CN116997784A - 振动监视装置、增压器及振动监视方法 - Google Patents

Abstract

振动监视装置，具备：旋转传感器，该旋转传感器输出与旋转轴的旋转同步的旋转信号；输出装置，该输出装置输出与根据旋转信号计算出的旋转轴的转速对应的滤波器指令值；以及至少一个滤波器，该至少一个滤波器通过被输入旋转信号和滤波器指令值而从旋转信号提取根据滤波器指令值设定的通过带域的信号作为能够获取旋转轴的振动信息的振动信号。

Description

振动监视装置、增压器及振动监视方法

技术领域

本发明涉及一种振动监视装置、增压器及振动监视方法。

本申请基于2021年3月5日向日本专利局申请的特愿2021-035140号且主张优先权，将其内容援引于此。另外，本申请基于2021年7月16日向日本专利局申请的特愿2021-117896号且主张优先权，将其内容援引于此。

背景技术

例如，专利文献1公开了一种技术，输出与压缩机叶轮(旋转体)的旋转同步的旋转信号，根据该输出的旋转体的旋转信号的峰值的变化来计算旋转体的振动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-224847号公报

发明所要解决的技术问题

但是，有不设置能够直接地检测旋转轴的振动的振动传感器而想要监视旋转轴的振动的需求。然而，还没有确立从旋转轴的旋转信号获取与旋转轴的振动相关的信息的方法。

发明内容

本发明是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种能够根据旋转轴的旋转信号来评价旋转轴的振动的振动监视装置及振动监视方法。

用于解决技术问题的技术手段

为了达成上述目的，本发明所涉及的振动监视装置，具备：

旋转传感器，该旋转传感器输出与旋转轴的旋转同步的旋转信号；

输出装置，该输出装置输出与根据所述旋转信号计算出的所述旋转轴的转速对应的滤波器指令值；以及

至少一个滤波器，该至少一个滤波器通过被输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而从所述旋转信号提取根据所述滤波器指令值设定的通过带域的信号作为能够获取所述旋转轴的振动信息的振动信号。

为了达成上述目的，本发明所涉及的振动监视方法，具备：

输出与旋转轴的旋转同步的旋转信号的步骤；

输出与根据所述旋转信号计算出的所述旋转轴的转速对应的滤波器指令值的步骤；以及

通过输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而从所述旋转信号提取根据所述滤波器指令值设定的通过带域的信号作为能够获取所述旋转轴的振动信息的振动信号的步骤。

发明的效果

根据本发明的振动监视装置及振动监视方法，能够根据旋转轴的旋转信号评价旋转轴的振动。

附图说明

图1是概略表示应用了第一实施方式所涉及的振动监视装置的增压器的结构的图。

图2是概略表示第一实施方式所涉及的标记部的结构的图。

图3是第一实施方式所涉及的旋转传感器输出的旋转信号的波形图。

图4是第一实施方式所涉及的输出装置的概略性的功能框图。

图5是对图3的旋转信号进行了分频的旋转脉冲信号的波形图。

图6是表示第一实施方式所涉及的第一低通滤波器的特性表的图。

图7是第一实施方式所涉及的振动信号的波形图。

图8是概略表示第二实施方式所涉及的振动监视装置的结构的图。

图9是本发明所涉及的振动监视方法的流程图。

图10是概略表示第三实施方式所涉及的振动监视装置的结构的图。

图11是表示带通滤波器的振幅-频率特性的图。

图12是表示由第一低通滤波器提取的振动信号、由带通滤波器提取的振动信号以及通过旋转轴的振动产生的实质的实际振动信号各自的波形的波形图。

图13是概略表示第四实施方式所涉及的振动监视装置的结构的一部分的图。

图14是概略表示第五实施方式所涉及的振动监视装置的结构的一部分的图。

图15是表示显示部的显示内容的一例的图。

图16是概略表示第六实施方式所涉及的振动监视装置的结构的一部分的图。

图17是表示显示部的显示内容的一例的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式所涉及的振动监视装置、增压器及振动监视方法进行说明。这样的实施方式表示本发明的一方面，并不限定本发明，在本发明的技术思想的范围内能够任意地变更。

<第一实施方式>

(增压器的结构)

图1是概略表示应用了第一实施方式所涉及的振动监视装置1的增压器100的结构的图。增压器100没有特别地限定，例如是搭载于船舶，用于对发动机的进气增压的排气涡轮增压器。在本发明中，以该排气涡轮增压器为例进行说明。

如图1所示，增压器100具备旋转轴102、压缩机104、涡轮106以及第一实施方式所涉及的振动监视装置1。在旋转轴102的轴线O方向上的一端部(图1中的左端部)设置有压缩机104。在旋转轴102的轴线O方向上的另一端部(图1中的右端部)设置有涡轮106。旋转轴102将压缩机104和涡轮106连结。

压缩机104压缩进气并向未图示的发动机供给。涡轮106在从发动机排出的废气通过涡轮106时，将废气的能量转换为涡轮106的旋转能量。然后，旋转轴102与涡轮106的旋转一同以轴线O为中心旋转。压缩机104通过旋转轴102旋转而驱动。

在图1所例示的方式中，旋转轴102包含标记部108，该标记部108构成为使后述的旋转信号A具有脉冲波形。标记部108在轴线O方向上配置于压缩机104与涡轮106之间。标记部108在轴线O方向设置于压缩机104与涡轮106之间的涡轮106侧。在一些实施方式中，标记部108在轴线O方向上相比压缩机104设置于旋转轴102的一端侧。

对标记部108的构成例进行说明。图2是概略表示第一实施方式所涉及的标记部108的结构的图。在图2所例示的方式中，旋转轴102包含内侧旋转体110和外侧旋转体112。旋转轴102的内侧旋转体110与涡轮106的旋转一同以轴线O为中心旋转。外侧旋转体112形成有供内侧旋转体110嵌入的孔114。换而言之，外侧旋转体112以覆盖内侧旋转体110的外周面的方式安装于内侧旋转体110。外侧旋转体112随着嵌入于孔114的内侧旋转体110的旋转而一同旋转。外侧旋转体112包含形成于外周面116的槽118。当槽118未形成时，外侧旋转体112的外周面116具有圆形状。通过从该圆形状的外周面116的一部分117朝向轴线O切口而形成槽118。在图2所例示的方式中，外侧旋转体112包含两个槽118，外周面116具有椭圆形状。一方的槽118隔着轴线O与另一方的槽118位于相反侧。外侧旋转体112形成有以轴线O为中心左右对称的两个槽118。这样的外侧旋转体112相当于标记部108。

此外，标记部108只要构成为使旋转信号A具有脉冲波形，则并不限定于图2所例示的方式。例如，标记部108(外侧旋转体112)也可以代替槽118而包含从外周面116的一部分117朝向径向外侧突出的突出部。

(第一实施方式所涉及的振动监视装置的结构)

如图1所示，振动监视装置1具备旋转传感器2、输出装置4以及第一低通滤波器6。输出装置4和第一低通滤波器6分别与旋转传感器2电连接，能够获取旋转传感器2的输出值(旋转信号A)。第一低通滤波器6与输出装置4电连接，能够获取输出装置4的输出值(滤波器指令值D)。

旋转传感器2输出与旋转轴102的旋转同步的旋转信号A。旋转传感器2是通过在旋转轴102的外周面116产生涡电流来检测到旋转轴102的外周面116为止的距离d的涡电流式位移传感器。更具体而言，该旋转传感器2由产生高频磁通的线圈构成，通过从该线圈产生的高频磁通，检测在作为目标(测定对象)的旋转轴102的外周面116产生的涡电流的变化作为线圈的阻抗的变化。即，旋转传感器2检测伴随旋转轴102的旋转的距离d的变化作为线圈的阻抗的变化，成为在旋转轴102的外周面116最接近旋转传感器2时能够得到最大输出的结构。

此外，旋转传感器2并不限定于涡电流式位移传感器。在一些实施方式中，旋转传感器2是激光式位移传感器，具备照射激光的激光头，从该激光头向旋转轴102的外周面116照射激光，并通过该激光的反射光检测从激光头到旋转轴102的外周面116的距离。

图3是第一实施方式所涉及的旋转传感器2输出的旋转信号A的波形图。如图3所示，由于上述旋转轴102的标记部108(外侧旋转体112)包括槽118，因此旋转信号A具有伴随着旋转轴102的旋转而形成的脉冲波形。即，在旋转轴102的旋转过程中，在旋转传感器2和槽118彼此相对时，位移大幅地变化。另一方面，在旋转轴102的旋转过程中，当旋转传感器2和槽118彼此不相对时，位移的变化较小。在第一实施方式中，由于标记部108具有两个槽118，因此在旋转轴102的旋转一周的过程中出现两个脉冲(波形的位移大幅地变化的部分120)。

输出装置4输出与根据旋转信号A计算出的旋转轴102的转速C对应的滤波器指令值D。这样的输出装置4是电子控制装置等计算机，具备未图示的CPU、GPU这样的处理器；ROM、RAM这样的存储器以及I/O接口等。输出装置4根据装载于存储器的程序的命令而处理器进行动作(运算等)，由此实现输出装置4所具备的各功能部。参照图4，对第一实施方式的输出装置4的各功能部进行说明。

图4是第一实施方式所涉及的输出装置4的概略性的功能框图。如图4所示，输出装置4包括分频部122、计数部124、显示部126及滤波器指令值输出部8。

图5是对图3的旋转信号A进行了分频的旋转脉冲信号B的波形图。如图5所示，分频部122对旋转传感器2输出的旋转信号A进行分频，并转换为在旋转轴102的一次旋转中包含一个脉冲(波形的位移大幅地变化的部分130)的旋转脉冲信号B。

计数部124对每单位时间的旋转脉冲信号B中包含的脉冲的次数进行计数，计算旋转轴102的转速C。显示部126使计数部124计算出的旋转轴102的转速C显示于监视器那样的显示装置。此外，显示装置可以包含于输出装置4，也可以与输出装置4分体设置。

滤波器指令值输出部8输出与计数部124计算出的旋转轴102的转速C对应的滤波器指令值D。在第一实施方式中，滤波器指令值D是通过预先设定的转换方法将旋转轴102的转速C转换而得到的电压值。该转换方法基于后述的第一低通滤波器6的特性设定。在第一实施方式中，当旋转轴102的转速C增大时，滤波器指令值D(电压值)也增大。在一些实施方式中，旋转轴102的转速C与滤波器指令值D彼此成比例。在一些实施方式中，滤波器指令值D是通过预先设定的转换方法将旋转轴102的转速C转换而得到的电流值。

如图1所示，第一低通滤波器6通过输入旋转信号A和滤波器指令值D而输出(提取)振动信号E。该振动信号E是能够获取旋转轴102的振动信息的信号。振动信息例如是振动频率、振动的大小或振动的速度等。

第一低通滤波器6构成为根据滤波器指令值D(电压值)设定第一截止频率P1。第一低通滤波器6使旋转传感器2输出的旋转信号A中的比第一截止频率P1小的旋转信号A通过，并截止第一截止频率P1以上的旋转信号A。第一低通滤波器6提取比该第一截止频率P1小的旋转信号A作为振动信号E。这样，根据滤波器指令值D设定第一低通滤波器6中的信号的通过带域(比第一截止频率P1小的频带)，第一低通滤波器6从旋转信号A提取根据滤波器指令值D设定的通过带域的信号作为振动信号E。

在此，对第一截止频率P1的设定进行说明。图6是表示第一实施方式所涉及的第一低通滤波器6的特性表的图。在图6中，横轴是以对数刻度表示的频率，纵轴表示分贝值。在图6中，通过V1表示电压值(滤波器指令值D)为0.01V的情况下的第一低通滤波器6的特性，通过V2表示电压值为0.1V的情况下的第一低通滤波器6的特性，通过V3表示电压值为1V的情况下的第一低通滤波器6的特性，通过V4表示电压值为10V的情况下的第一低通滤波器6的特性。

分贝值相当于信号强度，在分贝值小于0的情况下，第一低通滤波器6提取的振动信号E衰减。如图6所示，在各电压值(V1～V4)中，频率越大，分贝值越减少，振动信号E的衰减率越增大。更具体而言，在输入第一低通滤波器6的电压值为0.1V的情况下(图6中的V2)，切断输入第一低通滤波器6的旋转信号A中的1kHz以上的旋转信号A，从而提取振动信号E。在第一实施方式中，第一低通滤波器6以分贝值为0的方式设定第一截止频率P1。例如，第一低通滤波器6在电压值为0.1V的情况下，将第一截止频率设定为1kHz。

(第一实施方式所涉及的振动监视装置的作用/效果)

根据本发明人们，如图7所示，当从旋转轴102的旋转信号A提取比第一截止频率P1小的旋转信号A(振动信号E)时，与通过旋转轴102的振动产生的实质的实际振动信号Z的波形类似。另外，本发明人们发现了通过根据旋转轴102的转速C设定第一截止频率P1，能够从旋转信号A高精度地提取振动信号E。

根据第一实施方式，如图1所示，第一低通滤波器6通过输入旋转轴102的旋转信号A和滤波器指令值D，提取比根据滤波器指令值D设定的第一截止频率P1小的旋转轴102的旋转信号A作为振动信号E。因此，能够根据旋转轴102的旋转信号A来评价旋转轴102的振动。另外，不设置直接检测旋转轴102的振动的振动传感器，就能够监视旋转轴102的振动。

此外，虽然并未图示，但在一些实施方式中，振动监视装置1还具备振动通知装置，该振动通知装置从由第一低通滤波器6提取的振动信号E获取振动信息(振动频率、振动的大小、振动的速度等)，并通知该振动信息。这样的振动通知装置例如可以是显示振动信息的监视器，也可以是在从振动信号E获取的振动信息超过预先设定的阈值的情况下，产生警告声、警告灯的警告装置。

根据第一实施方式，由于滤波器指令值D是与旋转轴102的转速C对应的值，因此根据旋转轴102的转速C设定第一截止频率P1。具体而言，当旋转轴102的转速C增大时，第一截止频率P1也增大。这样，由于第一截止频率P1被设定为追随旋转轴102的转速C，因此能够从旋转信号A高精度地提取振动信号E。

第一低通滤波器6在多数情况下能够根据电压值设定第一截止频率P1。根据第一实施方式，由于滤波器指令值D是电压值，因此能够根据旋转轴102的转速C任意地设定第一截止频率P1。另外，由于这样的第一低通滤波器6一般廉价出售，因此能够抑制振动监视装置1的设置成本的增加。

根据第一实施方式，由于旋转轴102包含标记部108，因此与从不包含标记部108的旋转轴102输出旋转信号A的情况相比，旋转传感器2能够输出精度高的旋转信号A。

根据第一实施方式，旋转传感器2能够应用涡电流式传感器。另外，根据第一实施方式，由于在旋转轴102的外周面116形成有两个槽118，因此旋转传感器2在旋转轴102的旋转一周的过程中输出具有两个脉冲的旋转信号A。如果在旋转轴102的轴剖面视图中仅形成有一个槽118，则增压器100的旋转轴102那样的高速旋转体具有不平衡的形状，该旋转轴102的不平衡形状有可能成为增大旋转轴102的振动的原因。相对与此，如第一实施方式所例示的那样，通过在旋转轴102的外周面116形成两个槽118，能够抑制旋转轴102具有不平衡的形状。此外，在一些实施方式中，在旋转轴102的外周面116形成有一个槽118，当在旋转轴102安装涡轮106和压缩机104时，减少由于仅形成有一个槽118而引起的不平衡的影响。在该情况下，输出装置4也可以不包含分频部122。

在增压器100的运转过程中，设置于增压器100的旋转轴102的转速C变动的情况较多。根据第一实施方式，振动监视装置1的第一低通滤波器6根据旋转轴102的转速C设定第一截止频率P1。因此，通过增压器100具备振动监视装置1，可提供能够根据增压器100的旋转轴102的旋转信号A来评价增压器100的旋转轴102的振动的增压器100。此外，由于搭载于船舶的排气涡轮增压器的旋转轴102的转速C尤其容易变动，因此在排气涡轮增压器中应用本发明所涉及的振动监视装置1是非常有效的。

<第二实施方式>

对本发明的第二实施方式所涉及的振动监视装置1进行说明。第二实施方式在进一步具备第二低通滤波器10这一点上与第一实施方式不同，但是除此以外的结构与第一实施方式中说明的结构相同。在第二实施方式中，对于与第一实施方式的构成要件相同的结构标注相同的参照符号，并省略详细的说明。

(第二实施方式所涉及的振动监视装置的结构)

图8是概略地表示第二实施方式所涉及的振动监视装置1的结构的图。如图8所示，振动监视装置1还具备第二低通滤波器10。

在图8所例示的方式中，第二低通滤波器10与第一低通滤波器6电连接且被输入从第一低通滤波器6提取的振动信号E。第二低通滤波器10通过被输入振动信号E，输出(提取)浮起信号F。该浮起信号F是能够获取旋转轴102的浮起信息的信号。浮起信息例如是旋转轴102无旋转时的旋转轴102的上下方向的位置与旋转轴102旋转时的旋转轴102的上下方向的位置之差(浮起量)。

第二低通滤波器10具有比第一截止频率P1小的第二截止频率P2。该第二截止频率P2也可以是固定值。在一些实施方式中，第二截止频率P2小于10Hz。通过使第二截止频率P2小于10Hz，能够去除旋转轴102的旋转同步振动的影响、其他设备的干扰的影响。

第二低通滤波器10使振动信号E中的比第二截止频率P2小的振动信号E通过，截止第二截止频率P2以上的振动信号E。第二低通滤波器10提取比该第二截止频率P2小的振动信号E作为浮起信号F。这样，根据滤波器指令值D设定第二低通滤波器10中的信号的通过带域(比第二截止频率P2小的频带)，第二低通滤波器10从旋转信号A提取根据滤波器指令值D设定的通过带域的信号作为浮起信号F。

(第二实施方式所涉及的振动监视装置的作用/效果)

本发明人们发现了，当从振动信号E提取比第二截止频率P2小的振动信号E时，提取直流分量的信号，该直流分量的信号相当于浮起信号F。根据第二实施方式，第二低通滤波器10通过被输入振动信号E而提取比第二截止频率P2小的振动信号E作为浮起信号F。因此，能够根据旋转轴102的旋转信号A来评价旋转轴102的浮起。

此外，在第二实施方式中，第二低通滤波器10构成为被输入振动信号E，但本发明并不限定于该方式。在一些实施方式中，第二低通滤波器10与旋转传感器2电连接，并且被输入从旋转传感器2输出的旋转信号A。然后，第二低通滤波器10通过被输入旋转信号A而输出(提取)浮起信号F。虽然并未图示，但在一些实施方式中，振动监视装置1还具备浮起量通知装置，该浮起量通知装置从浮起信号F获取浮起信息，并通知该浮起信息。

(振动监视方法)

图9是本发明所涉及的振动监视方法的流程图。如图9所示，振动监视方法具备旋转信号输出步骤S2、滤波器指令值输出步骤S4以及提取步骤S6。

上述各实施方式所记载的内容例如如以下这样掌握。

在旋转信号输出步骤S2中，输出与旋转轴102的旋转同步的旋转信号A。在滤波器指令值输出步骤S4中，输出与根据旋转信号A计算出的旋转轴102的转速C对应的滤波器指令值D。在提取步骤S6中，通过被输入旋转信号A和滤波器指令值D而提取比根据滤波器指令值D设定的第一截止频率P1小的旋转信号A作为能够获取旋转轴102的振动信息的振动信号E。根据这样的振动监视方法，能够根据旋转轴102的旋转信号A来评价旋转轴102的振动。

<第三实施方式>

对本发明的第三实施方式所涉及的振动监视装置1进行说明。在第三实施方式所涉及的振动监视装置1中，只要没有特别记载，与第一实施方式所涉及的振动监视装置1的各结构通用的符号表示与第一实施方式所涉及的振动监视装置1的各结构相同的结构，并省略说明。

(第三实施方式所涉及的振动监视装置的结构)

图10是概略地表示第三实施方式所涉及的振动监视装置1的结构的图。如图10所示，振动监视装置1除了第一实施方式所涉及的结构以外，还具备带通滤波器20。

通过将由旋转传感器2输出旋转信号A和由输出装置4输出的滤波器指令值D输入带通滤波器20，带通滤波器20从旋转信号A中提取根据滤波器指令值D设定的通过带域的信号G作为能够获取旋转轴的振动信息的振动信号G，并输出振动信号G。该振动信息例如是振动信号G的振动频率、振动的大小(振幅)或振动的速度等。此外，在图10所示的例子中，滤波器指令值D从输出装置4经由第一低通滤波器6被输入带通滤波器20，但滤波器指令值D也可以从输出装置4不经由第一低通滤波器6地输入带通滤波器20。

图11是表示带通滤波器20的振幅-频率特性的图。在图11中，横轴是以对数刻度表示的频率，纵轴表示分贝值。在图11中，通过V5表示电压值(滤波器指令值D)为0.1V的情况下的带通滤波器20的特性，通过V6表示电压值为1V的情况下的带通滤波器20的特性，通过V7表示电压值为10V的情况下的带通滤波器20的特性。

在图11中，分贝值相当于信号强度，在分贝值小于0的情况下，带通滤波器20提取的振动信号E衰减。如图11所示，在各电压值(V5～V7)中，分贝值伴随着频率远离带通滤波器20的通过带域的中心频率Fc而减少，振动信号G的衰减率增大。该中心频率Fc根据由输出装置4输出的滤波器指令值D(与转速C对应的值)而设定。具体而言，该中心频率Fc被设定为与由输出装置4的计数部124(参照图4)计数的旋转轴102的转速C一致或大致一致。例如，带通滤波器20也可以根据滤波器指令值D，使振动信号G以满足0.8C≤Fc≤1.2C的方式衰减。另外，在旋转轴102的转速C与滤波器指令值D成比例的情况下，也可以以使滤波器指令值D与中心频率Fc成比例的方式设定中心频率Fc。另外，带通滤波器20的通过带域的上限及下限根据滤波器指令值D设定在中心频率Fc的两侧。

(第三实施方式所涉及的振动监视装置的作用/效果)

图12是表示由第一低通滤波器6提取的振动信号E、由带通滤波器20提取的振动信号G以及由旋转轴102的振动产生的实质的实际振动信号Z的各个波形的波形图。如上所述，在第三实施方式中，被设定为带通滤波器20的通过带域的中心频率Fc与旋转轴102的转速C一致或大致一致(例如满足0.8C≤Fc≤1.2C)。因此，如图12所示，由带通滤波器20提取的振动信号G与由旋转轴102的振动产生的实质的实际振动信号Z的波形类似，能够基于振动信号G高精度地评价与旋转轴102的旋转同步的振动(具有转速C的一倍的振动频率的振动)。由此，能够评价和判定增压器100的转子的不平衡(例如因水垢附着而引起的不平衡)、转子的弯曲、转子与车室的接触等，能够进行增压器100的最佳维护的提案、能够防止故障于未然等。

此外，虽然并未图示，但在第三实施方式中，振动监视装置1还具备振动通知装置，该振动通知装置从由第一低通滤波器6提取的振动信号E和由带通滤波器20提取的振动信号G分别获取振动信息(振动频率、振动的大小、振动的速度等)，并通知该振动信息。这样的振动通知装置例如可以是显示振动信息的监视器，也可以是在从振动信号E获取的振动信息超过预先设定的阈值的情况下，产生警告声、警告灯的警告装置。

<第四实施方式>

对本发明的第四实施方式所涉及的振动监视装置1进行说明。在第四实施方式所涉及的振动监视装置1中，只要没有特别记载，与第三实施方式所涉及的振动监视装置1的各结构通用的符号表示与第三实施方式所涉及的振动监视装置1的各结构相同的结构，并省略说明。

(第四实施方式所涉及的振动监视装置的结构)

图13是概略地表示第四实施方式所涉及的振动监视装置1的结构的一部分的图。如图13所示，振动监视装置1除了第三实施方式所涉及的结构以外，还具备矢量监视器30(显示装置)。

旋转传感器2的输出信号(在图示的例子中作为分频部122的输出的旋转脉冲信号B)和由带通滤波器20提取的振动信号G被输入矢量监视器30。矢量监视器30包含检测部32和显示部34，该检测部32基于所输入的这些信号(旋转脉冲信号B和振动信号G)，检测振动信号G的振幅和振动信号G的相位角(例如以旋转脉冲信号B的脉冲130为基准的相位角)，该显示部34显示由检测部32检测出的振动信号G的振幅和振动信号G的相位角。

(第四实施方式所涉及的振动监视装置的作用/效果)

通过检测与旋转轴102旋转同步的振动(具有转速C的一倍的振动频率的振动)的振幅及相位并显示于显示部34，能够高精度地评价与旋转轴102的旋转同步的振动，能够高精度地进行例如增压器100的轴系的危险速度、接触事件、上述的不平衡的判定。

<第五实施方式>

对本发明的第五实施方式所涉及的振动监视装置1进行说明。在第五实施方式所涉及的振动监视装置1中，只要没有特别记载，与第三实施方式所涉及的振动监视装置1的各结构通用的符号表示与第三实施方式所涉及的振动监视装置1的各结构相同的结构，并省略说明。

(第五实施方式所涉及的振动监视装置的结构)

图14是概略地表示第五实施方式所涉及的振动监视装置1的结构的一部分的图。第五实施方式所涉及的振动监视装置1除了第三实施方式所涉及的结构以外，还具备用于检测与增压器100连接的发动机(未图示)的振动的MEMS传感器40(MEMS:Micro ElectroMechanical Systems/微电子机械系统)。MEMS传感器40是用于检测发动机的振动的加速度传感器。

第五实施方式所涉及的振动监视装置1具有收容旋转传感器2的框体42(接线盒)，MEMS传感器40与旋转传感器2一同设置于框体42的内部。框体42例如配置于增压器100与发动机之间，在增压器100安装在发动机上的情况下，框体42配置于增压器100的下部。

另外，振动监视装置1具备显示部44，该显示部44构成为同时表示如下的信息：从MEMS传感器40的输出获取的发动机的振动信息；从由第一低通滤波器6提取的振动信号E获取的旋转轴102的振动信息；以及从由带通滤波器20提取的振动信号G获取的旋转轴102的振动信息。这些振动信息例如是振动频率、振动的大小(振幅)或者振动的速度等。

图15是表示显示部44的显示内容的一例的图。在图15所示的例子中，显示部44显示发动机的振动的振幅作为从MEMS传感器40的输出获取的发动机的振动信息。另外，显示部44显示振动信号E的振幅(总振幅)作为从由第一低通滤波器6提取的振动信号E获取的旋转轴102的振动信息。另外，显示部44显示振动信号G的振幅(旋转一倍振幅：具有转速C的一倍的振动频率的振动的振幅)作为从由带通滤波器20提取的振动信号G获取的旋转轴102的振动信息。

(第五实施方式所涉及的振动监视装置的作用/效果)

由于能够通过MEMS传感器40间接地获取发动机的振动信息，通过使发动机的振动信息和增压器100的旋转轴102的振动信息同时显示于显示部44，能够不混淆地评价增压器100的旋转轴102的振动和发动机的振动，因此能够高精度地评价并判定增压器100的旋转轴102的振动。另外，MEMS传感器40廉价，能够不设置临时设置的振动传感器就廉价且高精度地评价增压器100的旋转轴102的振动。

此外，在一些实施方式中，也可以代替显示部44或者与显示部44一同具备数据收录部，在图14所示的例子中，该数据收录部构成为收录如下的信息：从MEMS传感器40的输出获取的发动机的振动信息；从由第一低通滤波器6提取的振动信号E获取的旋转轴102的振动信息；以及从由带通滤波器20提取的振动信号G获取的旋转轴102的振动信息。

<第六实施方式>

对本发明的第六实施方式所涉及的振动监视装置1进行说明。在第六实施方式所涉及的振动监视装置1中，只要没有特别记载，与第五实施方式所涉及的振动监视装置1的各结构通用的符号表示与第三实施方式所涉及的振动监视装置1的各结构相同的结构，并省略说明。

(第六实施方式所涉及的振动监视装置的结构)

图16是概略地表示第六实施方式所涉及的振动监视装置1的结构的一部分的图。如图16所示，第六实施方式所涉及的振动监视装置1除了第五实施方式所涉及的结构以外，还具备轴承温度传感器52和润滑油出口温度传感器54，该轴承温度传感器52检测将增压器100中的旋转轴102(参照图10)支承为能够旋转的轴承50的温度，该润滑油出口温度传感器54检测增压器100中的润滑油(向轴承50供给的润滑油)的出口的温度。

第六实施方式中的显示部44同时显示：从MEMS传感器40的输出获取的发动机的振动信息；从由第一低通滤波器6提取的振动信号E获取的旋转轴102的振动信息；从由带通滤波器20提取的振动信号G获取的旋转轴102的振动信息；由轴承温度传感器52检测出的轴承50的温度；以及由润滑油出口温度传感器54检测出的增压器100的润滑油的出口处的润滑油的温度。

图17是表示显示部44的显示内容的一例的图。在图17所示的例子中，显示部44除了图15所示的内容之外，还同时显示轴承50的温度(轴承温度)和增压器100的润滑油的出口处的润滑油的温度(润滑油出口温度)。

(第六实施方式所涉及的振动监视装置的作用/效果)

在得到第五实施方式中说明的效果的同时，能够根据轴承50的温度和增压器100中的润滑油的出口的温度精度良好地评价增压器100的状态，从而提高增压器100的预防保全的评价精度。

此外，在一些实施方式中，也可以代替显示部44或者与显示部44一同具备数据收录部(未图示)，在图16所示的例子中，该数据收录部构成为收录如下信息：基于MEMS传感器40的输出的发动机的振动信息；从由第一低通滤波器6提取的振动信号E获取的旋转轴102的振动信息；从由带通滤波器20提取的振动信号G获取的旋转轴102的振动信息；由轴承温度传感器52检测出的轴承50的温度；以及由润滑油出口温度传感器54检测出的增压器100中的润滑油的出口的温度。

此外，本发明并不限于上述的实施方式，也包含对上述的实施方式施加了变形的方式、将这些方式适当组合的方式。例如，在上述的第三实施方式中，虽然例示了振动监视装置1具备第一低通滤波器6和带通滤波器20的结构，但振动监视装置1只要具备第一低通滤波器6、第二低通滤波器10以及带通滤波器20中的至少一个滤波器即可。

上述各实施方式所记载的内容例如如以下这样掌握。

[1]本发明所涉及的振动监视装置(1)具备：

旋转传感器(2)，该旋转传感器(2)输出与旋转轴(102)的旋转同步的旋转信号(A)；

输出装置(4)，该输出装置(4)输出与根据所述旋转信号计算出的所述旋转轴的转速(C)对应的滤波器指令值(D)；以及

至少一个滤波器(6、10、20)，该至少一个滤波器(6、10、20)通过被输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而从所述旋转信号提取根据所述滤波器指令值设定的通过带域的信号(E或G)作为能够获取所述旋转轴的振动信息的振动信号(E或G)。

根据上述[1]记载的结构，通过根据旋转轴的转速适当地设定至少一个滤波器的通过带域，能够从与旋转轴的旋转同步的旋转信号提取适于旋转轴的振动的评价的通过带域的信号。因此，能够根据旋转轴的旋转信号评价旋转轴的振动。

[2]在一些实施方式中，在上述[1]记载的结构中，

所述至少一个滤波器包含第一低通滤波器(6)，

所述第一低通滤波器通过被输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而提取比根据所述滤波器指令值设定的第一截止频率(P1)小的通过带域的信号(E)作为所述振动信号(E)。

本发明人们发现了，当从旋转轴的旋转信号提取比第一截止频率小的旋转信号时，波形与通过旋转轴的振动产生的实质的实际振动信号类似。另外，本发明人们发现了，通过根据旋转轴的转速设定第一截止频率，能够从旋转信号高精度地提取振动信号。根据上述[2]记载的结构，第一低通滤波器通过被输入旋转轴的旋转信号和滤波器指令值而提取比根据滤波器指令值设定的第一截止频率小的旋转轴的旋转信号作为振动信号。因此，能够根据旋转轴的旋转信号评价旋转轴的振动。

另外，根据上述[2]记载的结构，由于滤波器指令值是与旋转轴的转速对应的值，因此根据旋转轴的转速设定第一截止频率。即，由于第一截止频率被设定为追随转速，因此能够从旋转轴的旋转信号高精度地提取振动信号。

[3]在一些实施方式中，在上述[2]记载的结构中，

所述至少一个滤波器还具备第二低通滤波器(10)，该第二低通滤波器(10)具有比所述第一截止频率小的第二截止频率(P2)。

根据上述[3]记载的结构，能够提取比第二截止频率小的信号(例如比第二截止频率小的振动信号)。

[4]在一些实施方式中，在上述[3]记载的结构中，

所述第二低通滤波器通过被输入由所述第一低通滤波器提取的所述振动信号而从所述振动信号提取比所述第二截止频率小的通过带域的信号(E)作为能够获取所述旋转轴的浮起信息的浮起信号(F)。

本发明人们发现了，当从振动信号提取比第二截止频率小的振动信号时，相当于能够获取旋转轴的浮起信息的浮起信号。根据上述[4]记载的结构，第二低通滤波器进一步通过第二截止频率删除振动信号并提取为直流信号(浮起信号)。因此，能够根据旋转轴的旋转信号评价旋转轴的浮起。

[5]在一些实施方式中，在上述[1]至[4]中任一项记载的结构中，

所述至少一个滤波器包含带通滤波器，

所述带通滤波器通过被输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而从所述旋转信号提取包含根据所述滤波器指令值设定的中心频率(Fc)的通过带域的信号(G)作为所述振动信号(G)。

根据上述[5]记载的结构，通过将带通滤波器的通过带域的中心频率设定为与旋转轴的转速相同或大致相同，能够基于由带通滤波器提取的振动信号高精度地评价与旋转轴的旋转同步的振动(具有转速C的一倍或大致一倍的振动频率的振动)。由此，能够评价和判定增压器的转子的不平衡(例如因水垢附着而引起的不平衡)、转子的弯曲或者转子与车室的接触等，能够进行增压器的最佳维护的提案、能够提前防止故障等。

[6]在一些实施方式中，在上述[5]记载的结构中，

当将所述中心频率设为Fc，将所述旋转轴的转速设为C时，满足0.8C≤Fc≤1.2C。

根据上述[6]记载的结构，由于带通滤波器的通过带域的中心频率被设定为与旋转轴的转速相同或大致相同(0.8C≤Fc≤1.2C)，因此能够基于由带通滤波器提取的振动信号高精度地评价与旋转轴的旋转同步的振动。由此，能够评价和判定增压器的转子的不平衡、转子的弯曲或者转子与车室的接触等，能够进行增压器的最佳维护的提案、能够提前防止故障等。

[7]在一些实施方式中，在上述[5]或[6]记载的结构中，

还具备显示部(34)，该显示部(34)基于所述旋转信号和由所述带通滤波器提取的所述振动信号，显示所述振动信号的振幅和以所述旋转信号为基准的所述振动信号的相位角。

根据上述[7]记载的结构，通过检测与旋转轴的旋转同步的振动(具有转速C的一倍的振动频率的振动)的振幅及相位并显示于显示部，能够高精度地评价与旋转轴的旋转同步的振动，能够高精度地进行例如增压器的轴系的危险速度、接触事件、上述的不平衡的判定。

[8]在一些实施方式中，在上述[1]至[7]中任一项记载的结构中，

所述滤波器指令值是将根据所述旋转信号计算出的所述旋转轴的所述转速转换而得到的电流值或电压值。

第一低通滤波器在多数情况下能够根据电流值或电压值设定第一截止频率。根据上述[8]记载的结构，由于滤波器指令值是电流值或电压值，因此能够根据转速任意地设定第一截止频率。另外，由于上述那样的第一低通滤波器一般廉价销售，因此能够抑制成本的增加。

[9]在一些实施方式中，在上述[1]至[8]中任一项记载的结构中，

所述旋转轴包含标记部(108)，该标记部(108)构成为使所述旋转信号具有脉冲波形。

根据上述[9]记载的结构，由于旋转轴包含标记部，因此与从不包含标记部的旋转轴输出旋转信号的情况相比，旋转传感器能够输出精度高的旋转信号。

[10]在一些实施方式中，在上述[9]记载的结构中，

所述标记部包含形成于所述旋转轴的外周面(116)的至少两个以上的槽(118)，

所述旋转传感器是通过在所述旋转轴的所述外周面产生涡电流来检测到所述旋转轴的所述外周面的距离(d)的涡电流式位移传感器。

根据上述[10]记载的结构，旋转传感器能够应用涡电流式传感器。另外，由于在旋转轴的外周面形成有至少两个以上的槽，因此旋转传感器在旋转轴的旋转一周的过程中输出具有两个以上脉冲的旋转信号，因此与在旋转轴的旋转一周的过程中输出具有一个脉冲的旋转信号的情况相比，能够高精度地提取振动信号。

[11]在一些实施方式中，在上述[9]记载的结构中，

所述标记部包含形成于所述旋转轴的外周面的至少两个以上的槽，

所述旋转传感器是向所述旋转轴的所述外周面照射激光，并通过所述激光的反射光来检测到所述旋转轴的所述外周面的距离的激光式位移传感器。

根据上述[11]记载的结构，旋转传感器能够应用激光式位移传感器。

[12]本发明所涉及的增压器(100)，具备：

上述[1]至[11]中任一项所述的振动监视装置；

压缩机(104)，该压缩机(104)设置于所述旋转轴的一端部；以及

涡轮(106)，该涡轮(106)设置于所述旋转轴的另一端部。

在增压器的运转过程中，设置于增压器的旋转轴的转速变动的情况较多。根据上述[12]记载的结构，振动监视装置的第一低通滤波器根据旋转轴的转速设定第一截止频率。因此，通过增压器具备振动监视装置，可提供能够根据增压器的旋转轴的旋转信号来评价增压器的旋转轴的振动的增压器。

[13]在一些实施方式中，在上述[12]记载的结构中，还具备：

加速度传感器，该加速度传感器用于检测发动机的振动；以及

显示部，该显示部同时显示从所述加速度传感器的输出获取的所述发动机的振动信息和从由所述至少一个滤波器提取的所述振动信号获取的所述旋转轴的振动信息。

根据上述[13]记载的结构，由于能够通过加速度传感器间接地获取发动机的振动信息，通过使发动机的振动信息和增压器的旋转轴的振动信息同时显示于显示部，能够不混淆地评价增压器的旋转轴的振动和发动机的振动，因此能够高精度地评价并判定增压器的旋转轴的振动。另外，例如在使用MEMS传感器作为加速度传感器的情况下，由于MEMS传感器廉价，因此能够廉价且高精度地评价增压器的旋转轴的振动。

[14]在一些实施方式中，在上述[12]或[13]记载的结构中，具备：

轴承(50)，该轴承(50)将所述旋转轴支承为能够旋转；

轴承温度传感器(52)，该轴承温度传感器(52)检测所述轴承的温度；

润滑油出口温度传感器(54)，该润滑油出口温度传感器(54)检测所述增压器中的润滑油的出口的温度；以及

显示部(44)，该显示部(44)同时显示由所述轴承温度传感器检测出的所述轴承的温度、由所述润滑油出口温度传感器检测出的所述润滑油的出口的温度以及从由所述至少一个滤波器提取的所述振动信号获取的所述旋转轴的振动信息。

根据上述[14]记载的结构，能够根据轴承的温度信息和增压器中的润滑油的出口的温度信息精度良好地评价增压器的状态，从而提高增压器的预防保全的评价精度。

[15]本发明所涉及的振动监视方法，具备：

输出与旋转轴的旋转同步的旋转信号的步骤(S2)；

输出与根据所述旋转信号计算出的所述旋转轴的转速对应的滤波器指令值的步骤(S4)；以及

通过输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而从所述旋转信号提取根据所述滤波器指令值设定的通过带域的信号作为能够获取所述旋转轴的振动信息的振动信号的步骤(S6)。

根据上述[15]记载的结构，通过根据旋转轴的转速适当地设定至少一个滤波器的通过带域，能够从与旋转轴的旋转同步的旋转信号提取适于旋转轴的振动的评价的通过带域的信号。因此，能够根据旋转轴的旋转信号评价旋转轴的振动。

符号说明

1振动监视装置

2旋转传感器

4输出装置

6第一低通滤波器

10第二低通滤波器

20带通滤波器

30矢量监视器

32检测部

34、44、126显示部

40传感器

42框体

50轴承

52轴承温度传感器

54润滑油出口温度传感器

100 增压器

102 旋转轴

104 压缩机

106 涡轮

108 标记部

116 旋转轴的外周面

118 槽

130 脉冲

A旋转信号

C转速

D滤波器指令值

E振动信号

F浮起信号

G振动信号

d距离

S2旋转信号输出步骤

S4滤波器指令值输出步骤

S6提取步骤

Claims (15)

1.一种振动监视装置，其特征在于，具备：

旋转传感器，该旋转传感器输出与旋转轴的旋转同步的旋转信号；

输出装置，该输出装置输出与根据所述旋转信号计算出的所述旋转轴的转速对应的滤波器指令值；以及

至少一个滤波器，该至少一个滤波器通过被输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而从所述旋转信号提取根据所述滤波器指令值设定的通过带域的信号作为能够获取所述旋转轴的振动信息的振动信号。

2.根据权利要求1所述的振动监视装置，其特征在于，

所述至少一个滤波器包含第一低通滤波器，

所述第一低通滤波器通过被输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而提取比根据所述滤波器指令值设定的第一截止频率小的通过带域的信号作为所述振动信号。

3.根据权利要求2所述的振动监视装置，其特征在于，

所述至少一个滤波器还具备第二低通滤波器，该第二低通滤波器具有比所述第一截止频率小的第二截止频率。

4.根据权利要求3所述的振动监视装置，其特征在于，

所述第二低通滤波器通过被输入由所述第一低通滤波器提取的所述振动信号而从所述振动信号提取比所述第二截止频率小的通过带域的信号作为能够获取所述旋转轴的浮起信息的浮起信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的振动监视装置，其特征在于，

所述至少一个滤波器包含带通滤波器，

所述带通滤波器通过被输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而从所述旋转信号提取包含根据所述滤波器指令值设定的中心频率的通过带域的信号作为所述振动信号。

6.根据权利要求5所述的振动监视装置，其特征在于，

当将所述中心频率设为Fc，将所述旋转轴的转速设为C时，满足0.8C≤Fc≤1.2C。

7.根据权利要求5或6所述的振动监视装置，其特征在于，

还具备显示部，该显示部基于所述旋转信号和由所述带通滤波器提取的所述振动信号，显示所述振动信号的振幅和以所述旋转信号为基准的所述振动信号的相位角。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的振动监视装置，其特征在于，

所述滤波器指令值是将根据所述旋转信号计算出的所述旋转轴的所述转速转换而得到的电流值或电压值。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的振动监视装置，其特征在于，

所述旋转轴包含标记部，该标记部构成为使所述旋转信号具有脉冲波形。

10.根据权利要求9所述的振动监视装置，其特征在于，

所述标记部包含形成于所述旋转轴的外周面的至少两个以上的槽，

所述旋转传感器是通过在所述旋转轴的所述外周面产生涡电流来检测到所述旋转轴的所述外周面的距离的涡电流式位移传感器。

11.根据权利要求9所述的振动监视装置，其特征在于，

所述标记部包含形成于所述旋转轴的外周面的至少两个以上的槽，

所述旋转传感器是向所述旋转轴的所述外周面照射激光，并通过所述激光的反射光来检测到所述旋转轴的所述外周面的距离的激光式位移传感器。

12.一种增压器，其特征在于，具备：

权利要求1至11中任一项所述的振动监视装置；

压缩机，该压缩机设置于所述旋转轴的一端部；以及

涡轮，该涡轮设置于所述旋转轴的另一端部。

13.根据权利要求12所述的增压器，其特征在于，还具备：

加速度传感器，该加速度传感器用于检测发动机的振动；以及

显示部，该显示部同时显示从所述加速度传感器的输出获取的所述发动机的振动信息和从由所述至少一个滤波器提取的所述振动信号获取的所述旋转轴的振动信息。

14.根据权利要求12或13所述的增压器，其特征在于，具备：

轴承，该轴承将所述旋转轴支承为能够旋转；

轴承温度传感器，该轴承温度传感器检测所述轴承的温度；

润滑油出口温度传感器，该润滑油出口温度传感器检测所述增压器中的润滑油的出口的温度；以及

显示部，该显示部同时显示由所述轴承温度传感器检测出的所述轴承的温度、由所述润滑油出口温度传感器检测出的所述润滑油的出口的温度以及从由所述至少一个滤波器提取的所述振动信号获取的所述旋转轴的振动信息。

15.一种振动监视方法，其特征在于，具备：

输出与旋转轴的旋转同步的旋转信号的步骤；

输出与根据所述旋转信号计算出的所述旋转轴的转速对应的滤波器指令值的步骤；以及

通过输入所述旋转信号和所述滤波器指令值而从所述旋转信号提取根据所述滤波器指令值设定的通过带域的信号作为能够获取所述旋转轴的振动信息的振动信号的步骤。