CN106460654A - 利用rfid电路检测涡轮增压器不平衡的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了多种方法和系统来用于诊断旋转装置。在一个实例中，一种系统包括旋转装置和联接到该旋转装置的RFID电路。该RFID电路包括RFID芯片、天线以及设计成随着来自旋转装置的变化的输入改变阻抗的机械链接。

Description

利用RFID电路检测涡轮增压器不平衡的方法和系统
相关申请的交叉引用：
本申请要求2014年1月29日提交的美国临时专利申请No.61/933,173的优先权，该申请由此针对所有目的通过引用以其整体结合在本文中。
技术领域
本文所公开的主题的实施例涉及内燃发动机系统。其它实施例涉及涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器可用于发动机系统中来增大供应给发动机以用于燃烧的空气的压力。在一个实例中，涡轮增压器包括联接在发动机的排气通路中的涡轮，其至少部分地经由轴驱动压缩机来增大进气压力。在运行期间，涡轮增压器可变得不平衡，从而呈现高水平的振动，以及围绕涡轮增压器轴的油腔内的油压力的大的变化。如果不维修而不平衡和振动持续，则可产生严重的涡轮增压器退化(degradation)和/或故障。例如，如果不平衡增大到阈值以上，则涡轮增压器可在一段时间内故障。在一个实例中，阈值可包括阈值频率范围内的振动水平或油压力的阈值变化。
发明内容
在一个实施例中，一种系统包括旋转装置和联接到该旋转装置的射频识别(RFID)电路。该RFID电路包括RFID芯片、天线和构造成响应于来自旋转装置的变化的输入而改变阻抗的机械链接。RFID电路的运行可部分地基于阻抗的变化，例如，RFID电路可构造成基于阻抗的变化从非运行状态变化成运行状态(或反之亦然)。在一个实例中，旋转装置是涡轮增压器。
变化的阻抗可指示涡轮增压器不平衡。在一个实例中，机械链接可为可断开的共振链接。变化的输入可为阈值频率范围中的频率处在阈值力范围内的振动水平。阈值范围可对应于指示潜在的涡轮增压器退化和/或故障的不平衡的阈值量。如果振动增大到指定的阈值之上，则机械链接可断开，从而导致RFID电路阻抗变化。阻抗的变化可为能够由RFID芯片测量的，且可导致定位在RFID电路的一定范围内的远程RFID读取器接收信号，包括储存在RFID芯片上的信息。如果实现了阻抗的阈值变化，则由读取器接收的信号可变化，从而指示涡轮增压器退化。这样，涡轮增压器不平衡的早期检测可容许在灾难性的涡轮增压器退化之前进行涡轮增压器维修和/或替换，从而减少发动机退化。
应当理解，提供以上简要描述是要以简要的形式介绍详细描述中进一步阐述的构思的选择。其并不意图确定所要求保护的主题的关键或者本质的特征，所要求保护的主题的范围由跟随详细描述的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或者本公开的任何部分中所提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
通过参照附图阅读非限制性实施例的以下描述将更好地理解本发明，其中在下文中：
图1显示了根据本发明的一实施例的具有涡轮增压器的运载工具的示意图。
图2显示了根据本发明的一实施例的涡轮增压器的一部分的截面图。
图3-6显示了根据本发明的实施例的RFID电路。
图7显示了根据本发明的一实施例的、用于使用RFID电路确定涡轮增压器退化的方法。
具体实施方式
以下描述涉及用于诊断旋转装置的方法和系统的多种实施例。(旋转装置是包括构造成在装置的至少一个运行模式中旋转的至少一个部件－例如轴－的装置)。诊断旋转装置可包括确定旋转装置何时达到指示即将发生的装置故障(例如，装置的一个或更多个构件的灾难性的故障)的不平衡阈值。在一个实例中，旋转装置可为涡轮增压器，诸如图1-2中所示的涡轮增压器。退化的涡轮增压器构件(诸如压缩机或者涡轮叶轮)可导致涡轮增压器不平衡的增大。涡轮增压器不平衡可导致涡轮增压器振动的增大。因为涡轮增压器的轴振动，围绕轴的油腔内的油压力可以增大的频率波动。传感器，诸如加速计和压力传感器，可检测这些指标；然而，可能需要发动机控制器来处理来自传感器的数据。这可为发动机控制器增加成本和复杂性，其可能并不具有用于这些发动机传感器的额外的输入/输出位置。作为替代，射频识别(RFID)芯片可联接到传感器或者对涡轮增压器不平衡敏感的机械构件。RFID芯片可在RFID电路中进一步联接到天线，天线将信号输出至RFID读取器。基于由RFID读取器接收的信号，使用者可诊断涡轮增压器。具体而言，传输到RFID读取器的信息可确定涡轮增压器是否已达到不平衡阈值。图3-6处显示了实例RFID电路。RFID电路可联接到涡轮增压器上或者内的不同的部位，如图2处所示。图7处显示了一种用于基于从RFID电路接收的信号(例如，阻抗)确定涡轮增压器退化和不平衡的方法。
本文中所述的措施可用于各种各样的发动机类型，以及各种各样的发动机驱动的系统中。这些系统中的一些可为固定的，而其它可为半可动的或者可动的平台。半可动的平台可在运行周期之间重新定位，诸如安装在平板拖车上。可动的平台包括自力推进的运载工具。这样的运载工具可包括公路上的运输运载工具，以及矿山设备，海洋船只，轨道运载工具，以及其它非公路运载工具(OHV)。为了显示的清楚，提供了机车作为支承结合了本发明的实施例的系统的可动的平台的实例。
在进一步论述用于利用RFID电路确定涡轮增压器不平衡的措施之前，显示了涡轮增压器可安装于其中的实例平台。具体而言，图1显示了运载工具系统100的实施例的框图，运载工具系统100在本文中描绘为轨道运载工具106(例如，机车)，且构造成通过多个轮112在轨道102上运行。如图所描绘的，轨道运载工具106包括具有发动机104－诸如内燃发动机的发动机系统。
发动机104接收来自进气通路114的用于燃烧的进气。进气通路114从空气过滤器(未显示)接收环境空气，空气过滤器过滤来自轨道运载工具106的外部的空气。由发动机104中的燃烧所产生的排气被供应至排气通路116。排气流过排气通路116，且离开轨道运载工具106的排气烟囱。
发动机系统包括涡轮增压器120(“TURBO”)，其布置在进气通路114与排气通路116之间。涡轮增压器120增大抽入进气通路114中的环境空气的充气，以便在燃烧期间提供更大的充气密度，以增大动力输出和/或发动机运行效率。涡轮增压器120可包括至少部分地由涡轮(图1中未显示)驱动的压缩机(图1中未显示)。虽然在该情况下显示了单个涡轮增压器，但该系统可包括多个涡轮和/或压缩机级。下文参照图2更详细地描述涡轮增压器。
在一些实施例中，运载工具系统100可进一步包括在涡轮增压器120上游或者下游联接在排气通路中的排气处理系统。在一个实施例中，排气处理系统可包括柴油机氧化催化器(DOC)和柴油机颗粒过滤器(DPF)。在其它实施例中，排气处理系统可额外地或者备选地包括一个或更多个排放控制装置。这样的排放控制装置可包括选择性催化还原(SCR)催化器，三效净化催化器(three way catalyst)，NOx捕集器，或者多种其它装置或系统。
轨道运载工具106进一步包括控制器148来控制与运载工具系统100相关的多种构件。在一个实例中，控制器148包括计算机控制系统。控制器148进一步包括计算机可读存储介质(未显示)，其包括用于实现轨道运载工具运行的机载监测和控制的代码。控制器148，在监督运载工具系统100的控制和管理的同时，可构造成从各种各样的发动机传感器150接收信号，如本文中进一步详细阐述的，以便确定运行参数和运行条件，且对应地调节多种发动机促动器152来控制轨道运载工具106的运行。例如，控制器148可从多种发动机传感器150接收信号，包括但是不限于发动机速度，发动机负载，增压压力，排气压力，环境压力，排气温度，进气歧管空气压力(MAP)154等。对应地，控制器148可通过将命令发送到多种构件，诸如牵引马达，交流发电机，缸阀，节流阀等，来控制运载工具系统100。在一个实例中，控制器148可响应于大于阈值压力的发动机曲轴箱压力而关停发动机。
图2显示了可联接到发动机的涡轮增压器200－诸如上文参照图1所述的涡轮增压器120－的一个实施例的视图。图2中所示的视图是涡轮增压器200的一部分的截面图。在一个实例中，涡轮增压器200可螺栓连接到发动机上。在另一实例中，涡轮增压器200可联接在发动机的排气通路与进气通路之间。在其它实例中，涡轮增压器可通过另一种合适的方式而联接到发动机上。
涡轮增压器200包括涡轮202和压缩机204。来自发动机的排气穿过涡轮202，且来自排气的能量被转换成旋转动能来使轴206旋转，轴206又驱动压缩机204。环境进气在其被抽送通过旋转的压缩机204时被压缩(例如，空气的压力增大)，使得更大质量的空气可被输送到发动机的缸。
在一些实施例中，涡轮202和压缩机204可具有单独的壳体，它们螺栓连接在一起，例如，从而形成了单个单元(例如，涡轮增压器200)。举例来说，涡轮可具有由铸铁制成的壳体，且压缩机可具有由铝合金制成的壳体。在其它实例中，涡轮和压缩机的壳体可由同样的材料制成。应当理解，涡轮壳体和压缩机壳体可由任何合适的材料制成。
如图2中所描绘，压缩机204包括扩散器228。在一些实施例中，压力传感器可位于扩散器228中，以便测量压缩机壳体的压力。扩散器228是压缩机壳体中的扩散的导管，例如，其将速度能量转换成压力能量。扩散器228处的压力可基本等于进气歧管空气压力(MAP)。
涡轮增压器200进一步包括轴承208来支承轴206，使得轴可以减小的摩擦高速旋转。涡轮增压器可进一步包括润滑系统来减小轴承的退化以及保持轴承的温度(例如，保持轴承较冷)。例如，在发动机运行时，恒定的发动机油或发动机冷却剂流可穿过涡轮增压器。在一个实例中，加压的发动机油可经由油入口(未显示)进入涡轮增压器。过量的油可收集在油腔213中，且油通过与油腔213流体地联接的出口(未显示)而离开涡轮增压器200。
如图2中所描绘，涡轮增压器200进一步包括两个非接触密封件(例如，迷宫密封件)，位于油腔213与涡轮202之间的涡轮迷宫密封件216，以及位于油腔213与压缩机204之间的压缩机迷宫密封件218。迷宫密封件216和218可减小用来润滑轴承208的发动机油对涡轮202以及压缩机204的泄漏－例如通过提供弯曲的、曲折的路径。因为迷宫密封件216和218是非接触密封件，轴承208和轴206周围的摩擦可减小，而油泄漏也减小。
涡轮增压器200进一步包括从压缩机迷宫密封件218附近的压缩机204的后面延伸到涡轮迷宫密封件216附近的区域的密封件腔234。密封件腔234是涡轮增压器200的壳体中的空气通路。如图2中所示，密封件腔234包括孔口236。孔口构造成产生被扼流的空气流。在这种构造中，被扼流的空气流可在更下游处产生更大的压力差，从而导致涡轮增压器200中的多个部位之间的压力差的更好的检测。密封件腔234进一步包括压力传感器238来测量密封件腔234中的压力。如图2中所描绘，压力传感器238位于密封件腔234的端口处。例如，压力传感器238可为换能器，其作为所施加的压力的函数而产生信号。密封件腔234中的压力可比油腔213中的压力更高，例如，使得油可保持在油腔中。举例来说，在某些发动机系统的缺口八(notch eight)处，压力传感器238可测量大约27psig(～2巴(bar))的压力。
在运行期间，涡轮增压器200可变得不平衡，从而呈现高的振动水平。如果不维修而不平衡和振动持续，可产生严重的涡轮增压器退化和/或故障。涡轮增压器不平衡可由退化的涡轮增压器构件而引起。退化的涡轮增压器构件可包括破坏的轮叶，退化的压缩机叶轮，退化的涡轮叶片，转子不平衡，等等。
涡轮增压器不平衡可导致涡轮增压器每旋转一周一次的频率的高振动水平。随着不平衡增大，振动水平可增大直至涡轮增压器故障。如果不平衡增大超过阈值，涡轮增压器可在一段时间内故障。如果在该阈值处检测到涡轮增压器不平衡和潜在的退化，则在故障点之前，可减小由于涡轮增压器故障而引起的涡轮增压器退化和发动机退化。涡轮增压器不平衡的早期检测可容许在灾难性的涡轮增压器退化可导致进一步发动机退化之前进行涡轮增压器维修和/或替换。
在一个实例中，标准(例如，“健康”)涡轮增压器不平衡容差可包括大致2.12×105N-m的转矩。如果该转矩增大阈值量，振动水平可增大到阈值水平，指示潜在的涡轮增压器退化会导致故障。在一个实例中，如果不平衡容差增大到13倍，则可指示涡轮增压器退化。例如，不平衡容差的13倍的不平衡水平可为这样的水平：在该水平上，不平衡能够作为涡轮增压器不平衡而检测到，但是并不会导致立即的涡轮增压器故障。例如，在该不平衡水平处，涡轮增压器可有这样一段时间：其可不平衡地运行而不会导致发动机的显著的退化和涡轮增压器的灾难性的故障。在其它实例中，如果不平衡容差增加到比13倍更大或者更小的倍数，可指示涡轮增压器退化。
在另一实例中，用于检测涡轮增压器不平衡的不平衡阈值可基于涡轮增压器振动水平。振动水平可包括在阈值频率范围内以重力测量的振幅。例如，不平衡阈值可包括约325Hz到约345Hz(例如，涡轮增压器的每周旋转大约一次)的范围中的频率处、从约1g到约2.8g(9.81–27.47m/s2)的范围中的振动水平。在备选的实施例中，不平衡阈值可设定为比以上范围更大或者更小的振动水平。例如，不平衡阈值可在大于345Hz和/或小于325Hz的范围中。此外，不平衡阈值的大于2.8g或者小于1g的备选的g-水平也是可行的。在各种情况下，不平衡阈值可被设定为基本等于由不平衡的旋转装备(例如，涡轮增压器)导致的振动的共振的g-水平和频率范围。
涡轮增压器不平衡也可通过改变涡轮增压器200的油腔212内的油压力来指示，油腔212与轴206的轴颈轴承直接接触。例如，随着涡轮增压器不平衡增大，轴206可振荡，挤压以及减轻油腔212内的油上的压力。结果，油腔212内的油压力可波动并且增大至阈值水平。因此，用于检测涡轮增压器不平衡的不平衡阈值可额外地或者备选地基于涡轮增压器油腔压力水平。压力水平可包括阈值频率范围处的油压力峰值或者阈值幅度。例如，不平衡阈值可包括从约325Hz到345Hz(例如，涡轮增压器的每周旋转大约一次)的范围中的频率下的从约6.9kPa到约41.5kPa的范围中的油压力幅度。在备选的实施例中，不平衡阈值可被设定为大于或者小于以上范围的压力值。
这样，涡轮增压器不平衡和迫近的涡轮增压器故障可基于阈值频率处涡轮增压器振动增大到高于阈值振动水平和/或阈值频率处涡轮增压器油腔压力增大到高于阈值油压力水平来检测。在一些实施例中，振动可利用振动传感器来检测，诸如加速计，且油腔压力可利用油腔212内或周围的一个或更多个压力传感器来检测。然而，一个或更多个传感器的监测输出可需要对发动机控制器(诸如图1中所示的控制器148)的额外的输入和输出端口。如果发动机控制系统没有可用于所需要的传感器的输入/输出端口(例如，电气连接)，不平衡参数可能不能这样检测。此外，使用一个或更多个不平衡传感器可能需要程序化为用于涡轮增压器不平衡检测和对应的涡轮增压器退化指示的额外的控制器。更进一步，这些传感器可增大发动机系统的成本和/或复杂性。
作为替代，一个或更多个RFID电路可联接到涡轮增压器。RFID电路可包括：RFID芯片，其包括涡轮增压器数据；天线；以及设计成响应于来自涡轮增压器装置的变化的输入改变阻抗(或电阻)的机械链接(例如，构件)。例如，机械链接可包括对涡轮增压器振动，增大的涡轮增压器轴承压力和/或涡轮增压器油腔压力敏感的链接。这样，随着涡轮增压器振动和/或油腔压力达到相应的不平衡阈值，RFID电路阻抗可变化。阻抗的变化可利用RFID读取装置经由天线来检测。例如，基于涡轮增压器是否达到不平衡阈值，RFID读取装置可从RFID检测到信号或者没有检测到信号。RFID读取装置可为不包括在发动机控制系统中的远程装置。不同类型的RFID电路的进一步细节在下文参照图3-6来描述。
如上所述，一个或更多个RFID电路或者系统可位于涡轮增压器上，以便在灾难性的退化或者故障之前检测涡轮增压器不平衡。返回图2，显示了用于RFID电路的三个可行的位置。在备选的实施例中，更多或者更少的RFID电路可联接到涡轮增压器。在一个实例中，第一RFID电路240可位于涡轮增压器的外部箱或者壳体上。第一RFID电路240可包括用于检测涡轮增压器振动水平的一个或更多个构件。在图3中更详细地显示了第一RFID电路240的一个实例。
如图2中所示，第一RFID电路240位于涡轮增压器202的外壳体附近。在一个备选的实例中，第一RFID电路240可沿着涡轮增压器壳体位于备选的部位。例如，第一RFID电路240可位于压缩机壳体附近。在另外又一个实例中，第一RFID电路240可沿着涡轮增压器外壳体(例如，箱)定位，更靠近轴204，涡轮叶轮，或者压缩机叶轮。在一个实施例中，多个第一RFID电路240可位于涡轮增压器壳体上的不同部位。这样，可检测涡轮增压器上的不同点处的振动水平。
第二RFID电路242位于涡轮增压器的轴承表面上。具体而言，第二RFID电路242显示为位于轴承208中的一个的表面处。第二RFID电路242可包括线，线位于轴承208的表面上。第二RFID电路242的剩余的部分，包括RFID芯片和天线，可远离轴承表面定位在涡轮增压器的另一部分上(例如在涡轮增压器壳体上)。天线可位于涡轮增压器的外侧壳体(或表面)上，使得RFID读取器可从天线扫描和接收信号。第二RFID电路242的线可构造成随着增大的涡轮增压器不平衡当轴承208在线上摩擦以及施加压力时断裂。线可设计成当轴承在线上施加对应于阈值振动水平(指示涡轮增压的不平衡)的压力时断裂。在另一实例中，线可设计成当围绕轴承和线的油膜断裂、使得涡轮增压器轴和/或其它振动的涡轮增压器构件接触和摩擦轴承208和线时断裂。图4中显示了第二RFID电路242的一个实例，下文对其进一步描述。
在一些实施例中，多个第二RFID电路242可位于涡轮增压器上，该第二RFID电路的相应的线位于轴承208中的一个或更多个上。例如，一个第二RFID电路242的第一线可位于涡轮202附近的轴承208的表面上，而另一第二RFID电路242的第二线可位于压缩机204附近的轴承208的表面上。
如图2中所描绘，第三RFID电路244位于油腔212处，油腔212直接连接到轴颈轴承208和涡轮增压器油压力供应传感器。如图5中更详细地显示的，第三RFID电路244可包括位于油腔212中的一部分中的共振隔膜片。例如，共振隔膜片可位于油腔212中的油中。共振隔膜片可设计成在油腔压力达到对应于涡轮增压器不平衡阈值的油腔压力阈值时断裂，如上所述。作为共振隔膜片断裂的结果，第三RFID电路244的阻抗可变化，从而改变由RFID芯片输出且由RFID读取器检测的信号。第三RFID电路244中的一个或更多个可位于油腔212内。
联接到涡轮增压器200的一个或更多个RFID电路并未与发动机控制器电联接或者通讯。作为替代，如上所述，远程RFID读取器(例如，射频接收装置)可通过RFID电路的天线与RFID电子地通讯。具体而言，当RFID位于RFID电路的阈值范围内时，RFID读取器可从RFID芯片获取信息。信息可包括涡轮增压器标识信息，RFID电路的阻抗，来自联接到RFID电路的传感器的储存的或者实时的传感器数据(如下文进一步论述)，和/或类似物。
RFID电路的RFID芯片可为有源的，半有源的，或者无源的。例如，无源的RFID芯片可仅仅在RFID读取器足够近(例如，在RFID电路的天线的阈值范围内)以提供射频功率源时通过天线传送信息。半有源的RFID芯片可包括电池功率源，以延展读取范围(例如，阈值范围)或者记录数据。然而，半有源的RFID芯片可仅仅当RFID读取器在阈值范围(其可为延展的阈值范围)内时传送数据(例如，信息)。有源的RFID芯片可包括用于传送功率源的电池。有源的RFID芯片可在不存在RFID读取器功率源的情况下传送数据。此外，有源的RFID芯片可以比半有源的或者无源的RFID芯片更大的范围将数据传送到读取器(或接收装置)。在一个实例中，有源的RFID芯片可恒定地将数据传送到RFID读取器或者接收装置。
如下文进一步描述的，RFID电路可设计成使得当涡轮增压器不平衡且达到设定的不平衡阈值(例如，振动或者油腔压力阈值)时，RFID电路的阻抗可从最初的水平起变化。在一个实例中，当涡轮增压器达到指示涡轮增压器不平衡和迫近的故障的不平衡阈值时，并没有信号可由天线发射以及由读取器读取。在另一个实例中，只有当涡轮增压器已达到指示涡轮增压器不平衡和迫近的故障的不平衡阈值时，信号才可由天线输出，且随后由RFID读取器读取。在另外的又一个实例中，阻抗(或电阻)可从达到不平衡阈值之前的第一水平变化到达到不平衡阈值之后的第二水平。基于电路设计,第一水平可比第二水平更高或者更低。这样，RFID读取器可基于由RFID电路的天线输出的阻抗信号的大小确定涡轮增压器不平衡。具体而言，RFID芯片可测量且然后储存RFID电路的阻抗水平。RFID读取器则可在使读取器进入RFID芯片的阈值范围内时提取储存的阻抗数据。
各个RFID电路的状态可根据发动机维修计划以预设的间隔检查。例如，在发动机使用、运载工具行驶或者涡轮增压器使用一段时间后，使用者可将RFID读取器定位在联接到涡轮增压器的RFID电路的一定范围内。如上所述，该范围可基于RFID芯片的类型(例如，有源的、半有源的或者无源的)。RFID读取器可同一时间从多个RFID电路接收信号。例如，如果三个不同的RFID电路位于涡轮增压器上，则RFID读取器可从这些RFID电路中的各个接收三个不同的信号。此外，基于储存在RFID芯片上的标识数据，各个信号可区别于另一个。该标识数据可包括与如下内容相关的数据：RFID电路(例如，如图2中所示且在下文中在图3-5中进一步描述的第一RFID电路，第二RFID电路，或者第三RFID电路)的类型，RFID电路的位置，以及何种类型的信号(例如，没有信号，正信号或者信号电平)指示涡轮增压器退化。在其它实施例中，RFID读取器可单独地扫描各个RFID电路，从而从各个RFID接收单独的数据。
基于由RFID读取器接收的信号，使用者可维修和/或替换涡轮增压器的至少一部分(例如，涡轮增压器的一个构件，诸如涡轮)。在一个实例中，在维修或者替换涡轮增压器和/或读取RFID装置之后，使用者可重设或者替换涡轮增压器上的RFID电路。例如，所有本文所述的RFID电路都可以可移除地联接到涡轮增压器。这样，各个RFID电路(例如，第一RFID电路240，第二RFID电路242，和第三RFID电路244)可为可消耗的，其可在电路内的相关联的机械构件破坏或者被触发之后替换。因此在指示涡轮增压器不平衡的各扫描之后，使用者可替换触发的RFID电路。在另一实例中，RFID电路可为能够重设的，使得使用者可在机械构件被触发之后重设电路，以用于随后的涡轮增压器监测。例如，RFID电路可包括能够重设的开关，能够重设的按键，能够重设的弹簧加载的构件，或者可替换的机械构件，其可容许RFID电路重设而不用替换整个RFID电路。这样，RFID电路可设计成单次使用的或者多次使用的装置。
图3-6显示了实例RFID电路，其可联接到如图2中所示的涡轮增压器。各个RFID电路包括RFID芯片302，天线300，以及设计成响应于阈值频率处来自涡轮增压器的变化的输入(例如，振动或者油压力)来改变阻抗的机械链接或者构件。如下文进一步论述的，机械链接可为可断开的共振链接(见于图3中)，牺牲线(见于图4中)，或者两个分开的导体(见于图5中)。RFID芯片可为有源的，无源的，或者半有源的。此外，RFID芯片可包括储存在其上的数据，该数据包括涡轮增压器标识信息(例如，涡轮增压器标识数字，模型，涡轮增压器的使用时间，涡轮增压器的之前的维修或者指示的退化)，RFID电路信息(例如，电路类型，重设的次数－如果是能够重设的，涡轮增压器上的位置)，储存的阻抗数据，和/或储存的传感器数据(例如，来自电气地联接到RFID的传感器，如下文进一步论述的)。这样，RFID读取器可跟踪多个涡轮增压器，并且识别该多个涡轮增压器中的哪个是退化的且需要维修或者替换。
转到图3，显示了第一RFID电路240。第一RFID电路240包括天线300，RFID芯片302和可断开的共振链接306。如图2中所示，可断开的共振链接306定位成与RFID芯片302和天线300并联。此外，电阻性元件304定位成与天线300串联。在一个实施例中，电阻性元件304是电阻器。在另一实施例中，电阻性元件304可为电容器，电感器，或者具有大于共振链接306的电阻的备选类型的电阻性元件。电阻性元件304和共振链接306的定位产生了短路，从而导致电流从RFID芯片302流动且流过共振链接306。结果，没有电流可达到天线300。因此，当共振链接306未断开时，RFID读取器将不会从第一RFID电路240接收信号。
共振链接306设计成具有对应于指示迫近的故障的涡轮增压器不平衡的阈值频率范围的范围中的自然频率。如上所述，不平衡阈值可设定为包括阈值频率范围内的阈值振幅(例如，水平)。在一个实例中，阈值频率范围可为从约325Hz到约345Hz。这样，共振链接306可设计成具有从约235Hz到约345Hz的范围中的自然频率。在一备选的实施例中，阈值频率范围可为从约300Hz到约400Hz，且共振链接306的自然频率可在该阈值频率范围内。例如，该阈值频率范围可取决于涡轮增压器。这样，共振链接可设计为用于涡轮增压器，使得共振链接的共振频率大约匹配预先确定的检测操作点处的涡轮增压器轴的旋转频率。
随着涡轮增压器不平衡增大，共振链接306可振动。当振动的频率达到共振链接306的自然频率时，共振链接306可断裂，从而产生断开的电路。结果，电流可从RFID芯片302流到天线300。RFID读取器然后可从RFID芯片302接收信号，从而指示涡轮增压器已达到不平衡阈值，且应当被维修或者替换。在该实例中，在设定的振动阈值频率处断裂共振链接306导致第一RFID电路240的阻抗从没有可测量的阻抗变化到与电阻性元件304成比例的阻抗。
共振链接具有特定的厚度、材料以及密度。可选择厚度、材料和密度来实现自然频率(例如，频率阈值范围内的自然频率)。共振链接的自然频率可由等式1限定：
(1)
其中，ω是共振链接的自然频率，ωn是大约22.4的预先确定的常数，E是杨氏模量，I是共振链接的截面惯性矩，ρ是共振链接306的密度，A是共振链接306的截面积，且L是共振链接306的长度。密度和杨氏模量基于共振链接306的材料。此外，长度、截面惯性矩以及截面积全部都基于共振链接306的大小和形状。例如，共振链接306的所选择的厚度、截面形状(例如，圆形、方形、矩形)以及长度控制等式1中的I、A和L变量。此外，材料的类型(例如，铜、铝或者其它导电材料)控制等式1中的E和ρ变量。因此，共振链接306可设计成具有特定的材料、厚度、密度和大小(例如，长度和截面)，从而产生期望的自然频率。在一个实例中，可选择材料的类型，从而设定E和ρ。材料则可据此来设定形状和大小，以便实现自然频率。在一些情况中，所选择的材料可能已经具有设定的截面和厚度。结果，等式1可重新整理来解出材料的必须的长度，以产生所选择的自然频率。
在备选的实施例中，共振链接306可定位成与RFID芯片302和天线300串联。结果，在共振链接306完整无损(例如，未断开)时，电流可从RFID芯片302流动通过共振链接306而流到天线300。这样，RFID读取器可在涡轮增压器还没有达到不平衡阈值时接收信号，从而指示没有涡轮增压器退化。然而，在共振链接306断裂时，产生了断开的电路，从而切断了流向天线300的电流。结果，RFID读取器不会检测到来自第一RFID电路240的任何信号，从而指示涡轮增压器不平衡和即将发生的故障。
如上文参照图2所述，第一RFID电路240可联接到涡轮增压器的箱或者外壳体。在一个实例中，第一RFID240电路可包括粘合剂，用于将第一RFID电路240联接到涡轮增压器。在另一实例中，第一RFID电路240可机械地联接(例如，通过螺栓或者螺钉)到涡轮增压器的箱。此外，第一RFID电路240可以可移除地联接到涡轮增压器。这样，第一RFID电路240可包括设计成具有与退化的涡轮增压器的振动频率阈值匹配的自然频率的共振链接。
图4显示了第二RFID电路242。第二RFID电路242包括天线300、RFID芯片302、电阻性元件304以及线400。在一个实例中，线400是牺牲线，其可在来自振动的阈值量的磨损或者力下断开。如图4中所示，线400定位成与天线300和RFID芯片302并联。电阻性元件304可类似于上文参照图3所述的电阻性元件。电阻性元件304显示为定位成与天线300和RFID芯片302串联，且与线400并联。线400和电阻性元件304的定位产生了短路，从而使得电流从RFID芯片302流动且流过线400。结果，没有电流会流到天线300。因此，当线400完好无损且未断裂时，RFID读取器将不会从第二RFID电路242接收信号。
如上文参照图2所述，第二RFID电路242可联接到涡轮增压器。第二RFID电路242可粘合地或者机械地联接(例如，通过螺栓或者螺纹)到涡轮增压器。此外，第二RFID电路240可以可移除地联接到涡轮增压器。更具体而言，线400的至少一部分可位于涡轮增压器的一个或轴承(例如，图2中所示的轴承208中的一个)的表面上。如图2中所示，线400包括联接到第二RFID电路242的其余部分的第一端和第二端。线400的在第一端与第二端之间的中间部分402可位于涡轮增压器的轴承表面处。在一个实例中，线400的中间部分402可置于轴承中的一个的顶部上。在另一实例中，线400的中间部分402可利用粘合剂联接到轴承中的一个上。
虽然线400的中间部分402位于轴承表面上，第二RFID电路242的剩余部分(例如，RFID芯片302、天线300以及电路配线)可位于涡轮增压器上的其它地方(例如，不在轴承表面上)。在一个实例中，RFID电路242的剩余部分可联接到围绕轴的壳体。在另一实例中，第二RFID电路242的剩余部分可联接到涡轮叶轮或者压缩机叶轮的壳体。在另外的又一个实例中，第二RFID电路242的剩余部分可联接到涡轮增压器200的外壳体。通过将RFID电路242联接到涡轮增压器200的外壳体或者备选的外部部位来在外部将RFID电路242安装到涡轮增压器上可容许RFID读取器进一步远离涡轮增压器，但仍然与RFID电路242通讯。这样，在RFID电路242位于涡轮增压器外部时，RFID读取器的阈值读取距离可被最大化。线400的剩余部分可在轴承表面处从中间部分402延伸，且延伸到联接到位于涡轮增压器的备选的部分上的RFID芯片302上的电路配线。
阈值油膜厚度可在联接到轴承的油腔内。在一个实例中，油膜可围绕轴承和线，线位于轴承和油膜之间。线400的材料和厚度选择为使得在涡轮增压器的振幅在阈值范围内时，联接到轴承表面的中间部分402断裂(或者变得足够退化而使电流不能流过线400的中间部分402)。例如，涡轮增压器的不平衡阈值可包括在约325Hz到约345Hz的范围中的频率处从约1g到约2.8g(9.81–27.47m/s2)的重力范围中的振动水平。在该实例中，线400或者至少线400的中间部分402的厚度和材料被选择为当涡轮增压器的振幅在1–2.8g的范围中时断裂。该重力范围可对应于由于振动力在轴承处出现的压力和/或摩擦(例如，磨损)的量。在另一实例中，线400的材料和厚度可进一步基于油膜的阈值厚度来选择。重力范围则可对应于导致油膜断裂的重力，从而导致线400断裂。在另外的又一个实例中，线400可能在油膜厚度减小和/或断裂(例如，完全断裂，使得线400曝露)时不会断裂，而是改变阻抗。线400的阻抗的变化则可由RFID芯片302测量，且随后由RFID读取器检测。这样，油膜的阈值厚度也可基于不平衡阈值的阈值振动水平来选择。在一个实例中，材料和厚度可在上述不平衡阈值振动范围处通过机械测试来选择。
在一个实施例中，中间部分402的厚度和/或材料可不同于线400的其余部分。例如，中间部分402的厚度可比线400的其余部分更厚，中间部分402的厚度选择为使得其在涡轮增压器达到上述不平衡阈值时断裂(或者足够退化而使得其不能承载和导通电流)。在另一实例中，中间部分402的厚度可比线400的其余部分更薄。在另外的又一个实例中，中间部分402可具有与线400的其余部分相同的厚度和材料，使得中间部分402与线400的剩余部分连续。
在一个备选的实施例中，线400可定位成与天线300和RFID芯片302串联。结果，在线400完好无损(例如，未断裂)时，电流可从RFID芯片302流过线400且流到天线300。这样，在涡轮增压器未达到不平衡阈值时，RFID读取器可接收信号，从而指示没有涡轮增压器退化。然而，在线400断裂(或被切断使得没有电流可从线400的一端流动到另一端)时，产生了断开电路，从而切断了通向天线300的电流。结果，RFID读取器不会检测到来自第二RFID电路242的信号，从而指示涡轮增压器不平衡和即将发生的故障。
图5显示了第三RFID电路244。第三RFID电路244包括天线300、RFID芯片302、电阻性元件304和共振隔膜片500。电阻性元件304可类似于上文参照图3描述的电阻性元件。电阻性元件304显示为定位成与天线300和RFID芯片302串联。第三RFID电路244进一步包括两个导电元件502(例如，线)，它们分开一间隔(例如，间隙)。两个导电元件502联接到电路的配线，且定位成与天线300、电阻性元件304和RFID电路302串联。然而，两个导电元件502之间的间隔产生了断开电路，从而防止电流到达天线300。这样，位于第三RFID电路244的范围内的RFID读取器将不会从天线300接收信号。没有来自第三RFID电路244的信号可指示涡轮增压器在不平衡阈值之下运行，且从而指示未退化的涡轮增压器。
两个导电元件502的第一端联接到电路配线。两个导电元件502的第二端位于真空腔504内。真空腔504可包括包含空气的完全封闭的空间。真空腔504通过共振隔膜片500与油腔(例如，图2中所示的油腔212)中的油隔开，油腔围绕涡轮增压器的轴。共振隔膜片500位于油腔内。在一个实施例中，真空腔504和导电元件502的第二端也可位于油腔内。在另一实施例中，仅共振隔膜片500可位于油腔内，且第三RFID电路244的其余的构件可位于油腔外部。例如，RFID芯片302和天线300可在油腔的外部联接到涡轮增压器的壳体。
在一个实例中，共振隔膜片是在油压力的阈值量下可断开的，油压力的阈值量对应于涡轮增压器不平衡阈值。例如，共振隔膜片可设计成在约6.9kPa到约41.5kPa的油压力幅度下断裂。
在另一实例中，共振隔膜片500设计成具有在与指示迫近的故障的涡轮增压器不平衡的阈值频率范围相对应的范围中的自然频率。如上所述，不平衡阈值可设定为在阈值频率范围内包括阈值油压力幅度(例如，水平)。例如，不平衡阈值可包括在从约325Hz到345Hz(例如，涡轮增压器的每周旋转大约一次)的范围中的频率处波动的、在从约6.9kPa到约41.5kPa的范围中的油压力幅度。因此，共振隔膜片500可设计成具有在从约235Hz到约345Hz的范围中的自然频率。在备选的实施例中，不平衡阈值可被设定为大于或者小于以上范围的频率范围，且共振隔膜片500可设计成具有与备选的不平衡阈值范围匹配的自然频率。
随着涡轮增压器不平衡增大，油腔压力幅度和压力振荡频率可增大。当油腔压力振荡的频率达到共振隔膜片500的自然频率时，共振隔膜片500可断裂(或者至少部分地破裂)，从而容许油填充真空腔504。一旦油填充真空腔504且覆盖两个导电元件502的第二端，电路就可闭合。结果，电流可从两个导电元件502中的一个流出且流到两个导电元件502中的另一个，从而容许电流流到天线300。当RFID读取器位于第三RFID电路244的范围内时，读取器现在可从电路接收指示涡轮增压器退化以及不平衡的信号。作为响应，使用者可维修和/或替换涡轮增压器。在该实例中，在设定的油压力阈值频率处断裂共振隔膜片500以及之后用油填充真空腔504会导致第三RFID电路244的阻抗从没有可测量到的阻抗变化到与电阻性元件304成比例的阻抗。
共振隔膜片500具有特定的厚度、材料和密度。可选择厚度、材料和密度来实现上述自然频率(例如，频率阈值范围内的自然频率)。选择材料，厚度，大小(例如，直径、宽度)，形状(例如，圆形，方形，菱形，椭圆形，矩形，等等)和/或密度的过程可与如上关于共振链接306所述类似。在一个实例中，可选择材料的类型，从而设定用于确定自然频率的材料属性和密度。材料可为能够在不平衡阈值下断裂且在其断裂之前维持流体阻隔的任意材料。例如，材料可为具有耐久阈值的聚合体、塑料和/或柔性金属中的任一种。例如，耐久阈值可为材料的耐久极限，其被限定为可施加到材料而不会导致疲劳故障的周期应力的量。材料则可据此来成形和设定大小，以实现自然频率。
图3-5中所示的RFID电路构造成从不产生信号(从短路或者断开电路)过渡到产生可读信号(通过断开短路或者闭合电路)，或者从产生可读信号过渡到不产生信号(通过产生断开电路)。然而，在备选的实施例中，类似的电路构造可用于改变电路阻抗，电容，或者电感而不需要断开电路的构件。例如，共振链接306、线400和/或共振隔膜片500可设计成使得电路阻抗可随着施加在这些构件上的振动和/或压力增大而变化。RFID芯片则可测量变化的阻抗并且储存该值。RFID读取器则可从RFID芯片接收数据，包括RFID芯片的变化的阻抗，并且在阻抗达到指示涡轮增压器不平衡的阈值时指示涡轮增压器退化。
此外，上述RFID电路可包括额外的或者备选的电阻构件，诸如电阻器，电容器，或者电感器。不同的电阻构件可用于实现各不相同的阻抗，电容，或者电感读取。
此外，在一个实施例中，仅一个RFID电路(第一RFID电路240、第二RFID电路242或者第三RFID电路244其中之一)可联接到一个涡轮增压器。这一个RFID电路则可提供关于涡轮增压器的健康状况的信息(通过信号，无信号，或者阻抗水平)至RFID电路。在一个备选的实施例中，两个或者更多个RFID电路可联接至相同的涡轮增压器。例如，第一RFID电路可仅当涡轮增压器未退化(并未达到不平衡阈值)时产生信号，而第二RFID电路可仅当涡轮增压器退化(当其已达到涡轮增压器不平衡阈值时)时产生信号。这样，RFID读取器可基于其从哪个RFID电路接收信号来确定涡轮增压器退化。在另一实例中，两个或者更多个RFID电路可在涡轮增压器上位于不同的部位(例如，在轴上对比于在涡轮上对比于在压缩机上)以便确定特定的涡轮增压器构件的退化。
图6显示了包括联接到传感器604的第一RFID电路600的RFID电路系统的另一实施例。具体而言，第一RFID电路600包括第一天线300、第一RFID芯片602以及传感器604。传感器604通过输入/输出端口联接到第一RFID芯片602。输入/输出端口可为任何电气连接，其用于将传感器604连接到RFID芯片602，使得它们电子地通讯。传感器604可为加速计、压力传感器或者另一种类型的振动传感器。传感器604可联接到涡轮增压器箱(例如，壳体)或在油腔内，以便监测涡轮增压器的振动和/或油压力水平。第一RFID芯片602可包括不止一个输入/输出端口，以便容纳不止一个传感器。例如，加速计和压力传感器可电子地联接到RFID芯片602上的分开的端口。
塞入第一RFID芯片602中的一个或更多个传感器604可连续地在第一RFID芯片602上记录和/或重写测量的数据。RFID读取器则可响应于记录的数据在设定的不平衡阈值(诸如上述振动和油压力不平衡阈值)内而指示涡轮增压器的退化。
在另一实施例中，第一RFID电路600可电气地联接到第二RFID电路606。第二RFID电路606包括第二RFID芯片608、第二天线603和机械链接610，其设计成随着来自涡轮增压器的变化的输入而改变阻抗。第二RFID电路606进一步包括电阻性元件612。如图6中所示，第二RFID电路是图3中所示的第一RFID电路240。在备选的实施例中，第二RFID电路606可为图3-5中所示的RFID电路中的任一个。
第二RFID608可为激活RFID。这样，当机械链接610断裂时，第二RFID608可激活(例如，打开)第一RFID芯片602，使得其可开始记录由传感器604测量的数据。激活第一RFID芯片602可包括将激活信号从第二RFID芯片608发送到第一RFID芯片602。在其它实例中，如果电路包括不同的机械构件(例如，共振隔膜片或者线)，则第二RFID芯片608可响应于不同的机械构件中的变化被触发来打开第一RFID芯片602。例如，共振隔膜片或者线断裂。这样，当涡轮增压器达到其不平衡阈值时，第二RFID电路606的构件可断裂或者改变阻抗。在一个实例中，激活信号可通过阻抗变化阈值量而被触发，该阈值量基于上述阻抗阈值。作为接收激活信号的结果，第一RFID电路600可开始记录振动和/或油压力数据。当使RFID读取器处于第一RFID电路600的范围内时，记录的数据于是可为能够由RFID读取器访问的。RFID读取器于是可确定涡轮增压器是否不平衡，如果不平衡增大，在灾难性的故障前，涡轮增压器可有多长时间。
传感器数据可在涡轮增压器联接于其上的发动机运行时(例如，当正发生燃烧时)被获取，并且可在涡轮增压器位于其中的运载工具行进时被执行。使用RFID读取器从RFID电路获取数据可在发动机离线和不运行时发生。在其它实施例中，当RFID读取器位于RFID电路的阈值范围内时，数据可在发动机运行期间获得。
虽然本文所述的RFID电路被描述为可以联接到涡轮增压器，它们也可备选地联接到经受不平衡的备选的旋转装置。经受不平衡的备选的旋转装置可包括鼓风机、压缩机、推进器等等。此外，阻抗阈值，包括阈值频率范围可基于特定的旋转装置有所不同。这样，RFID电路的机械构件可设计成具有在指定的不平衡阈值范围内的自然频率和/或机械强度容差。
这样，系统可包括旋转装置和联接到旋转装置的射频识别(RFID)电路，RFID电路包括RFID芯片、天线以及机械链接，其构造成响应于来自旋转装置的变化的输入改变阻抗。在一个实施例中，机械链接是可断开的共振链接。变化的输入是在约325Hz到约345Hz的范围中的频率处的、约1g到约2.8g的范围中的振动水平。因此，可断开的共振链接构造成在经历约325Hz到约345Hz的范围中的频率处的约1g到约2.8g的范围中的振动水平时断裂，且当可断开的共振链接断裂时，机械链接(包括可断开的共振链接)的阻抗从低值(例如，从小于1欧姆的简单的电阻观点(perspective))变化到相对非常高的值(例如，断开电路)。约325Hz到约345Hz的范围中的频率处的约1g到约2.8g的范围中的振动水平指示涡轮增压器或者其它旋转机械的可能的机械故障或者迫近的机械故障。因此，当电路的阻抗从非常低的值变化到相对很高的值时，这对应地指示可能的机械故障或者迫近的机械故障。
在另一实施例中，机械链接是位于旋转装置的轴承表面上的线。变化的输入是约325Hz到约345Hz的范围中的频率处的约1g到约2.8g的范围中的振动水平。因此，在经历约325Hz到约345Hz的范围中的频率处的约1g到约2.8g的范围中的振动水平时，线构造成退化或者断裂至一点，此处电流不能流过该线(例如，从线的一端到该线的相反端)。在线退化或者断裂时，机械链接(包括线)的阻抗从低值(例如，从小于1欧姆的简单的电阻观点)改变到相对很高的值(例如，断开电路)。线的断裂可容许电流流动到RFID电路的天线，从而使由RFID读取器读取的电路阻抗从使线断裂之前的相对低的值(例如，不可读信号)增大到使线断裂之后的相对更高的值。当电路的阻抗从相对低的值变化到相对更高的值时，这对应地指示旋转装置的可能的机械故障或者迫近的机械故障。
在另外的又一实施例中，机械链接是隔开一间隔的两个导体，这两个导体位于真空腔中，该真空腔通过共振隔膜片与围绕旋转装置的轴的轴承的油腔隔开。变化的输入是油腔内的油压力幅度，其大于阈值频率范围中的阈值压力。举例来说，阈值压力为约6.9kPa，而阈值频率范围为约325Hz到约345Hz。因此，共振隔膜片构造成在经历阈值频率范围(例如，约325Hz到约345Hz)处的大于阈值压力(例如，约6900Pa)的油压力幅度时断裂(或者裂开至油可穿过共振隔膜片而进入真空腔的程度)。
在另一实施例中，共振隔膜片可构造成在经历约325Hz到约345Hz的频率范围处低于6900Pa的水平的油压力幅度时断裂。此外，频率范围可为包括高于345Hz和/或低于325Hz的频率的范围。
在共振隔膜片断裂时，机械链接(包括共振隔膜片)的阻抗从低值(例如，从小于1欧姆的简单电阻观点)变化到相对很高的值(例如，断开电路)。共振隔膜片的断裂可容许电流流动到RFID电路的天线，从而使由RFID读取器读取的电路阻抗从使共振隔膜片断裂之前的相对低的值(例如，不可读信号)增大到使共振隔膜片断裂之后的相对更高值。在RFID电路的阻抗从相对低的值变化到相对更高的值时，这对应地指示旋转装置的可能的机械故障或者迫近的机械故障。
在另一实施例中，RFID电路包括输入/输出端口(例如，电气连接)。该系统进一步包括联接到输入/输出端口的传感器，用于测量来自旋转装置的变化的输入。在一个实例中，传感器是加速计且变化的输入是约1g到约2.8g的范围中的重力。在另一实例中，传感器是油压力传感器，且变化的输入是大于约6900Pa的油压力幅度。在一个实施例中，旋转装置是涡轮增压器。
图7显示了用于确定涡轮增压器退化和迫近的故障的方法700。在702处，该方法包括选择RFID电路的机械构件的材料和几何属性以便实现阈值频率范围内的自然频率。如上所述，RFID电路可包括机械构件，诸如共振链接(图3中示出)，线(图4中是示出)，或者共振隔膜片(图5中示出)。材料和几何属性可选择为使得机械构件具有在设定的涡轮增压器不平衡频率范围内的自然频率。这样，当机械构件断裂或者退化使得没有电流可流过构件时，可指示涡轮增压器不平衡和退化(例如，指示即将发生的涡轮增压器故障的不平衡)。材料属性可包括材料类型和材料密度中的一个或更多个。几何属性可包括机械构件的厚度和大小(例如，截面，长度，宽度，直径等等)中的一个或更多个。该方法可进一步包括将RFID电路联接到涡轮增压器(例如，通过粘合剂或者机械联接)上的期望位置。
在704处，该方法包括利用位于RFID电路的一定范围内的RFID读取器测量RFID电路的阻抗。例如，在704处，该方法可包括将RFID读取器定位在RFID电路的该范围内，且然后从RFID电路接收信号。在一个实例中，从RFID电路接收的信号可包括信号的确认或者无信号，或者RFID电路的阻抗。在其它实施例中，从RFID电路接收的信号可包括电流，电容，或者电感水平。
在706处，该方法包括确定测量的阻抗是否处于或者高于阈值。阈值可基于指示涡轮增压器不平衡的量的阻抗。在一个实例中，处于或者高于阈值的阻抗包括接收可读非零阻抗(例如，电路正在发射信号)。在另一实例中，处于或者高于阈值的阻抗包括非可读阻抗，其中RFID读取器不会从RFID电路接收信号。
如果阻抗处于或者高于阈值，该方法继续到710以指示涡轮增压器的退化。指示退化可包括经由RFID读取器上的光或者信息指示涡轮增压器应当被维修或者替换。备选地，在706处，如果阻抗低于阈值，该方法继续至708来指示涡轮增压器并未退化。例如，没有光或者信息可呈现在RFID读取器上。在另一实例中，指示涡轮增压器健康的信息可呈现在RFID读取器上。
在一个实施例中，一种方法包括利用位于RFID电路的一定范围内的RFID读取器测量射频识别(RFID)电路的阻抗，RFID电路联接到涡轮增压器。该方法进一步包括在阻抗达到指示涡轮增压器不平衡的阈值阻抗时指示涡轮增压器的退化，RFID电路包括机械构件，其具有为该机械构件提供阈值范围内的自然频率的材料和机械属性。在一个实例中，阈值阻抗是可读非零阻抗。在另一实例中，阈值阻抗是非可读阻抗，因为RFID读取器没有从RFID电路接收信号。
作为另一实施例，一种方法包括使流体流过旋转装置，射频识别(RFID)电路联接到旋转装置。RFID电路包括RFID芯片，天线，和机械链接，其构造成随着来自旋转装置的变化的输入改变阻抗。在一个实例中，旋转装置可为发动机的涡轮增压器，其中流体是流过涡轮的排气。排气流过涡轮导致涡轮旋转，从而导致联接到涡轮的压缩机旋转。
这样，联接到涡轮增压器的RFID电路可用于确定涡轮增压器健康状态。具体而言，RFID电路可用于指示涡轮增压器是否不平衡，以及涡轮增压器何时达到指示即将发生的涡轮增压器故障的不平衡水平。RFID读取器可以规则的间隔检查RFID电路，以确定涡轮增压器不平衡而不需要发动机控制器中的额外的传感器或者输入。以这种方式测量涡轮增压器不平衡可降低发动机成本，同时还简化发动机监测。
作为一个实施例，一种系统包括涡轮增压器和位于涡轮增压器上的射频识别(RFID)电路，RFID电路包括RFID芯片、天线和可断开的共振链接，共振链接具有约325Hz到约345Hz范围中的自然频率。该系统进一步包括定位成与天线串联的电阻性元件，该电阻性元件包括电阻器、电容器或者电感器中的一个或更多个。
如上所述，共振链接构造成在经历约325Hz到约345Hz的范围中的频率处的约1g到约2.8g的范围中的振动水平时断裂。在一个实施例中，共振链接定位成与RFID芯片和天线并联，共振链接用作短路，从而防止电流到达天线。结果，没有任何可测量的信号(例如，阻抗)可由RFID电路输出。在使共振链接断裂(在共振链接处产生断开电路)时，电流可流动到天线。结果，可测量的信号(以及比使链接断裂之前更高的阻抗)可由天线输出。更高阻抗的该可测量的信号可指示涡轮增压器退化和/或迫近的涡轮增压器故障。
在另一实施例中，共振链接定位成与RFID芯片和天线串联。共振链接在其断裂之后产生断开电路，从而导致没有电流流到天线。因此，在共振链接断裂之前，天线可输出可读信号，且在共振链接断裂之后，天线不输出任何可读信号。
共振链接的自然频率由共振链接的厚度、材料、大小(例如，截面形状和面积)以及密度提供。此外，RFID电路的至少部分可移除地联接到涡轮增压器的外壳体。
作为另一实施例，一种系统包括涡轮增压器和位于涡轮增压器上的射频识别(RFID)电路，RFID电路包括RFID芯片、天线和线，该线位于涡轮增压器的轴承表面上。该线构造成随着由于涡轮增压器不平衡而引起的增大的涡轮增压器振动而磨损。具体而言，线构造成当涡轮增压器不平衡达到阈值时断裂。例如，线的厚度和材料选择成当涡轮增压器的振幅在约325Hz到约345Hz的频率处约1g到约2.8g的范围中时断裂。该系统进一步包括定位成与天线串联的电阻性元件。在一个实例中，线定位成与天线和RFID芯片并联，该线在线断裂之前产生短路。在另一实例中，线定位成与天线和RFID芯片串联，线在该线断裂时产生断开电路。线的中间部分位于轴承表面上且联接到轴承表面，轴承表面在涡轮增压器的轴的多个轴承中的一个上。
在另外的又一个实施例中，一种系统包括涡轮增压器，联接到涡轮增压器的涡轮增压器轴的轴承的油腔，以及包括RFID芯片、天线和共振隔膜片的射频识别(RFID)电路，共振隔膜片位于油腔中，且具有阈值频率范围(例如，约325到约345Hz的范围)中的自然频率，共振隔膜片构造成在涡轮增压器的不平衡导致油腔中的油压力以与自然频率基本相同的频率振荡时断裂。共振隔膜片的厚度，材料和密度选择为以便实现自然频率。
RFID电路进一步包括隔开一间隔的第一导电元件和第二导电元件，第一导电元件的第一端和第二导电元件的第一端联接到电路配线，电路配线附连到RFID芯片和天线上，且第一导电元件的第二端和第二导电元件的第二端位于真空腔内，真空腔通过共振隔膜片与油腔隔开。在达到自然频率时，共振隔膜片可断裂，从而容许油填充真空腔。该油可在其与第一导电元件和第二导电元件两者接触时充当导体，从而容许电流流过RFID电路以及流到天线。因此，当RFID电路输出可读信号时，可指示涡轮增压器退化和/或迫近的涡轮增压器故障。
另一实施例中，一种系统包括：涡轮增压器；第一射频识别(RFID)电路，其联接到涡轮增压器，且包括第一RFID芯片，第一天线，以及通过输入/输出端口联接到第一RFID芯片的传感器；和第二RFID电路，其联接到涡轮增压器，且包括第二RFID芯片，第二天线，以及构造成随着来自涡轮增压器的变化的输入而改变阻抗的机械链接，第二RFID电路电气地联接到第一RFID电路。
传感器包括加速计或者油压力传感器中的一个或更多个。此外，第一RFID电路构造成在从第二RFID电路接收输入时记录来自传感器的数据，来自第二RFID电路的输入包括由阻抗改变了阈值量而触发的激活信号。
在一个实施例中，一种系统包括旋转装置和联接到旋转装置的射频识别(RFID)电路。RFID电路包括RFID芯片、天线以及构造成响应于来自旋转装置的变化的输入改变阻抗的机械链接。RFID电路的运行至少部分地基于阻抗的变化。例如，RFID电路可构造成，在变化的输入以及响应于变化的输入的机械链接阻抗变化出现时，从非运行状态(例如，未被供应电力)过渡到运行状态(例如，被供应电力)，以便RFID芯片控制天线，用于将RFID信号无线传输到远离RFID电路的部位。例如，如果系统部署在运载工具中，则RFID信号可传输到在运载工具中位于不同于RFID电路和旋转装置的其它地方的RFID读取器(也即，构造成接收RFID信号的装置)。
举例来说，变化的输入是阈值频率范围中的频率处的阈值力范围内的振动水平。在一个实例中，阈值力范围为约1g到约2.8g，而阈值频率范围为约325Hz到约345Hz。
在系统的另一实施例中，机械链接是可断开的共振链接，且变化的输入是约325Hz到约345Hz的范围中的频率处的约1g到约2.8g的范围中的振动水平。因此，在出现该振动水平时，可断开的共振链接构造成断裂，这会导致阻抗的变化。
在系统的另一实施例中，共振链接定位成与RFID芯片和天线并联。共振链接充当短路，且防止电流流动到天线，直至变化的输入(例如，振动水平)破坏共振链接。因此，当出现振动水平时，共振链接构造成断裂，这容许电流流动到RFID电路。
在系统的另一实施例中，共振链接定位成与RFID芯片和天线串联。共振链接在其被变化的输入(例如，振动水平)断开之后产生断开电路，从而阻止电流流动到天线。因此，在变化的输入之前，RFID电路运行，且当出现变化的输入的振动水平时，RFID电路不再运行。
在系统的另一实施例中，机械链接是位于旋转装置的轴承表面上的线。变化的输入是约325Hz到约345Hz的范围中的频率处的约1g到约2.8g的范围中的振动水平。因此，在出现该振动水平时，线作为响应而改变阻抗(例如，由于线断裂，或者线从其电气地以及机械地附连于其上的支承表面上脱离)，这会导致RFID电路的当前运行状态的变化。
在另一实施例中，一种系统包括：涡轮增压器或者其它旋转装置；第一射频识别(RFID)电路，其联接到旋转装置，且包括第一RFID芯片、第一天线以及联接到第一RFID芯片的传感器；以及第二RFID电路，其联接到旋转装置，且包括第二RFID芯片、第二天线以及机械链接，该机械链接构造成响应于来自旋转装置的变化的输入改变阻抗。第二RFID电路电气地联接到第一RFID电路。第一RFID电路或者第二RFID电路中的至少一个的运行至少部分地基于阻抗的变化。
如本文所用，“涡轮增压器”包括如上所述的装置，其中发动机进气被由排气供以动力的涡轮单独驱动的压缩机，和增压器，以及由冲击在涡轮上的排气之外的方式供应动力以驱动压缩机的用于压缩发动机进气的其它装置来压缩。例如，增压器可由电动机供应动力，或者经由齿轮系统或者与发动机的输出轴的其它机械的连接。其它涡轮增压器可具有多个运行模式，例如，压缩机在一个运行模式中通过由排气供以动力的涡轮驱动，而在另一种运行模式中由马达或者机械连接驱动。
RFID“芯片”大体指电路或者子电路，其在至少一个运行模式中构造成如本文所述来执行RFID功能，且除非另外具体指出，其不限于特定的包装。然而，在实施例中，RFID的电路或者子电路部分容纳在相对小的包装中，例如，箱的最大的两个尺寸所限定的面积不过7cm2。
如本文中所使用的，以单数形式记载的或者前边带有词语“一”或者“一个”的元件或者步骤应当理解为不排除多个所述元件或者步骤，除非明确阐述了这样的排除。此外，对本发明的“一个实施例”的参照并不意图被解释为排除了存在同样结合了所叙述的特征的额外的实施例。此外，除非明确地相反地阐述，“包括”、“包含”或者“具有”带特定属性的元件或者多个元件的实施例可包括额外的不具有该属性的这样的元件。用语“包含”和“在其中”用作相应的用语“包括”和“其中”的直白语言等效物。此外，用语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标记，且并不意图在它们的对象上施加数值要求或者特定位置顺序。
该书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得相关领域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或者系统以及执行任何所结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言存在非显著差异的等效结构元件，则这样的其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (20)

1. 一种系统，包括：
旋转装置；和
联接到所述旋转装置的射频识别(RFID)电路，所述RFID电路包括RFID芯片、天线、以及构造成响应于来自所述旋转装置的变化的输入而改变阻抗的机械链接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械链接包括可断开的共振链接，且其中，所述变化的输入是阈值频率范围中的频率处的阈值力范围内的振动水平。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述共振链接定位成与所述RFID芯片和所述天线并联，所述共振链接用作短路，且防止电流流动到所述天线，直至所述共振链接由所述变化的输入破坏。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述共振链接定位成与所述RFID芯片和所述天线串联，且其中，所述共振链接在其被所述变化的输入破坏之后产生断开电路，从而停止电流流动到所述天线。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述共振链接具有在所述阈值频率范围的范围中的自然频率，且其中，所述共振链接的自然频率由所述共振链接的厚度、长度、截面、材料和密度提供。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械链接包括位于所述旋转装置的轴承表面上的线，且其中，所述变化的输入是阈值频率范围中的频率处的阈值力范围中的振动水平。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械链接包括隔开间隔的两个导体，所述两个导体位于真空腔中，所述真空腔通过共振隔膜片与围绕所述旋转装置的轴的轴承的油腔间隔开，且其中，所述变化的输入是油腔内的、在阈值频率范围中的频率处的处于或者大于阈值压力的油压力幅度。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RFID电路包括输入/输出端口，且进一步包括联接到所述输入/输出端口的传感器，用于测量来自所述旋转装置的变化的输入。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述传感器是加速计，且所述变化的输入是阈值重力范围中的重力。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述传感器是油压力传感器，且所述变化的输入是处于或者大于阈值压力幅度的油压力幅度。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括定位成与所述天线串联的电阻性元件，所述电阻性元件包括电阻器、电容器或者电感器中的一个或更多个，其中，所述RFID电路的运行至少部分地基于所述电阻性元件和阻抗的变化。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RFID电路的至少一部分可移除地联接到所述旋转装置。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转装置是涡轮增压器。
14.一种系统，包括：
涡轮增压器；
联接到所述涡轮增压器的涡轮增压器轴的轴承的油腔；和
包括RFID芯片、天线和共振隔膜片的射频识别(RFID)电路，所述共振隔膜片位于所述油腔中，且具有阈值频率范围中的自然频率，所述共振隔膜片构造成当所述涡轮增压器的不平衡导致所述油腔中的油压力以与所述自然频率基本相同的频率振荡时断裂。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述共振隔膜片的厚度、材料和密度被选择为以便实现所述自然频率。
16.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述RFID电路进一步包括隔开间隔的第一导电元件和第二导电元件，所述第一导电元件的第一端和所述第二导电元件的第一端联接至附连于所述RFID芯片和所述天线的电路配线，且所述第一导电元件的第二端和所述第二导电元件的第二端位于真空腔内，所述真空腔通过所述共振隔膜片与所述油腔分开。
17.一种系统，包括：
旋转装置；
第一射频识别(RFID)电路，联接到所述旋转装置且包括第一RFID芯片、第一天线和联接到所述第一RFID芯片的传感器；和
第二RFID电路，联接到所述旋转装置且包括第二RFID芯片、第二天线和构造成响应于来自所述旋转装置的变化的输入改变阻抗的机械链接，所述第二RFID电路电气地联接到所述第一RFID电路。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述旋转装置是涡轮增压器，且其中，所述传感器包括加速计或者油压力传感器中的一个或更多个。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第一RFID电路构造成在从所述第二RFID电路接收输入时记录来自所述传感器的数据，来自所述第二RFID电路的所述输入包括通过所述阻抗改变阈值量而触发的激活信号。
20.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述机械链接包括共振链接、共振隔膜片或者可断开的线中的一个。
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