

从增强器320输出的信号中的采样频率：

f_SR2＝C*Ov*f_ROT

其中

C是大于2.0的常数

O_V是用户输入的或者响应用户选定的要监视的最高频率而算出的次序号

f_ROT是在实际状态监视期间测量出的旋转部件的瞬时转速；

M＝抽取器中使用的整数抽取器值选自包括总整数抽取所用的预定值组的表格。为了选择最适宜的值M，参数控制器930(图30)首先计算相当接近值M_calc＝f_S/f_SR2*f_ROTmin/f_ROTmax

其中

f_S和f_SR2按以上定义，以及

f_ROTmin/f_ROTmax是表明测量期间所允许的最低与最高转速之间关系的值。根据值M_calc，选择器然后从预置值的列表中选择适宜的值。如通过从上述表格中选择小于M_calc的最接近值M，可以做到这一点。

f_SR1＝要从整数抽取器310传递的采样频率。f_SR1被设置为f_SR1＝fS/M

D是分数抽取器的分数抽取器值。D可以被设置为D＝f_SR1/f_SR2，其中f_SR1和f_SR2按以上定义。

O_LENGTH＝C*Z

其中

C是大于2.0的常数，比如上述2.56

Z是在期望对从增强器输出的信号进行FFT时，频率片段的选定数目，即表明FFT 294中期望频率分辨率的信息。

S_START＝O_LENGTH或大于O_LENGTH的值，其中O_LENGTH按以上刚刚定义。

I_Length＝O_LENGTH*L+S_START+O_LENGTH

C_Length＝I_LENGTH-S_START-O_LENGTH

S_MDP(t)＝输出信号的样本值，在等式(5)中定义(见图10A)。

因此，参数控制器930适于产生以上定义的对应设置值，并且将它们传递到相关的信号处理功能94(图30和图4)。

一旦由增强器320已经产生了输出信号，便能够利用在控制输入端300上传递的选择信号，控制状态分析器290执行选定的状态分析功能105、290、290T、290F(图30)。在控制输入端300上传递的选择信号可以利用用户与用户接口102(见图2A和图30)的互动产生。当选定的分析功能包括快速傅立叶变换时，将由选择信号300设置分析器在频率域中对输入信号进行操作。

快速傅立叶变换器294可以适于对接收的具有一定数目的样本值的输入信号进行快速傅立叶变换。当将样本值的一定数目设置为可以被二(2)除而不会出现分数的偶整数时是有益的。

根据本发明的优选实施例，从增强器输出的信号中的样本数目O_LENGTH根据频率分辨率Z设置。频率分辨率Z与从增强器输出的信号中的样本数目O_LENGTH之间的关系为：

O_LENGTH＝k*Z

其中

O_LENGTH是从增强器320传递的信号中的样本值的样本数目。

k是大于2.0的因子

优选地，因子k可以选择为2.2与2.9之间的值，以便提供足够安全余量，同时避免不必要地产生许多样本值。

根据某实施例，有利地，选择的因子k使得100*k/2呈现为整数。这种选择致使O_LENGTH的值适于作为快速傅立叶变换器294的输入。根据某实施例，因子k可以被设置为2.56。选择k为2.56致使100*k＝256＝2的8次方。

表A表明了用户可选择的频率分辨率Z和对应的O_LENGTH值的实例。

表A

本发明的实施例涉及分析机器状态的装置，所述机器具有可以某一旋转速度关于第二机器部件可旋转运动的第一部件，所述装置包括：

传感器，用于监视所述可运动部件，以便产生至少一个模拟测量信号，该模拟测量信号包括取决于所述可旋转运动部件的振动运动的至少一个振动信号分量，其中，所述振动信号分量具有取决于所述第一部件的旋转速度(f_ROT)的重复频率(f_D)；所述测量信号包括噪声也包括所述振动信号分量，所以所述测量信号具有关于所述振动信号分量的第一信噪比值；

A/D转换器(40、44)，用于响应所述测量信号产生数字测量数据序列(S_MD)；所述数字测量数据序列(S_MD)具有第一采样频率(f_S)；

第一数字滤波器(40)，用于进行所述数字测量数据序列(S_MD)的数字滤波，以便获得滤波后的测量信号(S_F)；

包络器，用于响应所述滤波后的测量信号(S_F)产生第一数字信号(S_ENV、S_MDP)；

抽取器，用于进行所述第一数字信号(S_ENV、S_MDP)的抽取，以实现具有降低采样频率(f_SR1、f_SR2)的抽取数字信号(S_RED)；

所述抽取器(470、470A、470B)具有

第一输入端，用于接收所述第一数字信号(S_ENV、S_MDP)；以及

第二输入端，用于接收指示所述可变旋转速度(f_ROT)的信号；

第三输入端，用于接收指示输出采样频率设置信号的信号；

所述抽取器(470、470A、470B)适于根据以下诸项产生所述抽取数字信号(S_RED)：

所述第一数字信号(S_MD、S_ENV)，

所述指示所述旋转速度(f_ROT)的信号，以及

所述指示输出采样频率设置信号的信号；其中，所述抽取器(470、470A、470B)适于产生所述抽取数字信号(S_RED)，使得所述旋转速度变化时所述旋转部件每转的样本值数目保持在基本上恒定值；以及

增强器(320)，具有接收所述抽取数字信号(S_RED)的输入；所述增强器适于产生具有所述至少一个振动信号分量对应的重复信号分量的输出信号序列(O)，使得所述输出信号序列(O)具有关于所述振动信号分量的第二信噪比值；所述第二信噪比值高于所述第一信噪比值；以及

分析器(105；290；290T；294；290F)，用于响应所述输出信号序列(O)指示取决于所述可旋转运动部件的所述振动运动的机器状态。这种解决方案通过使滤波器的复杂度最小化同时实现显著的性能改进，有利地提供了非常节约的解决方案。

各个实施例公开如下。

实施例E1包括：一种用于分析具有旋转部件的机器的状态的方法，包括：

产生表明所述旋转部件的旋转位置的位置信号(P，P_(i)，P₍₁₎，P₍₂₎，P₍₃₎，E_P)；

根据源自所述部件的旋转的机械振动产生模拟测量信号(S_EA)；

对所述模拟测量信号(S_EA)采样以便响应所述模拟测量信号(S_EA)产生具有采样频率(f_S，f_SR1)的数字测量数据信号(S_MD)；

执行数字测量数据信号(S_MD)的抽取以便实现具有降低采样频率(f_SR2)的数字信号(S_RED1，S_RED2)；

执行状态分析功能(F1，F2，Fn)以便根据具有降低采样频率(f_SR1，f_SR2)的所述数字信号(S_RED，S_RED2，O)分析机器的状态；其中

所述抽取包括：

记录所述数字测量数据信号(S_RED1，S_MD)的测量样本值(Se(i)，S_(j))的时间序列，并

记录所述位置信号(E_P)的位置信号值(P_(i))的时间序列，使得具有：

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一些之间的第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)，并使得具有：

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一个与所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个之间的第二时间关系；

根据所述第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)产生表明所述旋转部件(8)的速度变化(a，a_1-2，a_2-3)的值；

根据以下项产生表明所述旋转部件(8)的瞬时转速的速度值(VT1，VT2，f_ROT)：

表明加速度(a，a_1-2，a_2-3)的所述值，以及

一定时间值，

使得速度值(VT1，VT2，f_ROT)表明检测所述所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个的时刻的转速；并且其中

所述抽取根据所述速度值(VT1，VT2，f_ROT)来执行。

实施例E2：根据实施例E1所述的方法，其中

所述一定时间值取决于所述第二时间关系。

实施例E3：根据实施例E1所述的方法，其中

所述一定时间值是所述第二时间关系。

实施例E4：一种用于分析具有旋转部件的机器的状态的方法，包括：

产生表明所述旋转部件的旋转位置的位置信号(E_P)；

根据源自所述部件的旋转的机械振动产生模拟测量信号(S_EA)；

对所述模拟测量信号(S_EA)采样以便响应所述模拟测量信号(S_EA)产生具有采样频率(f_S，f_SR1)的数字测量数据信号(S_MD)；

执行数字测量数据信号(S_MD)的抽取以便实现具有降低采样频率(f_SR2)的数字信号(S_RED2)；

执行状态分析功能(F1，F2，Fn)以便根据具有降低采样频率(f_SR1，f_SR2)的所述数字信号(S_RED，S_RED2，O)分析机器的状态；

其中

所述抽取包括：

记录所述数字测量数据信号(S_MD)的测量样本值(Se(i)，S_(j))的时间序列，并

记录所述位置信号(E_P)的位置信号值(P_(i))的时间序列，使得具有：

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一些之间的第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)，并使得具有：

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一个与所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个之间的第二时间关系；

根据所述第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)产生表明所述旋转部件(8)的速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的值；

根据以下项产生表明所述旋转部件(8)的瞬时转速的速度值：

表明速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的所述值，以及

一定时间值，

使得速度值表明检测所述所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个的时刻的转速；并且其中

所述抽取根据所述速度值(VT1，VT2，f_ROT)来执行。

实施例E5：根据实施例E4所述的方法，其中

所述一定时间值取决于所述第二时间关系。

实施例E6：根据实施例E4所述的方法，其中

所述一定时间值是所述第二时间关系。

实施例E7：根据任意前述实施例E1至E6所述的方法，其中，记录所述位置信号(Ep)的位置信号值(P_(i))的时间序列包括步骤：

记录所述位置信号(Ep)的第一位置信号值(P1_(i))以及表明出现所述第一位置信号值(P1_(i))的时间的信息；

记录所述位置信号(Ep)的第二位置信号值(P2_(i))以及表明出现所述第二位置信号值(P2_(i))的时间的信息；

方法还包括步骤：

在出现所述第一位置信号值(P1_(i))和出现所述第二位置信号值(P2_(i))之间的时间的第一时刻建立表明所述旋转部件(8)的瞬时转速的第一速度值(VT1)。

实施例E8：根据实施例E7所述的方法，

识别所选的记录测量数据值(S(j))，并识别所述所选的记录测量数据值(Se(i)，S(j))的检测时刻(i，j)；

建立表明从所述所选的记录测量数据值(Se(i)，S(j))的所述第一时刻至所述检测时刻(i，j)的时间的第一持续时间的值(delta-t)；

在所述检测时刻(i，j)根据以下项建立表明所述旋转部件的瞬时转速的第二速度值(Vp30，Vp40，Vp50，Vp60，fROT)：

所述第一速度值(VT1)，

所述第一持续时间，以及

表明所述第一持续时间期间的速度变化的信息。

实施例E9：根据实施例E8所述的方法，其中

表明所述第一持续时间期间的速度变化的所述信息是表明加速度(a，a_1-2，a_2-3)的所述值。

实施例E10：根据实施例E8所述的方法，其中

表明所述第一持续时间期间的速度变化的所述信息是表明速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的所述值。

实施例E11：根据任意前述实施例E1至E10所述的方法，其中执行状态分析功能(F1，F2，Fn)的步骤包括：

执行具有降低采样频率(f_SR1，f_SR2)的所述数字信号(S_RED，S_RED2)的自相关以便获得具有降低采样频率(f_SR2)的自相关数字信号(O)；以及

使用自相关数字信号(O)作为至状态分析器(290T)的输入来执行分析功能(F1，F2，Fn，290T)。

实施例E12：根据任意前述实施例E1至E11所述的方法，其中执行状态分析功能(F1，F2，Fn)的步骤包括：

执行具有降低采样频率(f_SR1，f_SR2)的所述数字信号(S_RED，S_RED2)的自相关以便获得具有降低采样频率(f_SR2)的自相关数字信号(O)；以及

使用自相关数字信号(O)作为至快速傅立叶变换器(294，94)的输入来执行快速傅立叶变换(294，94)，以便获得频域中的自相关数字信号；以及

使用频域中的自相关数字信号作为至状态分析器(290F)的输入来执行分析功能(F1，F2，Fn，290F)。

实施例E13：一种用于分析具有以旋转速度(f_ROT)旋转的部件的机器的状态的装置，包括：

第一传感器(10)，适于根据源自所述部件旋转的机械振动(V_MD)产生模拟电测量信号(S_EA)；

模数转换器(40，44)，适于按初始采样频率(f_S)对所述模拟电测量信号(S_EA)采样以便响应所述所接收的模拟电测量信号(S_EA)产生数字测量数据信号(S_MD，S_ENV)；

设备(420)，用于产生具有一系列位置信号值(P_(i))的位置信号(E_P)以便指示所述旋转部件的瞬时旋转位置；

第一抽取器(310)，用于进行数字测量数据信号(S_MD，S_ENV)的抽取，以便实现具有第一降低采样频率(f_SR1)的第一数字信号(S_RED1)，使得第一降低采样频率(f_SR1)与初始采样频率(f_S)相比减少整数因子(M)；

第二抽取器(470，470B)，用于响应所述第一数字信号(S_RED1)产生具有第二降低采样频率(f_SR2)的第二数字信号(S_RED2，R)；以及

鉴别器(230，290，290T，294，290，290F)，用于执行状态分析功能(F1，F2，Fn)以根据具有降低采样频率(f_SR1，f_SR2)的所述第二数字信号(S_RED2)分析机器的状态，其中

速度值发生器适于记录所述数字测量数据信号(S_MD)的测量样本值(Se(i)，S_(j))的时间序列，以及

所述速度值发生器适于记录所述位置信号值(P_(i))的时间序列使得具有：

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一些之间的第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)，并使得具有：

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一个与所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个之间的第二时间关系；

所述速度值发生器适于根据所述第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)产生表明所述旋转部件(8)的加速度(a，a_1-2，a_2-3)的值；

所述速度值发生器适于根据以下项产生表明所述旋转部件(8)的瞬时转速的速度值(VT1，VT2，f_ROT)：

表明加速度(a，a_1-2，a_2-3)的所述值，以及

一定时间值，

使得速度值(VT1，VT2，f_ROT)表明检测所述所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个的时刻的转速；并且其中

所述第二抽取器(470，470B)适于根据所述速度值(VT1，VT2，f_ROT)来执行所述抽取。

实施例E14：一种用于分析具有以旋转速度(f_ROT)旋转的部件的机器的状态的装置，包括：

第一传感器(10)，适于根据源自所述部件旋转的机械振动(V_MD)产生模拟电测量信号(S_EA)；

模数转换器(40，44)，适于按初始采样频率(f_S)对所述模拟电测量信号(S_EA)采样以便响应所述所接收的模拟电测量信号(S_EA)产生数字测量数据信号(S_MD，S_ENV)；

设备(420)，用于产生具有一系列位置信号值(P_(i))的位置信号(E_P)以便指示所述旋转部件的瞬时旋转位置；

第一抽取器(310)，用于进行数字测量数据信号(S_MD，S_ENV)的抽取，以便实现具有第一降低采样频率(f_SR1)的第一数字信号(S_RED1)，使得第一降低采样频率(f_SR1)与初始采样频率(f_S)相比减少整数因子(M)；

第二抽取器(470，470B)，用于响应所述第一数字信号(S_RED1)产生具有第二降低采样频率(f_SR2)的第二数字信号(S_RED2，R)；以及

鉴别器(230，290，290T，294，290，290F)，用于执行状态分析功能(F1，F2，Fn)以根据具有降低采样频率(f_SR1，f_SR2)的所述第二数字信号(S_RED2)分析机器的状态，其中

速度值发生器适于记录所述数字测量数据信号(S_MD)的测量样本值(Se(i)，S_(j))的时间序列，其中

所述速度值发生器适于记录所述位置信号(E_P)的所述位置信号值(P_(i))的时间序列使得具有：

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一些之间的第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)，并使得具有：

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一个与所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个之间的第二时间关系，其中

所述速度值发生器适于根据所述第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)产生表明所述旋转部件(8)的速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的值；

所述速度值发生器适于根据以下项产生表明所述旋转部件(8)的瞬时转速的速度值：

表明速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的所述值，以及

一定时间值，

使得速度值表明检测所述所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个的时刻的转速；并且其中

所述第二抽取器(470，470B)适于根据所述速度值(VT1，VT2，f_ROT)来执行所述抽取。

实施例E15：一种用于分析具有以旋转速度(f_ROT)旋转的部件的机器的状态的装置，包括：

第一传感器(10)，适于根据源自所述部件旋转的机械振动(V_MD)产生模拟电测量信号(S_EA)；

模数转换器(40，44)，适于按初始采样频率(f_S)对所述模拟电测量信号(S_EA)采样以便响应所述所接收的模拟电测量信号(S_EA)产生数字测量数据信号(S_MD，S_ENV)；

设备(420)，用于产生具有一系列位置信号值(P_(i))的位置信号(E_P)以便指示所述旋转部件的瞬时旋转位置；

速度值发生器(601)，适于记录所述数字测量数据信号(S_MD)的测量样本值(Se(i)，S_(j))的时间序列，其中

所述速度值发生器适于记录所述位置信号(E_P)的位置信号值(P_(i))的时间序列使得具有

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一些之间的第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)，并使得具有：

所记录的位置信号值(P_(i))的至少一个与所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个之间的第二时间关系，其中

所述速度值发生器适于根据所述第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)产生表明所述旋转部件(8)的速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的值；

所述速度值发生器适于根据以下项产生表明所述旋转部件(8)的瞬时转速的速度值：

表明速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的所述值，以及

一定时间值，

使得速度值表明检测所述所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个的时刻的转速。

实施例E16：一种用于分析具有以旋转速度(f_ROT)旋转的部件的机器的状态的装置，包括：

第一传感器(10)，适于根据源自所述部件旋转的机械振动(V_MD)产生模拟电测量信号(S_EA)；

模数转换器(40，44)，适于按初始采样频率(f_S)对所述模拟电测量信号(S_EA)采样以便响应所述所接收的模拟电测量信号(S_EA)产生数字测量数据信号(S_MD，S_ENV)；

设备(420)，用于产生具有一系列位置信号值(P_(i))的位置信号(E_P)以便指示所述旋转部件的瞬时旋转位置；以及

速度值发生器(601)，适于记录所述位置信号值(P_(i))的时间序列使得具有所记录的位置信号值(P_(i))的至少一些之间的第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)，其中

所述速度值发生器包括适于响应所记录的位置信号值(P_(i))的至少一些之间的所述第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)区分恒定速度阶段(S#30)和加速度阶段(S#40)的功能。

实施例E17：一种用于分析具有以旋转速度(f_ROT)旋转的部件的机器的状态的装置，包括：

第一传感器(10)，适于根据源自所述部件旋转的机械振动(V_MD)产生模拟电测量信号(S_EA)；

模数转换器(40，44)，适于按初始采样频率(f_S)对所述模拟电测量信号(S_EA)采样以便响应所述所接收的模拟电测量信号(S_EA)产生数字测量数据信号(S_MD，S_ENV)；

设备(420)，用于产生具有一系列位置信号值(P_(i))的位置信号(E_P)以便指示所述旋转部件的瞬时旋转位置；以及

速度值发生器(601)，适于记录所述位置信号值(P_(i))的时间序列使得具有至少三个连续位置信号(P1，P2，P3)之间的角距离(delta-FI_p1-p2，delta-FI_p2-p3)和对应持续时间(delta-T_p1-p2，delta-T_p2-p3)，其中

速度值发生器(601)用于基于所述角距离(delta-FI_p1-p2，delta-FI_p2-p3)和所述对应持续时间(delta-T_p1-p2，delta-T_p2-p3)来建立至少两个瞬时速度值(VT1，VT2)。

实施例E18：根据实施例17所述的装置，其中

通过至少两个瞬时速度值(VT1，VT2)之间的插值来建立旋转部件(8)的另外瞬时速度值。

实施例E19：根据实施例17所述的装置，其中

速度差(V_Delta)根据所述至少两个瞬时速度值(VT1，VT2)产生，比如通过计算为：

V_Delta＝VT2-VT1。

实施例E20：根据实施例E17，E18或E19所述的装置，其中

速度值发生器(601)用于根据以下项建立(S#70)第一转速值(VT1)：

第一位置信号(P1)与第二位置信号(P2)之间的角距离(delta-FI_p1-p2)，并根据：

对应的第一持续时间(delta-T_p1-p2)；并且其中

速度值发生器(601)用于根据以下项建立(S#100)第二瞬时速度值(VT2)：

第二位置信号(P2)与第三位置信号(P3)之间的角距离(delta-FI_p2-p3)，并根据：

对应的第二持续时间(delta-T_p2-p3)。

实施例E21：根据实施例E20所述的装置(14，920)，其中

速度值发生器(601)用于将所计算的第一速度值(VT1，V_(t1))分配给(S#80)第一位置信号(P1)与第二位置信号(P2)之间的中间的第一时隙(t1)；并且其中

速度值发生器(601)用于将所计算的第二速度值(VT2，V_(t2))分配给(S#110)第二位置信号(P2)与第三位置信号(P3)之间的中间的第二中间时隙(t2)。

实施例E22：当包括实施例19时，根据实施例E21所述的装置(14，920)，其中

将速度差(V_Delta)除以第二中间时隙与第一中间时隙之间的时隙数量以便产生表明相邻时隙之间的速度差的速度差值dV。

Claims (24)

1.一种用于分析具有以旋转速度(f_ROT)旋转的部件的机器的状态的装置(14，920)，包括：

第一传感器(10)，适于根据源自所述部件旋转的机械振动(V_MD)产生模拟电测量信号(S_EA)；

模数转换器(40，44)，适于按初始采样频率(f_S)对所述模拟电测量信号(S_EA)采样以响应接收的所述模拟电测量信号(S_EA)产生数字测量数据信号(S_MD，S_ENV，S_RED1)；

设备(420)，用于产生具有用于指示所述旋转部件的瞬时旋转位置的位置信号值(P_(i))的序列的位置信号(E_P)；以及

速度值发生器(601)，适于

-记录所述数字测量数据信号(S_MD，S_ENV，S_RED1)的测量样本值(Se(i)，S_(j))的时间序列，以及

-记录所述位置信号值(P_(i))的时间序列使得至少三个连续位置信号(P1，P2，P3)之间具有角距离(delta-FI_p1-p2，delta-FI_p2-p3)和对应持续时间(delta-T_p1-p2；delta-T_p2-p3)，以及

-记录时间信息(i，dt，j)使得各个测量样本值(S(j))能够与表明时间(i，dt，j)和角位置(P_(i))的数据相关联；并且其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于基于所述角距离(delta-FI_p1-p2，delta-FI_p2-p3)和所述对应持续时间(delta-T_p1-p2，delta-T_p2-p3)来建立至少两个瞬时速度值(VT1，VT2)，以及，

鉴别器(230，290，290T，294，290，290F)，用于执行状态分析功能(F1，F2，Fn)；

其特征在于，

所述速度值发生器(601)操作用于通过所述至少两个瞬时速度值(VT1，VT2)之间的插值来建立所述旋转部件(8)的另外瞬时速度值(f_ROT(j))，使得插值后的另外瞬时速度值(f_ROT(j))表明在检测记录的所述测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个的时刻的旋转速度；以及

还包括抽取器(310，470，470B)，用于响应所述数字测量数据信号(S_MD，S_ENV，S_RED1)产生具有降低的采样频率(f_SR2)的第二数字信号(S_RED2，R)；以及

所述抽取器(470，470B)适于根据所述插值后的另外瞬时速度值(f_ROT(j)，VT1，VT2，f_ROT)执行所述抽取；以及

所述鉴别器(230，290，290T，294，290，290F)适用于执行取决于所述第二数字信号(S_RED2)的所述状态分析功能(F1，F2，Fn)。

2.根据权利要求1所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于根据以下项建立(S#70)第一瞬时速度值(VT1)：

第一位置信号(P1)与第二位置信号(P2)之间的角距离(delta-FI_p1-p2)，并根据：

对应的第一持续时间(delta-T_p1-p2)；并且其中

所述速度值发生器(601)操作为用于根据以下项建立(S#100)第二瞬时速度值(VT2)：

所述第二位置信号(P2)与第三位置信号(P3)之间的角距离(delta-FI_p2-p3)，并根据：

对应的第二持续时间(delta-T_p2-p3)；并且其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于通过所述第一瞬时速度值(VT1)与所述第二瞬时速度值(VT2)之间的插值来建立(S#140)所述旋转部件(8)的另外瞬时速度值。

3.根据权利要求2所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于将所述第一瞬时速度值(VT1)计算为：

VT1＝1/(n_diff1*dt)，其中

VT1是所述第一瞬时速度值，

n_diff1＝所述第一位置信号(P1)与所述第二位置信号(P2)之间的时隙数量；并且

dt是一时隙的持续时间。

4.根据权利要求2所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于将所述第一瞬时速度值(VT1，V_(t1))分配给(S#80)所述第一位置信号(P1)与所述第二位置信号(P2)之间的中间的第一中间时隙(t1)。

5.根据权利要求2所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于将所述第二瞬时速度值(VT2)计算(S100)为：

VT2＝1/(n_diff2*dt)，

其中，n_diff2是所述第二位置信号(P2)与所述第三位置信号(P3)之间的时隙数量，VT2是所述第二瞬时速度值，并且dt是一时隙的持续时间。

6.根据权利要求4所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于将所述第二瞬时速度值(VT2，V_(t2))分配给(S#110)所述第二位置信号(P2)与所述第三位置信号(P3)之间的中间的第二中间时隙(t2)。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于将第一加速度值(a12)建立为(S#120)：

a12＝(VT2-VT1)/((i_VT2-i_VT1)*dt)，其中，

a12是所述第一加速度值，

i_VT1是表明与所述第一瞬时速度值相关联的时隙的数量，

i_VT2是表明与所述第二瞬时速度值相关联的时隙的数量，并且

dt是一时隙的持续时间。

8.根据权利要求7所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于根据所述第一加速度值(a12)建立(S#140)所述另外瞬时速度值(V_(t12))。

9.根据权利要求6所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于通过以下等式建立(S#140)所述另外瞬时速度值(V_(t12))：

V_(t12)＝V_(t1)+a*(t12-t1)，其中，

t12是所述第一中间时隙(t₁)之后且所述第二中间时隙(t₂)之前的时间点；并且

V_(t12)是表明时间点t12的转速的速度值；V_(t1)是表明时间点t1的转速的速度值。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于通过线性插值建立(S#140)所述另外瞬时速度值。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的装置(14，920)，其中，

所述速度值发生器(601)操作为用于通过非线性插值建立(S#140)所述另外瞬时速度值。

12.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置(14，920)，还包括：

增强器，适用于对所述第二数字信号(S_RED2)执行自相关，以获得具有降低的采样频率(f_SR2)的自相关数字信号(O)，其中

所述鉴别器(290T)适用于使用所述自相关数字信号(O)执行所述分析功能(F1，F2，Fn，290T)。

13.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置(14，920)，还包括:

增强器，适用于对所述第二数字信号(S_RED2)执行自相关，以获得具有降低的采样频率(f_SR2)的自相关数字信号(O)；

快速傅里叶变换器(294，94)，适用于使用所述自相关数字信号(O)作为输入信号执行快速傅里叶变换(294，94)，以获得频域中的自相关数字信号，并且其中，

所述鉴别器(290F)适用于使用所述频域中的自相关数字信号执行所述分析功能(F1，F2，Fn，290F)。

14.一种用于分析具有旋转部件的机器的状态的方法，包括：

产生表明所述旋转部件的旋转位置的位置信号(E_p)；

根据源自所述部件的旋转的机械振动产生模拟测量信号(S_EA)；

对所述模拟测量信号(S_EA)采样以响应所述模拟测量信号(S_EA)产生具有采样频率(f_S，f_SR1)的数字测量数据信号(S_MD)；

执行所述数字测量数据信号(S_MD)的抽取以实现具有降低的采样频率(f_SR2)的数字信号(S_RED2)；

执行状态分析功能(F1，F2，Fn)以根据具有降低的采样频率(f_SR1，f_SR2)的所述数字信号(S_RED，S_RED2，O)分析所述机器的状态；其中，

所述抽取包括：

记录所述数字测量数据信号(S_MD)的测量样本值(Se(i)，S_(j))的时间序列，并

记录所述位置信号(E_p)的位置信号值(P_(i))的时间序列，使得：

在所记录的位置信号值(P_(i))的至少一些之间存在第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)，并使得：

在所记录的位置信号值(P_(i))的至少一个与所记录的测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个之间存在第二时间关系；

根据所述第一时间关系(n_diff，n_diff1，n_diff2)产生表明所述旋转部件(8)的速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的值；

通过插值根据以下项产生表明所述旋转部件(8)的瞬时转速的速度值(V_(j)，F_ROT(j))：

表明速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的所述值，以及

某一时间值，

使得所产生的速度值(V_(j)，F_ROT(j))表明检测所记录的所述测量样本值(Se(i)，S_(j))的至少一个的时刻的转速；并且其中，

根据所述速度值(VT1，VT2，f_ROT)来执行所述抽取。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，

所述某一时间值取决于所述第二时间关系。

16.根据权利要求14所述的方法，其中

所述某一时间值是所述第二时间关系。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，记录所述位置信号(E_p)的位置信号值(P_(i))的时间序列的步骤包括以下步骤：

记录所述位置信号(E_p)的第一位置信号值(P1_(i))以及表明出现所述第一位置信号值(P1_(i))的时间的信息；

记录所述位置信号(E_p)的第二位置信号值(P2_(i))以及表明出现所述第二位置信号值(P2_(i))的时间的信息；

所述方法还包括步骤：

在出现所述第一位置信号值(P1_(i))和出现所述第二位置信号值(P2_(i))之间的时间的第一时刻建立表明所述旋转部件(8)的所述瞬时转速的第一速度值(VT1)。

18.根据权利要求17所述的方法，包括：

识别所选的记录测量数据值(S(j))，并识别所述所选的记录测量数据值(Se(i)，S(j))的检测时刻(i，j)；

建立表明从所述第一时刻至所述所选的记录测量数据值(Se(i)，S(j))的所述检测时刻(i，j)的时间的第一持续时间的值(delta-t)；

在所述检测时刻(i，j)根据以下项建立表明所述旋转部件的瞬时转速的第二速度值(Vp30，Vp40，Vp50，Vp60，fROT)：

所述第一速度值(VT1)，

所述第一持续时间，以及

表明所述第一持续时间期间的速度变化的信息。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，

表明所述第一持续时间期间的速度变化的所述信息是表明加速度(a，a_1-2，a_2-3)的所述值。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，

表明所述第一持续时间期间的速度变化的所述信息是表明速度变化(df_ROT，a，a_1-2，a_2-3)的所述值。

21.根据权利要求14所述的方法，其中，执行状态分析功能(F1，F2，Fn)的步骤包括：

执行具有降低的采样频率(f_SR1，f_SR2)的所述数字信号(S_RED，S_RED2)的自相关以获得具有降低的采样频率(f_SR2)的自相关数字信号(O)；以及

使用所述自相关数字信号(O)作为至状态分析器(290T)的输入来执行分析功能(F1，F2，Fn，290T)。

22.根据权利要求14所述的方法，其中，执行状态分析功能(F1，F2，Fn)的步骤包括：

执行具有降低的采样频率(f_SR1，f_SR2)的所述数字信号(S_RED，S_RED2)的自相关以便获得具有降低的采样频率(f_SR2)的自相关数字信号(O)；以及

使用所述自相关数字信号(O)作为至快速傅立叶变换器(294，94)的输入来执行快速傅立叶变换(294，94)，以获得频域中的自相关数字信号；以及

使用频域中的自相关数字信号作为至状态分析器(290F)的输入来执行分析功能(F1，F2，Fn，290F)。

23.根据权利要求14-22中任一项所述的方法，其中，

所述插值是线性插值。

24.根据权利要求14-22中任一项所述的方法，其中，

所述插值是非线性插值。