CN208061004U - 声学装置 - Google Patents

声学装置 Download PDF

Info

Publication number
CN208061004U
CN208061004U CN201721620409.9U CN201721620409U CN208061004U CN 208061004 U CN208061004 U CN 208061004U CN 201721620409 U CN201721620409 U CN 201721620409U CN 208061004 U CN208061004 U CN 208061004U
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
emission sensor
acoustic emission
sound source
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201721620409.9U
Other languages
English (en)
Inventor
R·A·努德斯特伦
B·A·达梅
S·E·杰尔肯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fisher Controls International LLC
Original Assignee
Fisher Controls International LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/387,341 external-priority patent/US10345273B2/en
Application filed by Fisher Controls International LLC filed Critical Fisher Controls International LLC
Application granted granted Critical
Publication of CN208061004U publication Critical patent/CN208061004U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/058—Safety, monitoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/045—Analysing solids by imparting shocks to the workpiece and detecting the vibrations or the acoustic waves caused by the shocks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2437—Piezoelectric probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/30—Arrangements for calibrating or comparing, e.g. with standard objects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
    • G01N29/4436—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a reference signal
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/10—Plc systems
    • G05B2219/14—Plc safety
    • G05B2219/14006—Safety, monitoring in general

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本实用新型公开了声学装置。所公开的示例性装置包括声学地耦合到设备的声源，其中，声源生成声信号；以及处理器，用于基于在声发射传感器处测量所生成的声信号以确定与设备相关联的声发射传感器的操作状况。通过本实用新型的技术方案，能够实现对声发射传感器的有效评估。

Description

声学装置
技术领域
概括地，本公开内容涉及声发射传感器，更具体而言，涉及用于验证声发射传感器的操作的方法和装置。
背景技术
声发射传感器通常用于已知的监测系统中，以监测声发射传感器所耦合到的设备(例如，阀或其它过程控制设备)的操作状态。在一些已知的示例中，监测声发射传感器以确定声发射传感器是否正常工作，并且因此确定来自声发射传感器的测量值是否是准确的。验证这种功能的一种已知方法是铅笔芯断开测试，该测试涉及人员(例如，操作员或技术人员)断开与声发射传感器相邻的自动铅笔的笔芯。另一个已知的测试涉及以互易(reciprocity)模式使用压电传感器。然而，这些已知的测试不能满足正确评估声发射传感器所需的可重复性和/或实际实施要求，并且也可能导致操作员或技术人员错误地评估声发射传感器的功能。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提出了一种用于验证声发射传感器的操作的方法和装置，以基于在声发射传感器处测量的声信号来确定与设备相关联的声发射传感器的操作状况。
一种示例性装置包括声学地耦合到设备的声源，其中，所述声源将生成声信号，以及处理器，用于基于在所述声发射传感器处测量所生成的声信号来确定与设备相关联的声发射传感器的操作状况。
在一种实施方式中，所述声源包括直流(DC)电机。
在一种实施方式中，所述声源机械地耦合到所述设备。
在一种实施方式中，所述处理器将基线信号与所述声信号进行比较以确定所述声发射传感器的操作状况。
在一种实施方式中，所述基线信号具有期望的波形。
在一种实施方式中，所述声源是扬声器。
在一种实施方式中，所述声源是音叉。
在一种实施方式中，所述声源是触觉电机。
在一种实施方式中，所述触觉电机被包覆模制在聚合物中。
在一种实施方式中，所述声源被包覆模制在聚合物中。
在一种实施方式中，所述操作状况是对应于所述声源的信号链的状况。
一种示例性方法包括：在声学地耦合到设备的声源处生成声信号；以及在操作地耦合到所述设备的声发射传感器处测量所述声信号。所述示例方法还包括：使用处理器基于所述声信号来确定所述声发射传感器的操作状况。
在一种实施方式中，还包括对所述声源施以脉冲。
在一种实施方式中，还包括随时间改变所述声信号的频率或振幅。
在一种实施方式中，确定所述声发射传感器的所述操作状况包括将所述声信号与基线信号进行比较。
在一种实施方式中，确定所述声发射传感器的所述操作状况包括将所述声信号与阈值进行比较。
在一种实施方式中，所述声源是包覆模制在聚合物中的电机。
在一种实施方式中，所述声源是音叉。
一种示例性的有形机器可读介质包括指令，所述指令在被执行时使得处理器至少使得声源生成声信号，并将在声学地耦合到所述声源的声发射传感器处测量的信号与基线进行比较，以确定所述声发射传感器的状况，其中，所测量的信号对应于所生成的声信号。
在一种实施方式中，所述指令使所述处理器改变所述声信号的频率或振幅。
在一种实施方式中，所述指令使所述处理器对所述声源施以脉冲。
在一种实施方式中，所述基线包括先前在所述声发射传感器处测量的信号。
在一种实施方式中，所述基线包括期望的波形。
在一种实施方式中，基于对所述声发射传感器的错误或故障中的至少一个的指示，使所述声源生成所述声信号。
在一种实施方式中，所述声源包括操作地耦合到所述设备的扬声器或电机。
在一种实施方式中，所述扬声器或电机被包封在聚合物中。
通过本实用新型的技术方案，能够实现对声发射传感器的有效评估。
附图说明
图1是可以被实现以测试声发射传感器的操作状况的示例性声学测试装置的图。
图2是根据本公开内容的教导的在本示例中被实现为电机的声源的横截面视图。
图3是可以用本文公开的示例实现的示例性声信号分析系统的示意性概图。
图4描绘了表示可以用来实现本文描述的示例性装置的示例性方法的示例性流程图。
图5是执行指令以实现图4的示例性方法和/或本文描述的示例性声学测试装置的处理器平台的图。
这些附图不是按比例绘制的。相反，为了澄清多个层和区域，在附图中可以扩大层的厚度。只要可能，将贯穿附图和伴随的书面描述使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。如在本专利中所使用的，声学明任何部件以任何方式定位在另一部件上(例如，定位在另一部件上，设置在另一部件上，或形成在另一部件上等等)，意味着所引用的部件与另一部件接触或者所引用的部件位于另一个部件的上方，其中一个或多个中间部件位于它们之间。声学明任何部件与另一部件接触意味着两部件之间不存在中间部件。
具体实施方式
公开了用于验证声发射传感器的操作的方法和装置。声发射传感器通常用于验证设备(例如，过程控制设备)的操作和/或操作状态。结果，声发射传感器的功能被验证，以确保从声发射传感器收集的数据是精确的和/ 或准确的。因此，一些已知的测试/监测系统利用笔芯断开测试。其他已知的测试/监测系统利用多个声发射传感器和/或压电设备来验证声发射传感器的操作。
本文公开的示例提供了表征与声发射传感器相关联的声发射传感器和/ 或数据链的操作状态或状况的准确的和节约成本的方式。具体地，本文公开的示例利用声源(例如，DC电机、不对称电机、压电设备、谐振器、音叉等)和/或适当的触觉设备来生成声信号，该声信号在感兴趣的声发射传感器处被测量。所测量的信号可以与基线(例如，基线信号、记录的基线信号等)进行比较，该基线可以包括一阈值和/或期望波形。本文使用的示例利用相对便宜且不复杂实现的声源(例如，模拟声学发射源)，诸如电机、音叉、谐振器和/或其他触觉设备等。本文公开的示例将声源安装在壳体和/ 或外壳中以确保可靠的机械和声学耦合。
如本文所使用的，术语“电机”可以指具有不对称配重的电机或生成声学波源或振动的任何适当的触觉设备和/或振动设备。如本文所使用的，术语“波形”是指可能会被标准化或者可能不会被标准化(例如，无单位) 的任何类型的电信号。
图1是可以被实现以测试声发射传感器102的操作状况的声学测试装置100的图，声发射传感器102例如可以是商业上可获得的(例如，Vallen Systeme声发射传感器)。示例性声发射传感器102包括壳体104和压电元件106，压电元件106设置在壳体104中和/或至少部分地由壳体104围绕。示例性声发射传感器102还包括耦合到壳体104的耐磨板108。图示的示例的耐磨板108至少部分地被壳体104包围并且保护(例如，防止损坏)压电元件106。在一些示例中，还可以将其他部件(例如，电极、阻尼材料等) 设置在壳体104内。声学测试装置100还包括示例性过程控制设备110，其可以是阀、管道或任何其他过程控制设备。声发射传感器102经由耐磨板 108操作地耦合到过程控制设备110的表面111，并且靠近过程控制设备110 设置，以通过促进声信号传播到声发射传感器102来创建声学路径。在图1 的所示示例中，声源114在该示例中被实现为电机(例如，电机组件、触觉电机、直流(DC)电机、无刷电机等)。具体地，声源114在该示例中被实现为不对称电机并且通信地耦合到过程控制设备110。
为了促进声发射传感器102与表面111的声学地耦合/附着，可以使用耦合剂或层112(诸如，举例来说，可以使用液体、凝胶或任何其他适当的耦合剂)。在一些示例中，使用液体或凝胶作为耦合层112可以通过减少另外会发生在耐磨板108与表面111之间的气隙的量来改善声学地耦合。在一些其他示例中，耦合剂或层112可以包括能够为长期使用提供稳定的声学地耦合的胶水或部分胶水-填充物组合。
根据所示的示例，为了将电机114耦合到过程控制设备110，可以使用耦合剂或层115(例如，液体或凝胶)。在一些示例中，用于将声发射传感器102和/或电机耦合到过程控制设备110的表面111的耦合剂或层112、115 的类型影响声发射传感器102和/或电机与过程控制设备110表面111之间的声学路径的质量。可选地，声发射传感器102和/或电机114可以使用例如机械紧固件、磁耦合等耦合到过程控制设备110，而无需耦合剂或层112、 115。
声学测试设备100还包括示例性控制器116和操作员工作站118。操作员工作站118可以操作地耦合到控制器116和/或声发射传感器102。
在操作中，为了控制和/或改变到电机114的输出信号，示例性控制器 116操作地耦合到电机114以向电机114提供电信号(例如，电压信号)。另外地或者替代地，与输出信号有关的数据(例如，定义的输出函数)可以被储存在控制器116和/或操作员工作站118的储存设备上，以促进远程访问。在一些示例中，可以改变电信号(例如，发送给电机114的输入电压信号)以产生不同的对应声信号(例如，来自电机114的输出声信号)。例如，声信号可以由示例控制器116在振幅、频率、脉冲持续时间或占空比等方面进行改变。换而言之，声信号波形的特性可以被改变以适应特定应用的需要。
为了确定过程控制设备110的功能和/或操作状况(例如，检测过程控制设备110中的泄漏)和/或监测过程控制设备110的结构健康，声发射传感器102测量声信号并使用模拟通信接口传送所测量的声信号。压电元件 106可以操作以检测导致声信号的机械运动。例如，可以耦合到阀或管道的声发射传感器102的压电元件106用于检测阀或管道中的泄漏。另外或替代地，声发射传感器102可以检测对应于过程控制设备110的任何其他事件和/或操作状况。
根据所示的示例，为了测试声发射传感器102的操作、状况和/或功能，电信号(例如，电压信号)被提供(例如，传输)给电机114以产生特定声学输出信号，该声学输出信号继而由声发射传感器102测量。为了识别和/或表征在声发射传感器102处所测量的来自电机114的声信号使得可以对声发射传感器的操作状况进行评估，将电信号与由电机114输出的声信号相关联的数据被储存在数据库中。在一些示例中，数据被组织在表格、图表、曲线图等中。数据可以包括对应于来自电机114的电信号和/或期望声信号的声学参考信号，使得可以对声发射传感器102进行有条件确定。另外，可以从操作员工作站(诸如，举例来说，示例性操作员工作站118 等)远程访问数据。在一些示例中，声发射传感器102可以将所测量的声信号传送给控制器116和/或第二控制器(例如，数据采集系统)。示例性控制器116和/或第二控制器可以操作以储存和/或分析数据(例如，所测量的声信号)。
在该示例中，由声发射传感器102测量的声信号(例如，所测量的声信号)与表示参考/基线声信号的数据进行比较。表示参考声信号的数据可以被储存在例如表格、图表或者曲线图中，该表格、图表或者曲线图指示由声发射传感器102针对发送给电机114的每个可能的电信号测量的期望声信号。在一些示例中，参考声信号是由电机114输出并由声发射传感器 102测量的先前信号(例如，初始信号、原始信号、校准信号等)。在一些示例中，先前信号用于跟踪和/或表征声发射传感器102和/或声发射传感器 102的退化。可选地，参考声信号可以等同于由电机114输出的声信号。所测量的声信号与参考声信号之间的偏差基于所测量的声信号与表示参考声信号的数据之间的比较来确定。在一些示例中，通过比较参考信号和所测量的声信号的振幅的值来确定该偏差。该偏差可以被表示为等于两个振幅之间的差的数值，或者被表示为所测量的声信号与参考声信号之间的百分比差。
为了表征由声发射传感器102测量的声信号，可以基于所测量的声信号与参考声信号之间的偏差来确定或评估声发射传感器102的功能或操作状况。所测量的声信号与参考声信号之间的偏差可以指示来自声发射传感器102的测量值的准确度和/或声发射传感器102的功能。例如，如果所测量的声信号与参考声信号之间的偏差大于阈值时，声发射传感器102可能需要维护、修理或更换。如果所测量的声信号与参考声信号之间的差大于特定百分比(例如，5％)，则声发射传感器102可以被指定为不起作用。可以经由操作员工作站118显示告警或警报，其指示声发射传感器102发生故障。如果所测量的声信号和参考声信号之间的差小于阈值，则可以认为声发射传感器102正常运行并且不需要修理或更换。另外或替代地，如果波形和/或整体形状(例如，时间历史形状)与已知的期望波形不匹配，则声发射传感器102可被认为发生故障。可以向操作员工作站118发送适当的消息，以指示声发射传感器102的操作状况。
电信号可以经由任何适当的有线或无线连接传送到电机114。在一些示例中，电信号(例如，电输入)通过将声发射传感器102连接到数据库(例如，连接到数据记录系统)的相同连接提供。或者，可以替代地实现将电信号传送到电机114的任何其他适当的手段。在一些示例中，控制器116 还经由任何适当的有线或无线连接通信地耦合到过程控制设备110。
在一些示例中，操作员工作站118经由有线或无线通信协议与控制器 116、声发射传感器102和/或任何其它控制器或数据采集系统通信。例如，操作员工作站118可以远离(例如，位于距离数英里的地点)控制器116、声发射传感器102和/或任何其他控制器，并且可以经由无线协议进行通信以访问数据，如果在系统内检测到任何不一致，则触发对声发射传感器102 的检查和/或执行诊断测试。示例性声发射传感器102可以使用模拟信号来传送所测量的声信号数据。或者，可以使用任何其他适当形式的有线或无线通信(例如，模拟或数字)。在一些示例中，提供给电机114的电信号可以由操作员经由操作员工作站118和/或控制器116确定和/或选择。例如，操作员可以确定发送给电机114的电信号的电压的振幅、频率和/或定时模式(例如，脉冲模式)。另外，操作员可以确定将电信号发送给电机114的时间。
在一些示例中，操作员通过定义测试时间表来确定经由操作员工作站 118将电信号发送给电机114的时间。或者，当要测试声发射传感器102时，操作员可以经由操作员工作站118和/或控制器116手动发送电信号到电机 114(例如，按需发送电信号)。操作员可以使用操作员工作站118来创建控制器116要遵循的测试时间表。在一些示例中，测试时间表指示控制器 116将电信号发送给电机114的每一天的特定时间。以这种方式，电信号在指定时间(s)(例如，预定时间(s))被传送给电机114，而无需(来自操作员的)进一步输入。在一些示例中，时间表指示对声发射传感器102的测试是每周、每月或每年执行的。由声发射传感器接收的声信号的测试和/ 或测量也可以由过程控制系统中的事件(诸如，举例来说，阀关闭或开启) 触发。将电信号传送到电机114可以包括在由操作员指定的时间段内传送电脉冲。或者，操作员命令控制器116连续地向电机114提供电信号。在这样的示例中，操作员可以指定停止时间或向电机114提供电信号(例如，连续地)直到操作员指示控制器116停止。
在一些示例中，由声发射传感器102测量的声信号数据被过滤以改善声发射传感器102对声信号的检测。在一些示例中，对声发射传感器102 的测试由控制器116检测到声发射传感器102的错误和/或可能的故障而触发。
图2是示例性电机组件114的详细截面视图。如在图2所示的视图中可以看到的那样，电机114包括安装件(例如，耦合接口)或壳体，该安装件或壳体被实现为包封电机部件(例如，DC电机、触觉电机)202的包覆模制件(overmold)(例如，封装材料、聚合物、硅酮聚合物、氯丁橡胶安装件等)201。在该示例中，电线204穿透包覆模制件201以将电动机部件202和/或电机114电耦合到示例性控制器116。或者，在一些示例中，电线204被实现为电耦合到电机部件202的单个集成电线。
在该示例中，包覆模制件201的表面206在表面111处耦合到控制器过程控制设备110和/或附接到控制器过程控制设备110。具体地，在一些示例中，包覆模制件201被压靠在表面111上以确保电机114与声发射传感器102之间的适当的声学地耦合。如上面结合图1所述，表面206可以粘附到表面111。在一些示例中，包覆模制件201可以是可弹性变形的，使得电机114和/或包覆模制件201可以耦合到不规则的、有轮廓的和/或圆形表面和/或压靠在不规则的、有轮廓的和/或圆形表面上以符合这些表面。
虽然在该示例中以大致矩形形状示出示例性包覆模制件201，但包覆模制件201可以是任何适当的形状，例如但不限于圆形、圆柱形、环形、五边形、六边形等。
虽然所示示例的电机114被实现为电动机，但是可以使用替代的声源，包括但不限于触觉设备、压电设备、扬声器、超低音扬声器、音叉和/或谐振器。此外，可以使用生成声学能和/或波的任何适当的声源。所描述的声源中的任一个或多个可以被模制在聚合物材料内和/或被包封在聚合物材料中。
图3是可以用本文公开的示例实现的声信号分析系统300的示意性概图。具体地，声信号分析系统300是可以在控制器116和/或操作员工作站 118中实现的计算系统，以验证或表征声发射传感器102的耦合和/或声发射传感器的操作状况。声信号分析系统300包括分析器302，其包括传感器数据分析器304、网络控制接口306、信号数据比较器308、输入命令分析器310、具有储存的声学数据314的储存器312以及声学测试信号控制器 316。在该示例中，传感器数据分析器304经由通信线路318通信地耦合到声发射传感器102，并且声学测试信号控制器316经由通信线路320通信地耦合到电机114。
为了验证声发射传感器102的操作或功能状态，所示示例的声学测试信号控制器316指示电机114通过向电机114提供对应的电信号/电压来生成输出信号。作为结果，声学地耦合到电机114的示例性声发射传感器102 测量和/或检测对应的信号(例如，声学和/或振动信号)，并且继而将信号转发给示例性传感器数据分析器304。根据所示出的示例，传感器数据分析器304分析和/或转换/编译数据，使得信号数据比较器308可以将来自声发射传感器102所测量的数据与储存的声学数据314进行比较。具体地，信号数据比较器308可以将所测量的数据与阈值和/或期望的波形或信号模式进行比较，其可以例如经由网络控制接口306接收和/或更新。在一些示例中，传感器数据分析器304和/或信号数据比较器308使网络控制接口306 向控制器116和/或操作员工作站118发送消息，其指示声发射传感器102正在正常工作(例如，在规格范围内)或发生故障。
在一些示例中，输入命令分析器310从操作员工作站118接收输入命令以启动对声发射传感器102的测试。在一些示例中，由电机114生成的输出信号可以在振幅、频率和/或脉冲持续时间方面进行改变，使得声发射传感器102处的测量信号可以与特性期望测量信号(characteristic expected measured signal)进行比较，该特性期望测量信号对应于振幅、频率和/或脉冲持续时间(s)方面的变化。在一些示例中，电机114可以传送10千赫(kHz) 到1兆赫(MHz)之间的信号。
尽管图3中示出了实现图3的声信号分析系统300的示例性方式，但是图3中示出的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以被组合、划分、重新排列、省略、消除和/或以任何其他方式实现。此外，示例性传感器数据分析器304、示例性网络控制接口306、示例性信号数据比较器308、示例性输入命令分析器310、示例性声学测试信号控制器316和/或更一般地图3的示例性声信号分析系统300可以由硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，示例性传感器数据分析器304、示例性网络控制接口306、示例性信号数据比较器308、示例性输入命令分析器310、示例性声学测试信号控制器316和/或更一般地示例性声信号分析系统300中的任何一个或多个可以通过一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD) 和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)来实现。当读取本专利的任何装置或系统权利要求以覆盖纯粹的软件和/或固件实现时，示例性传感器数据分析器 304、示例性网络控制接口306、示例性信号数据比较器308、示例性输入命令分析器310、和/或示例性声学测试信号控制器316中的至少一个在此被明确定义为包括有形计算机可读储存设备或储存盘，诸如储存软件和/或固件的存储器、数字多功能盘(DVD)、压缩盘(CD)、蓝光盘等。此外，图3的示例性声信号分析系统300还可以包括一个或多个除了图3所示的那些之外或者替代图3所示的那些的一个或多个元件、过程和/或设备，和/ 或可以包括任何或全部所示元件、过程和设备中的多于一个。
图4中示出了表示用于实现图3的声信号分析系统300的示例性方法 400的流程图。在该示例中，可以使用机器可读指令来实现方法400，该机器可读指令包括由处理器(例如下面结合图5所讨论的示例性处理器平台 500中所示的处理器512)执行的程序。该程序可以体现在储存在有形计算机可读储存介质(诸如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘或与处理器512相关联的存储器等)，但是整个程序和/或其部分可以替代地由处理器512以外的设备执行和/或体现在固件或专用硬件中。此外，尽管参考图4中所示的流程图来描述示例性程序，但是可以替代地使用实现示例性声信号分析系统300的许多其他方法。例如，可以改变框的执行顺序、和/或可以改变、消除或组合所描述的一些框。
如上所述，可以使用储存在有形计算机可读储存介质(诸如硬盘驱动器、闪存、只读存储器(ROM)，光盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、高速缓存、随机存取存储器(RAM)和/或其他储存设备或储存盘等)上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现图4的示例性方法400。其中信息在任何持续时间上(例如，在延长时间周期段上、永久地、为短暂的实例地、为了临时缓冲、和/或为了缓存信息)存储在该有形的计算机可读储存介质中。如本文所使用的，术语有形的计算机可读储存介质被明确地定义为包括任何类型的计算机可读储存设备和/或储存盘并且排除传播的信号以及排除传输介质。如本文使用的，可交替互换地使用“有形的计算机可读储存介质”和“有形的机器可读储存介质”。另外地或替代地，可以使用编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现图4的示例性方法。该编码指令储存在非暂时性计算机和/或机器可读介质(诸如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、压缩盘、数字多功能盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其它储存设备或储存盘)上，其中信息在任何存储持续时间内上(例如，在延长时间周期段上、永久地、为短暂的实例地、为了临时缓冲、和/或为了缓存信息)储存在该非暂时性计算机和/或机器可读介质中。如本文所使用的，术语非暂时性计算机可读介质被明确地定义为包括任何类型的计算机可读储存设备或储存盘并且排除传播的信号以及排除传输介质。如本文所使用的，当短语“至少”用作权利要求的前序中的过渡术语时，其以与术语“包括”是开放式的相同的方式是开放式的。
图4的示例性方法400开始于声发射传感器102到过程控制设备110 的耦合和/或与声发射传感器102对应的伴随电路或部件将被验证。具体地，电机114生成在声发射传感器102处测量的信号，使得所测量的信号可以与阈值和/或期望的波形进行比较，以确定声发射传感器102是否被正确地耦合和/或在运行规范内，从而正常运行。
根据所示的示例，在电机214处生成声信号(框402)。具体地，示例性声学测试信号控制器316指示电机214生成将在声发射传感器102处检测的信号。
接下来，在声发射传感器102处检测对应的声学输出信号(框404)。在一些示例中，传感器数据分析器304和/或输入命令分析器310指示声发射传感器102进入测量模式(例如，从待机模式)。
在该示例中，信号数据比较器308和/或传感器数据分析器304将检测到的声学输出与参考信号或阈值进行比较，以确定声发射传感器102的状况和/或检测到的声学输出和参考信号之间的偏差(框406)。在一些示例中，信号数据比较器308将检测到的声学输出与阈值(例如数字阈值)进行比较。另外或替代地，信号数据比较器308将检测到的声学输出与期望的波形/信号进行比较。
接下来，确定偏差是否大于阈值(框408)。在该示例中，如果传感器数据分析器304和/或信号数据比较器确定偏差大于阈值(框408)，则过程的控制进行到框410。否则，过程进行到框412。
如果偏差大于阈值，则发送指示声发射传感器102、关联的结构完整性和/或与声发射传感器102相关联的信号链不能正常工作的错误消息(框 410)。具体而言，例如，可以指示网络控制接口306将错误消息发送给控制器116和/或操作员工作站118。
如果偏差不大于阈值，则发送指示声发射传感器102和/或与声发射传感器102相关联的信号链正常工作的消息(框412)。在该示例中，网络控制接口306向控制器116和/或操作员工作站118指示与声发射传感器102 相关联的信号链正在正确运行。
接下来，确定是否将重复声发射传感器102的测试(框414)。如果将重复测试(框414)，则过程的控制返回到框402。否则，过程结束。该确定可以基于是否需要进一步验证对声发射传感器102的测试和/或何时安排进一步的测试。
图5是能够执行指令以实现图4的方法400和图3的声信号分析系统 300的示例性处理器平台500的框图。处理器平台500可以是例如服务器、个人计算机、移动设备(例如，手机、智能电话、诸如iPadTM等的平板电脑)、个人数字助理(PDA)、机顶盒或任何其他类型的计算设备。
所示示例的处理器平台500包括处理器512。所示示例的处理器512 是硬件。例如，处理器512可以由来自任何期望的系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器来实现。
所示示例的处理器512包括本地存储器513(例如，高速缓存)。根据所示的示例，处理器512还包括示例性传感器数据分析器304、示例性网络控制接口306、示例性信号数据比较器308、示例性输入命令分析器310以及示例性声学测试信号控制器316。所示的示例中的处理器512经由总线 518与包括易失性存储器514和非易失性存储器516的主存储器通信。易失性存储器514可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储器设备实现。非易失性存储器516可以由闪存和/ 或任何其它期望类型的存储器设备来实现。对主存储器514、516的访问由存储器控制器来控制。
所示示例的处理器平台500还包括接口电路520。接口电路520可以通过任何类型的接口标准(诸如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI Express接口等)来实现。
在所示示例中，一个或多个输入设备522连接到接口电路520。输入设备522允许用户将数据和命令输入到处理器512中。输入设备可以通过例如音频传感器、麦克风、照相机(静止或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、跟踪板、跟踪球、等点和/或语音识别系统来实现。
一个或多个输出设备524也连接到所示示例的接口电路520。输出设备 1024可以例如通过显示设备(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管 (OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出设备、打印机和/或扬声器)来实现。所示示例的接口电路520因此通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片或图形驱动器处理器。
所示示例的接口电路520还包括诸如发射机、接收机、收发机、调制解调器和/或网络接口卡之类的通信设备，以促进经由网络526(例如，以太网连接、数字订户线路(DSL)、电话线路、同轴电缆、蜂窝电话系统等) 与外部机器(例如，任何类型的计算设备)。
所示示例的处理器平台500还包括用于储存软件和/或数据的一个或多个大容量储存设备528。这种大容量储存设备528的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、蓝光盘驱动器、RAID系统和数字多功能盘(DVD) 驱动器。
用于实现图4的方法400的编码指令532可以被储存在大容量储存设备528中、在易失性存储器514中、在非易失性存储器516中和/或在诸如 CD或DVD之类的可移动有形计算机可读储存介质上。
从前述内容可以理解，上面公开的方法、设备和制造物品能够实现过程控制设备的节约成本的和方便(例如，远程)的评估。本文公开的示例通过利用诸如电机、不对称电机、触觉电机、扬声器、压电设备、谐振器和/或音叉之类的声源能够实现对声发射传感器的有效评估。
本专利作为2016年1月11日提交的美国申请序列号14/992,755和2016 年10月25日提交的美国申请序列号15/333,658的部分继续申请，这两个申请的全部内容通过引用纳入本文。
虽然本文已经公开了某些示例性方法、装置和制造物品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖了完全落入本专利的权利要求范围内的所有方法、装置和制造物品。尽管本文公开的示例被示出为与过程控制设备有关，但是本文公开的示例可以应用于任何适当的声学和/或振动传感器应用。

Claims (14)

1.一种声学装置，其特征在于，包括：
声源，所述声源声学地耦合到设备，所述声源生成声信号；和
处理器，所述处理器用于基于在声发射传感器处测量所生成的声信号来确定与所述设备相关联的声发射传感器的操作状况。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声源包括直流(DC)电机。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述声源机械地耦合到所述设备。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器将基线信号与所述声信号进行比较以确定所述声发射传感器的操作状况。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述基线信号具有期望的波形。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声源是扬声器。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声源是音叉。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声源是触觉电机。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述触觉电机被包覆模制在聚合物中。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声源被包覆模制在聚合物中。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述操作状况是对应于所述声源的信号链的状况。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置为对所述声源施以脉冲。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置为随时间改变所述声信号的频率或振幅。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置为对所述声信号与阈值进行比较，以确定所述声发射传感器的所述操作状况。
CN201721620409.9U 2016-12-21 2017-11-28 声学装置 Active CN208061004U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/387,341 US10345273B2 (en) 2016-01-11 2016-12-21 Methods and apparatus to verify operation of acoustic emission sensors
US15/387,341 2016-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN208061004U true CN208061004U (zh) 2018-11-06

Family

ID=60268494

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201721620409.9U Active CN208061004U (zh) 2016-12-21 2017-11-28 声学装置
CN201711213260.7A Pending CN108227610A (zh) 2016-12-21 2017-11-28 用于验证声发射传感器的操作的方法和装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711213260.7A Pending CN108227610A (zh) 2016-12-21 2017-11-28 用于验证声发射传感器的操作的方法和装置

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3559653A1 (zh)
CN (2) CN208061004U (zh)
CA (1) CA3045785A1 (zh)
RU (1) RU2757063C2 (zh)
WO (1) WO2018118204A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108227610A (zh) * 2016-12-21 2018-06-29 费希尔控制产品国际有限公司 用于验证声发射传感器的操作的方法和装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10962507B2 (en) * 2018-11-28 2021-03-30 General Electric Company System and method for calibrating an acoustic monitoring system of an additive manufacturing machine
US11313740B2 (en) * 2019-02-08 2022-04-26 Fairfield Manufacturing Company, Inc. Gearbox temperature measurement device
CN111934955B (zh) * 2020-08-11 2021-12-17 西安电子科技大学 一种计算机通信过程信号测试装置
CN112180196A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 重庆市海普软件产业有限公司 一种智能设备的状态检测反馈系统及方法
CN113898786A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 中国建筑第八工程局有限公司 基于声学成像技术的管道溯源方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4359961A (en) * 1979-10-22 1982-11-23 Seron Manufacturing Company Plastic whistle
JPS5767853A (en) * 1980-10-15 1982-04-24 Yakichi Higo Method for standardization of ae signal and discrimination of ae signal source
JPH0194258A (ja) * 1987-10-06 1989-04-12 Koyo Seiko Co Ltd 診断装置
FR2646239B1 (fr) * 1989-04-24 1991-08-16 Dassault Avions Procede et dispositif acoustique de localisation de defauts du materiau constituant une piece et emetteur acoustique utilisable dans ce dispositif
JP2005219173A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Yasushi Fukuzawa 打ち抜き加工診断方法及び打抜機の制御方法
RU2321849C2 (ru) * 2005-04-14 2008-04-10 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума (НИЦПВ) Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии и устройство для его реализации
US20100089161A1 (en) * 2007-02-15 2010-04-15 Dalhousie University Vibration Based Damage Detection System
KR100915247B1 (ko) * 2007-05-18 2009-09-03 한국전기연구원 음향방출센서용 위치조정장치
RU2493616C1 (ru) * 2012-04-11 2013-09-20 Даниил Евгеньевич Яковлев Акустическая рупорная система
RU124998U1 (ru) * 2012-04-26 2013-02-20 Открытое акционерное общество "Электромашиностроительный завод "ЛЕПСЕ" (ОАО "ЛЕПСЕ") Коллекторный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами
US9519346B2 (en) * 2013-05-17 2016-12-13 Immersion Corporation Low-frequency effects haptic conversion system
CN103336259B (zh) * 2013-07-17 2016-08-31 国家电网公司 气体绝缘组合电器局部放电检测传感器的检测系统及方法
WO2015036027A1 (en) * 2013-09-13 2015-03-19 Aktiebolaget Skf Device & method for testing an acoustic emission sensor
CN103926870B (zh) * 2014-04-23 2017-05-17 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 一种实现振捣监控设备节能的控制方法
US10161912B2 (en) * 2016-01-11 2018-12-25 Fisher Controls International Llc Methods and apparatus to test acoustic emission sensors
EP3559653A1 (en) * 2016-12-21 2019-10-30 Fisher Controls International Llc Methods and apparatus to verify operation of acoustic emission sensors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108227610A (zh) * 2016-12-21 2018-06-29 费希尔控制产品国际有限公司 用于验证声发射传感器的操作的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3559653A1 (en) 2019-10-30
CA3045785A1 (en) 2018-06-28
RU2019119670A3 (zh) 2021-01-22
CN108227610A (zh) 2018-06-29
RU2757063C2 (ru) 2021-10-11
WO2018118204A1 (en) 2018-06-28
RU2019119670A (ru) 2021-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208061004U (zh) 声学装置
US10345273B2 (en) Methods and apparatus to verify operation of acoustic emission sensors
CN103376411B (zh) 移动终端中对逆变器状态报警的装置和分析电机状态的装置
CN207114018U (zh) 用于测试声发射传感器的装置
CN206772429U (zh) 噪声源检测分析装置
CN107389337A (zh) 航空发动机转子振动测试系统
CN109740250B (zh) 基于uvm的fpga软件验证结果仿真波形的获取方法和系统
CN103439600A (zh) 抗干扰测试监控系统及监控方法
CN106959210A (zh) 一种用于敞开式隔离开关的分合状态检测方法及装置
CN101832813A (zh) 基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统
TWI791628B (zh) 可攜式裝置中的電池之聲學測試
CN105630158A (zh) 传感器数据处理方法、装置及终端设备
CN111627199A (zh) 一种水电站大坝安全监测系统及监测方法
CN107562621A (zh) 确定手工测试用例与被测试代码关联关系的方法和装置
KR20110034281A (ko) 발전기 고정자 권선의 전용 진동 진단 방법 및 분석 시스템
KR20130029635A (ko) 음성인식 성능 평가 모듈 및 그 방법
CN109342057A (zh) 一种具有高速数据采集功能的传动部件测试系统
US10509014B2 (en) Method and device for the testing of ultrasound probes
CN111343561B (zh) 具有显示单元的音响系统的故障诊断方法
CN112506095B (zh) 一种触摸按键自动测试系统及方法
CN113994185A (zh) 结构健康监视
TW202014970A (zh) 即時分析設備振動資訊之智慧管理系統及方法
CN216560876U (zh) 试验装置
CN202856975U (zh) 汽车喇叭自动校音调整台
CN105549862A (zh) 闹钟提醒方法、装置和终端设备

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant