DE102005031436A1 - Apparatus and method for monitoring an elasto-mechanical support structure - Google Patents

Apparatus and method for monitoring an elasto-mechanical support structure Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 5 zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur 1, insbesondere eines einen Rotor und einen den Rotor tragenden Turm aufweisenden Windrades einer Windenergieanlage, mit zumindest einem an der Tragstruktur 1 angeordneten Schwingungsaufnehmer 6, mit einer Auswerteeinheit 14 zur Bestimmung von momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur 1 auf Grundlage eines Sensorsignals des Schwingungsaufnehmers 6 und zur Bestimmung von momentanen Parametern einer bezüglich potentiellen Schädigungsbereichen 2, 3, 4 der ursprünglich ungeschädigten Tragstruktur 1 parametrisierten Steifigkeitsmatrix und/oder Trägheitsmatrix der Tragstruktur 1 auf Grundlage der momentanen Eigenfrequenzen, mit einer Diagnoseeinheit 15 zum Vergleich der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mit den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix und mit einer Ausgabeeinheit 16 zur Ausgabe einer Zustandsmitteilung über einen Zustand der Tragstruktur 1 bei einer Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur mittels einer Vorrichtung der vorgenannten Art.The invention relates to a device 5 for monitoring an elastomechanical support structure 1, in particular a wind turbine of a wind turbine having a rotor and a tower supporting the rotor, with at least one vibration sensor 6 arranged on the support structure 1, with an evaluation unit 14 for determining instantaneous natural frequencies of the support structure 1 on the basis of a sensor signal from the vibration sensor 6 and for determining current parameters of a stiffness matrix and / or inertia matrix of the support structure 1 parameterized with respect to potential damage areas 2, 3, 4 of the originally undamaged support structure 1 on the basis of the current natural frequencies, with a diagnostic unit 15 for comparing the current parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix with the original parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix and with an output unit 16 for output he state notification of a state of the support structure 1 in the event of a deviation of the current parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix from the original parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix. In addition, the invention relates to a method for monitoring an elastomechanical support structure by means of a device of the aforementioned type.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur, insbesondere eines einen Rotor und einen den Rotor tragenden Turm aufweisenden Windrades einer Windenergieanlage. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur mittels einer vorgenannten Vorrichtung.The The invention relates to a device for monitoring an elastomechanical Support structure, in particular a rotor and a rotor carrying tower having a wind turbine wind turbine. Furthermore The invention relates to a method for monitoring an elastomechanical Support structure by means of an aforementioned device.

Ein grundsätzliches Problem von Tragkonstruktionen, allgemein Tragstrukturen, ist ihre Lebensdauerbegrenzung aufgrund von im Zeitverlauf eintretenden Strukturschäden. Ein geläufiges Hilfsmittel zur Instandhaltung solcher Tragkonstruktionen sind insbesondere bei nur schwer zugänglichen Tragkonstruktionen auch unter der Bezeichnung Condition Monitoring Systems (CMS) bekannte Zustandsüberwachungssysteme. Solche Zustandsüberwachungssysteme sollen ein frühzeitiges Erkennen von Strukturschäden der Tragkonstruktion ermöglichen, so dass durch geeignete Maßnahmen, zum Beispiel durch einen Austausch eines Bauteiles der Tragkonstruktion, Folgeschäden an der Tragkonstruktion und/oder im Umfeld der Tragkonstruktion gegebenenfalls vermieden werden können.One fundamental Problem of supporting structures, generally supporting structures, is theirs Lifetime limitation due to structural damage occurring over time. One Common Tools for the maintenance of such supporting structures are in particular in hard-to-reach supporting structures also known as Condition Monitoring Systems (CMS) Condition monitoring systems. Such condition monitoring systems should be an early Detecting structural damage allow the supporting structure so that through appropriate measures, for Example by replacing a component of the supporting structure, consequential damages on the supporting structure and / or in the environment of the supporting structure if necessary can be avoided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine präzise Überwachung der Tragstruktur ermöglicht. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung der Tragstruktur mittels einer solchen Vorrichtung anzugeben.Of the Invention is the object of a device of the initially to create a kind of precise monitoring of the supporting structure allows. Furthermore The invention is based on the object, a method for monitoring specify the support structure by means of such a device.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit zumindest einem an der Tragstruktur angeordneten Schwingungsaufnehmer, mit einer Auswerteeinheit zur Bestimmung von momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur auf Grundlage eines Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers und zur Bestimmung von momentanen Parametern einer bezüglich potentiellen Schädigungsbereichen der ursprünglichen ungeschädigten Tragstruktur parametrisierten Steifigkeitsmatrix und/oder Trägheitsmatrix der Tragstruktur auf Grundlage der momentanen Eigenfrequenzen, mit einer Diagnoseeinheit zum Vergleich der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mit den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix und mit einer Ausgabeeinheit zur Ausgabe einer Zustandsmitteilung über einen Zustand der Tragstruktur bei einer Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The The first object is achieved according to the invention with a device of initially mentioned type with at least one arranged on the support structure Vibration sensor, with an evaluation unit for the determination of instantaneous natural frequencies of the supporting structure on the basis of a Sensor signals of the vibration sensor and for the determination of current parameters of a relative potential damage areas of the original undamaged Support structure parameterized stiffness matrix and / or inertia matrix the support structure based on the current natural frequencies, with a diagnostic unit for comparing the instantaneous parameters of Stiffness matrix or the inertial matrix with the original one Parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix and an output unit for outputting a status message via a Condition of the supporting structure in case of a deviation of the momentary parameters the stiffness matrix or inertial matrix from the original one Parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix. The dependent claims concern particularly expedient further education the invention.

Die erfindungsgemäße, elektrisch, insbesondere auch elektronisch, arbeitende Vorrichtung ist somit geeignet für eine Zustandsüberwachung einer elastomechanischen Tragstruktur, das heißt eines unter Einwirkung von äußeren Kräften elastischen Formänderungen und Spannungen unterliegenden elastisch festen Tragkörpers, und bietet den Vorteil einer besonders zuverlässigen und präzisen Information über Zustandsänderungen der Tragstruktur. Die Zustandsüberwachung ist vorzugsweise eine Schadensüberwachung, so dass mit der Vorrichtung eine Schadensfrüherkennung ermöglicht ist. Die Erfindung ist vielseitig einsetzbar; so kann die Tragstruktur beispielsweise ein Ingenieurbauwerk, zum Beispiel ein Kirchturm, ein Schornstein, ein Mast, eine Antenne oder eine Brücke, sein. Es ist aber beispielsweise auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Zustandes eines Flügels eines Luftfahrzeuges einzusetzen. Auch kann mittels der Erfindung zum Beispiel eine Überwachung eines natürlichen Objektes, beispielsweise eines älteren, hohen Baumes, vorgenommen werden. Vorzugsweise kann die Erfindung aber einer Überwachung einer Windenergieanlage dienen, wobei die Tragstruktur insbesondere den Turm der Windenergieanlage umfasst. Es sind mit der Vorrichtung vorteilhaft ein oder mehrere potentielle Schädigungsbereiche der Tragstruktur untersuchbar und überwachbar. Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, dass die potentiellen Schädigungsbereiche, die zum Beispiel Verbindungsstöße, Wechseltauchzonen (insbesondere bei im Meer aufgebauten Windenergieanlagen), Kolkbereiche, Querschnittssprünge und/oder Bereiche der Tragstruktur, die als erste Glieder einer möglichen Versagenskette anzusehen sind, umfassen können, bei einem eintretenden Schaden ihre Steifigkeit und/oder Masse ändern, wodurch sich das Tragverhalten der Tragstruktur in regelmäßig unerwünschter Weise verändert. Insbesondere können mit der Erfindung Ermüdungsschäden an der Tragstruktur verhindert werden. Eine Beobachtung einer Steifigkeitsänderung kann unter Zuhilfenahme der Steifigkeitsmatrix erfolgen, eine Beobachtung einer Masseänderung kann unter Zuhilfenahme der Trägheitsmatrix erfolgen, wobei vorteilhaft ausgehend von Steifigkeitsmatrix und Trägheitsmatrix sowohl eine Steifigkeits- als auch eine Masseänderung erkennbar ist. Es ist ausreichend, einen einzigen Schwingungsaufnehmer, das heißt einen Sensor zur Messung von Schwingungsgrößen, vorzusehen, jedoch können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch mehrere Schwingungsaufnehmer zur Anwendung kommen. Insbesondere kann auch an einem Messpunkt gleichzeitig in verschiedenen Richtungen, insbesondere in allen Raumrichtungen, gemessen werden. Vorzugsweise kann mit der Diagnoseeinheit zusätzlich auch ein Vergleich der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mit entsprechenden Parametern von Zuständen der Tragstruktur, die zwischen dem Ursprungszustand und dem momentanen Zustand der Tragstruktur liegen, vorgenommen werden. Vorteilhaft kann auf diese Weise auch der zeitliche Verlauf des Zustandes beobachtet und beispielsweise eine Trendanalyse durchgeführt werden.The inventive, electrically, in particular also electronically operating device is thus suitable for condition monitoring of an elasto-mechanical support structure, that is, under the influence of external forces elastic deformations and stresses subject elastic fixed support body, and offers the advantage of a particularly reliable and accurate information about changes in state the supporting structure. The condition monitoring is preferably a damage monitoring, so that with the device a damage early detection is possible. The invention is versatile; For example, the supporting structure can be an engineering structure, for example a church tower, a chimney, a mast, an antenna or a bridge. However, it is also conceivable, for example, to use the device according to the invention for monitoring the condition of a wing of an aircraft. Also, by means of the invention, for example, a monitoring of a natural object, such as an older, tall tree, made. Preferably, however, the invention can serve for monitoring a wind turbine, wherein the support structure in particular comprises the tower of the wind energy plant. Advantageously, one or more potential damage regions of the support structure can be examined and monitored with the device. The invention takes advantage of the fact that the potential damage areas, which may include, for example, joint impacts, alternate immersion zones (especially in marine wind turbines), crevices, cross-sectional jumps and / or areas of the support structure, which are to be considered as first links of a possible failure chain , change their stiffness and / or mass at an incoming damage, which changes the load bearing structure of the support structure in a regularly undesirable manner. In particular, fatigue damage to the support structure can be prevented with the invention. An observation of a change in stiffness can take place with the aid of the stiffness matrix, an observation of a mass change can take place with the aid of the inertial matrix, wherein advantageously a stiffness as well as a mass change is recognizable starting from the stiffness matrix and inertial matrix. It is sufficient to provide a single vibration sensor, that is to say a sensor for measuring vibration variables, but a plurality of vibration sensors can also be used in the device according to the invention. In particular, at a measuring point simultaneously in different directions, especially in all spatial directions, be measured. In addition, the diagnosis unit can additionally be used to compare the instantaneous parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix with corresponding parameters of states of the support structure that lie between the original state and the instantaneous state of the support structure. Advantageously, the temporal course of the state can be observed in this way and, for example, a trend analysis can be carried out.

Es ist beispielhaft vorstellbar, dass der Schwingungsaufnehmer mit der Auswerteeinheit verkabelt ist. Hingegen ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein mit dem Schwingungsaufnehmer verbundener Sender zur Übermittlung des Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers über eine Fernübertragungsstrecke zu einem Empfänger vorgesehen, und die Auswerteeinheit ist mit dem Empfänger verbunden. Auf diese Weise kann mit der Erfindung eine Tragstruktur überwacht werden, die in sehr großer Entfernung zu der Auswerteeinheit und somit zu einem Bediener der Vorrichtung angeordnet ist. Insbesondere kann mit einer solchen Vorrichtung auf einfache Weise eine Überwachung einer im Meer angeordneten, Oft-Shore-Windenergieanlage vom Festland aus vorgenommen werden. Vorzugsweise sind als Sender ein Funksender, als Empfänger ein Funkempfänger und als Fernübertragungsstrecke eine Funkfernübertragungsstrecke vorgesehen.It is exemplified that the vibration sensor with the evaluation unit is wired. On the other hand, according to one advantageous development of the invention with a vibration sensor connected transmitter for transmission the sensor signal of the vibration sensor via a remote transmission path to a receiver provided, and the evaluation unit is connected to the receiver. In this way, with the invention, a support structure can be monitored, which in very big Distance to the evaluation unit and thus to an operator of the Device is arranged. In particular, with such a Device in a simple way monitoring a marine arranged, often-shore wind turbine from the mainland. Preferably, as a sender Radio transmitter, as a receiver a radio receiver and as a long distance transmission line a radio transmission link intended.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Schwingungsaufnehmer zum Beispiel ein Wegaufnehmer oder ein beispielsweise Dehnungsmessstreifen aufweisender Aufnehmer oder auch ein Lasermessgerät ist. Besonders vorteilhaft für eine hohe Zuverlässigkeit und Dauerhaltbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei gleichzeitig einfachem und vergleichsweise kostengünstigem Aufbau ist es hingegen, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Schwingungsaufnehmer einen Geschwindigkeitsaufnehmer und/oder einen Beschleunigungsaufnehmer umfasst. Grundsätzlich ist es für die Erfindung nicht erforderlich, dass der Schwingungsaufnehmer eine Schwingungsgröße absolut richtig aufnimmt, sondern es muss lediglich das Sensorsignal eine richtige Bestimmung der Eigenfrequenzen zulassen.Basically it is conceivable that the vibration sensor, for example, a displacement sensor or a transducer, for example, having strain gauges or even a laser measuring device is. Especially advantageous for a high reliability and durability of the device according to the invention at the same time simple and comparatively low-cost construction, on the other hand, if according to one Another advantageous embodiment of the invention, the vibration sensor a Speed sensor and / or an accelerometer includes. Basically it for the invention does not require that the vibration sensor a vibration absolute picks up properly, but it just has the sensor signal a allow proper determination of the natural frequencies.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Ausgabeeinheit, die grundsätzlich in beliebiger Weise zu einer Informationsübermittlung ausgestaltet sein kann, einen Bildschirm und/oder einen Drucker auf, so dass in einfacher Weise eine Visualisierung der mit der Vorrichtung durchgeführten Überwachung vorgenommen werden kann.According to one another advantageous embodiment of the invention, the output unit, the principle be configured in any way to an information transfer can, a screen and / or a printer on, so in simple Make a visualization of the monitoring performed with the device can be made.

Für eine vereinfachte Auswertbarkeit und Weiterverarbeitbarkeit des Sensorsignales ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zwischen dem Schwingungsaufnehmer und der Auswerteeinheit, und zwar insbesondere zwischen dem Schwingungsaufnehmer und dem Sender, eine Verarbeitungseinheit zur Bildung des Sensorsignales aus zumindest einer Ausgangsgröße des Schwingungsaufnehmers angeordnet. Die Verarbeitungseinheit, die allgemein auch als Zwischenglied bezeichnet werden könnte, übernimmt die Verstärkung und Verarbeitung der elektrischen Ausgangsgröße des Schwingungsaufnehmers.For a simplified Evaluability and Weiterverarbeitbarkeit the sensor signal is according to a Another advantageous embodiment of the invention between the vibration sensor and the evaluation unit, in particular between the vibration sensor and the transmitter, a processing unit for forming the sensor signal at least one output of the vibration sensor arranged. The processing unit, which generally also as an intermediate link could be designated takes over the reinforcement and Processing of the electrical output of the vibration sensor.

Die oben zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, wobei der Schwingungsaufnehmer eine das Sensorsignal bildende Schwingungsgröße einer durch Schwingungsanregung der Tragstruktur hervorgerufenen Schwingung der Tragstruktur aufnimmt, wobei aus der Schwingungsgröße mittels der Auswerteeinheit die momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur bestimmt werden, wobei aus den momentanen Eigenfrequenzen mittels einer in der Auswerteeinheit abgelegten, ein dynamisches Verhalten der ungeschädigten Tragstruktur beschreibenden und bezüglich potentiellen Schädigungsbereichen der Tragstruktur parametrisierten Steifigkeitsmatrix und/oder Trägheitsmatrix momentane Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix bestimmt werden, wobei die derart bestimmten momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels der Diagnoseeinheit mit den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix verglichen werden und wobei bei einer Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels der Ausgabeeinheit eine Zustandsmitteilung über einen Zustand der Tragstruktur ausgegeben wird. Die weiteren Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The The above second object is achieved by a method of the invention the aforementioned type, wherein the vibration sensor is a Sensor signal forming vibration magnitude of a vibration excitation picking up the supporting structure caused vibration of the support structure, wherein from the vibration magnitude means the evaluation unit, the current natural frequencies of the support structure be determined, wherein from the current natural frequencies by means of a stored in the evaluation unit, a dynamic behavior of the undamaged Support structure descriptive and in terms of potential damage areas the support structure parameterized stiffness matrix and / or inertia matrix instantaneous parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix be determined, wherein the thus determined instantaneous parameters the stiffness matrix or the inertia matrix by means of the diagnostic unit with the original ones Parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix be compared and where a deviation of the current Parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix from the original ones Parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix by means of the output unit a status message via a Condition of the support structure is issued. The further subclaims relate particularly expedient developments the method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet vorteilhaft auf der Grundlage von mit einem nur geringen Aufwand messbaren Größen. Probleme, wie sie bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen auftreten und die insbesondere unvollständige Messdaten und/oder eine die Aussagegenauigkeit wesentlich verschlechternde Modellreduktionen betreffen, werden mit der Erfindung zuverlässig vermieden. Es kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft auch dann eine Zustandsmitteilung erfolgen, wenn keine Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix vor liegt. Das Verfahren ist vorteilhaft zum Beispiel bei als Off-Shore-Bauwerke oder als landgebundene Ingenieurbauwerke oder als Verkehrsmittel ausgebildeten Tragstrukturen einsetzbar. Die Schwingungsanregung der Tragstruktur kann vorteilhaft von außen und natürlich erfolgen, zum Beispiel bei einem Turm eines Off-Shore-Windrades durch Luftbewegungen (Wind) oder Meereswasserwellen oder seismische Bewegungen. Die Steifigkeitsmatrix und die Trägheitsmatrix werden von Modellmatrizen gebildet, wobei die Parametrisierung der Modellmatrizen zum Erzielen einer Schädigungsaussage so erfolgt, dass die Parameter zu den für Strukturschäden prädestinierten Strukturbereichen, allgemein Schädigungsbereichen, gehören; beispielsweise kann es sich bei den Schädigungsbereichen um Bereiche mit der kürzesten zu erwartenden Lebensdauer handeln. Diese an der Tragstruktur zu untersuchenden Bereiche sind frei wählbar, und es werden beispielsweise in einem das dynamische Verhalten der ungeschädigten Tragstruktur beschreibenden Modell der Tragstruktur die zu den gewählten Schädigungsbereichen gehörenden Steifigkeits- und/oder Trägheitsmatrix parametrisiert, wobei die Anzahl der in einem Durchgang zu bestimmenden momentanen, das heißt aktuellen, Parameter kleiner oder gleich der Anzahl der an der Tragstruktur zuverlässig bestimmbaren Eigenfrequenzen der Tragstruktur ist. Zur Parameterermittlung werden modale Größen der Tragstruktur verwendet, wozu die experimentelle Modalanalyse angewendet werden kann. Von besonderem Vorteil ist bei der Erfindung, dass lediglich die Eigenfrequenzen als modale Größen bestimmt werden müssen. Die experimentelle Modalanalyse liefert die modalen Größen der Struktur und ermöglicht eine Beobachtung der Entwicklung dieser Größen. Beispielsweise können vorteilhaft Ausgangsmessungen aus natürlicher Anregung der Tragstruktur, zum Beispiel aufgrund Luftbewegungen, erfolgen. Von besonderem Vorteil ist, dass bei der Erfindung die Eigenfrequenzen mit hoher Genauigkeit bei nur geringem Messaufwand bestimmt werden können. Die derart bestimmten Eigenfrequenzen kommen bevorzugt in regelmäßigen Abständen der Parameterbestimmung zu. Beispielhaft erfolgt aus einer bestimmten Anzahl k von Eigenfrequenzen und den parametrisierten Modellmatrizen eine Bestimmung der momentanen Parameter, deren Anzahl n mit der Anzahl k der Eigenfrequenzen übereinstimmt. Dazu wird für eine gleiche Anzahl k von Modellgleichungen das Multiparametereigenwertproblem gelöst, wobei simultan die Anzahl k der Modellgleichungen im Vektorraum der Eigenwertprobleme gelöst wird. Ein der zu untersuchenden Tragstruktur aufgrund einer physikalisch-mechanischen Plausibilitätsüberprüfung sowie einer Übereinstimmung der Eigenfrequenzen nächstkommender Parametersatz gibt die momentanen Parameter an. Ausgehend von den momentanen Parametern wird eine Schadensbeurteilung für alle betrachteten Schädigungsbereiche gestellt. Die ursprünglichen Parameter, das heißt die Parameter der ungeschädigten Tragstruktur, sind grundsätzlich gleich 1, die momentanen Parameter können von 1 abweichen und zeigen bei einer solchen Abweichung von 1 eine Änderung der Steifigkeit beziehungsweise der Masse der Tragstruktur in dem jeweiligen Schädigungsbereich an. Der Betrag der momentanen Parameter gibt jeweils das Verhältnis der momentanen Steifigkeit beziehungsweise Masse zu der Ausgangssteifigkeit beziehungsweise Ausgangsmasse des jeweiligen Schädigungsbereiches der Tragstruktur an. Von besonderem Vorteil ist bei der Erfindung, dass keine Annäherung an eine Lösung vorgenommen wird, sondern dass eine direkte Lösung gefunden wird. Die Erfindung nutzt vorteilhaft den Umstand, dass sich selbst bei nur kleinen Zustandsänderungen, insbesondere Schädigungen, der Tragstruktur deren Eigenfrequenzen feststellbar ändern.The method according to the invention works advantageously on the basis of variables which can be measured with only little effort. Problems which occur in systems known from the prior art and which relate in particular to incomplete measurement data and / or a model reduction which substantially reduces the accuracy of the statement are reliably avoided with the invention. In the method according to the invention, it is also advantageously possible for a status message to be transmitted if no deviation of the momentary parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix from the original parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix is achieved trix lies before. The method can advantageously be used, for example, in support structures configured as off-shore structures or as land-based engineering structures or as a means of transport. The vibration excitation of the support structure can advantageously be done from the outside and of course, for example in a tower of an off-shore wind turbine by air movements (wind) or sea water waves or seismic movements. The stiffness matrix and the inertia matrix are formed by model matrices, whereby the parameterization of the model matrices to achieve a damage statement is made such that the parameters belong to the structural areas predestined for structural damage, generally damage areas; For example, the damage areas may be areas with the shortest expected lifetime. These regions to be examined on the support structure are freely selectable and, for example, in a model of the support structure describing the dynamic behavior of the undamaged support structure, the stiffness and / or inertia matrix belonging to the selected damage regions is parameterized, the number of which can be determined in one pass instantaneous, that is current, parameter is less than or equal to the number of reliably determinable on the support structure natural frequencies of the support structure. For parameter determination modal sizes of the support structure are used, for which the experimental modal analysis can be applied. Of particular advantage in the invention is that only the natural frequencies have to be determined as modal variables. The experimental modal analysis provides the modal sizes of the structure and allows an observation of the evolution of these quantities. For example, initial measurements can advantageously be made from natural excitation of the support structure, for example due to air movements. It is particularly advantageous that in the invention, the natural frequencies can be determined with high accuracy with little effort. The natural frequencies determined in this way preferably come at regular intervals to the parameter determination. By way of example, from a specific number k of natural frequencies and the parameterized model matrices, a determination is made of the instantaneous parameters whose number n coincides with the number k of the natural frequencies. For this purpose, the multiparameter eigenvalue problem is solved for an equal number k of model equations, whereby the number k of the model equations in the vector space of the eigenvalue problems is simultaneously solved. One of the support structure to be examined on the basis of a physical-mechanical plausibility check and a match of the natural frequencies closest parameter set indicates the current parameters. Based on the current parameters, a damage assessment is made for all considered damage areas. The original parameters, that is to say the parameters of the undamaged supporting structure, are basically equal to 1, the instantaneous parameters can deviate from 1 and, with such a deviation of 1, indicate a change in the rigidity or the mass of the supporting structure in the respective damage region. The amount of the instantaneous parameters respectively indicates the ratio of the instantaneous stiffness or mass to the starting stiffness or initial mass of the respective damage region of the support structure. Of particular advantage in the invention is that no approach to a solution is made, but that a direct solution is found. The invention advantageously utilizes the fact that even with only small changes in state, in particular damage, of the support structure, its natural frequencies change noticeably.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Schwingungsgröße mittels des Senders über eine Fernübertragungsstrecke an den Empfänger übertragen, so dass das Verfahren als Ferndiagnoseverfahren ohne örtliche Zuordnung der Auswerteeinheit und insbesondere der Ausgabeeinheit zu der zu überwachenden Tragstruktur eingesetzt werden kann. Von Vorteil bei vorgenannter Weiterbildung ist insbesondere, dass aus einer Fernüberwachung der elastomechanischen Tragstruktur eine aussagekräftige Schadensbeurteilung vorgenommen werden kann.According to one advantageous development of the invention, the vibration magnitude means of the transmitter over a long distance transmission line transmitted to the recipient, so that the procedure as a remote diagnosis without local Assignment of the evaluation unit and in particular the output unit to be monitored Support structure can be used. Advantageous in the aforementioned Further education is in particular that from a remote monitoring the elasto-mechanical support structure a meaningful damage assessment can be made.

Die Zustandsmitteilung kann vorteilhaft eine besonders hohe Informationsdichte und Aussagekraft aufweisen, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Zustandsmitteilung eine Angabe eines Schädigungsbereiches und/oder eine Angabe einer Größe einer Zustandsänderung umfasst. Vorzugsweise ist die Zustandsmitteilung eine Schadensmitteilung, und die Größe der Zustandsänderung ist eine Schadensgröße. Die Schädigungsmitteilung liefert vorteilhaft eine Aussage über ein Vorhandensein von Strukturschäden der Tragstruktur, deren Ort und deren Ausmaß.The Status message can advantageously a particularly high information density and explanatory power, if according to another advantageous Development of the invention, the status message an indication of a Damage area and / or an indication of a size of a change in condition includes. Preferably, the status message is a damage notification, and the size of the state change is a size of damage. The damage notification advantageously provides a statement about the presence of structural damage of the support structure, their location and their extent.

Der Schwingungsaufnehmer könnte die Schwingungsgröße grundsätzlich fortwährend und ohne Unterbrechung aufnehmen. Jedoch ist es zur Reduzierung der von der Schwingungsgröße verursachten Datenmenge und für einen niedrigen Verbrauch elektrischer Energie für das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Schwingungsaufnehmer die Schwingungsgröße in regelmäßigen Zeitabständen aufnimmt. Dabei steigt die Überwachungsgenauigkeit, um so kürzer diese Zeitabstände sind.Of the Vibration sensor could the oscillation quantity basically continuously and without Record interruption. However, it is for the reduction of the Vibration caused Amount of data and for a low consumption of electrical energy for the inventive method particularly advantageous if according to a another embodiment of the invention, the vibration sensor the Absorbs vibration quantity at regular intervals. This increases the monitoring accuracy the shorter these intervals are.

Eine sehr exakte Aussage über den Zustand der Tragstruktur lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewinnen, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung die zur Ermittlung der momentanen Parameter herangezogenen momentanen Eigenfrequenzen mit Hilfe einer experimentellen Modalanalyse bestimmt werden.A very exact statement about the condition The supporting structure can be obtained with the method according to the invention if, according to another development of the invention, the instantaneous natural frequencies used to determine the instantaneous parameters are determined with the aid of an experimental modal analysis.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders schnell und zuverlässig, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die momentanen Parameter mittels einer inversen Parameteridentifikation auf Grundlage eines Multiparametereigenwertproblems bestimmt werden.The inventive method is very fast and reliable, if according to one another advantageous embodiment of the invention, the current Parameter by means of an inverse parameter identification based on a multiparameter eigenvalue problem.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon als Ausführungsbeispiel schematisiert in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine Vorrichtung zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur.The Invention leaves different embodiments to. To further clarify its basic principle is one of them schematized as an exemplary embodiment shown in the drawing and will be described below. In The drawing shows the sole figure a device for monitoring an elasto-mechanical support structure.

In der einzigen Figur ist eine von einem Turm, insbesondere einem einen Rotor tragenden Turm einer hier nicht weiter dargestellten Oft-Shore-Windenergieanlage, gebildete elastomechanischen Tragstruktur 1 gezeigt. Ein, insbesondere auf einem Meeresboden verankertes, Fundament 17 trägt die Tragstruktur 1. Die Tragstruktur 1 weist als zu untersuchende und zu überwachende Details drei potentielle Schädigungsbereiche 2, 3, 4 auf, deren Eigenschaften mittels einer Vorrichtung 5 zur Überwachung der Tragstruktur 1 beobachtet werden sollen. Die Schädigungsbereiche 2, 3, 4 verändern bei einem sich zumindest abzeichnenden, spätestens aber bei einem bereits eintretenden Schaden jeweils ihre Steifigkeit, wodurch sich das Tragverhalten der Tragstruktur 1 verschlechtert. Dabei kann es sein, dass entweder nur an einem der Schädigungsbereiche 2, 3, 4 ein Schaden auftritt oder dass an mehreren der Schädigungsbereiche 2, 3, 4 ein Schaden auftritt.In the single figure, one of a tower, in particular a rotor-bearing tower of a not-shown here Shore wind turbine, formed elastomechanical support structure 1 shown. A, in particular anchored on a seabed, foundation 17 carries the supporting structure 1 , The supporting structure 1 shows three potential areas of damage as details to be examined and monitored 2 . 3 . 4 on whose properties by means of a device 5 for monitoring the supporting structure 1 should be observed. The damage areas 2 . 3 . 4 change their rigidity in each case at least, but at the latest at an already occurring damage, thereby increasing the structural behavior of the support structure 1 deteriorated. It may be that either only at one of the damage areas 2 . 3 . 4 damage occurs or that at several of the damage areas 2 . 3 . 4 a damage occurs.

An der Tragstruktur 1 ist ein als Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsaufnehmer ausgebildeter Schwingungsaufnehmer 6 angeordnet, mittels dessen eine Schwingungsgröße der Tragstruktur 1 gemessen wird. Mit dem Schwingungsaufnehmer 6 ist eine einer Verstärkung und Verarbeitung einer die Schwingungsgröße abbildenden elektrischen Ausgangsgröße des Schwingungsaufnehmers 6 dienende Verarbeitungseinheit 7 elektrisch verbunden. Die Verarbeitungseinheit 7 umfasst einen Verstärker, einen A/D-Wandler sowie gegebenenfalls eine Signalverarbeitungseinheit und gibt an einem Ausgang 8 ein Informationen über das momentane dynamische Verhalten der Tragstruktur 1 umfassendes elektrisches Sensorsignal des Schwingungsaufnehmers 6 aus.On the support structure 1 is a designed as a speed or accelerometer vibration sensor 6 arranged, by means of which a vibration magnitude of the support structure 1 is measured. With the vibration sensor 6 is an amplification and processing of a vibration magnitude mapping electrical output of the vibration sensor 6 serving processing unit 7 electrically connected. The processing unit 7 includes an amplifier, an A / D converter and optionally a signal processing unit and outputs at an output 8th an information about the momentary dynamic behavior of the supporting structure 1 comprehensive electrical sensor signal of the vibration sensor 6 out.

Mittels eines mit der Verarbeitungseinheit 8 durch eine elektrische Leitung 9 verbundenen Senders 10 wird das Sensorsignal über eine Fernübertragungsstrecke 11 zu einem Empfänger 12 übertragen. Der Empfänger 12 ist durch eine elektrische Leitung 13 mit einer Auswerteeinheit 14 zur Bestimmung von momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur 1 auf Grundlage des Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers 6 und zur Bestimmung von momentanen Parametern einer bezüglich der potentiellen Schädigungsbereiche 2, 3, 4 der ursprünglichen ungeschädigten Tragstruktur 1 parametrisierten Steifigkeitsmatrix und einer entsprechend parametrisierten Trägheitsmatrix der Tragstruktur 1 auf Grundlage der momentanen Eigenfrequenzen verbunden. Grundsätzlich ist aber nur die parametrisierte Steifigkeitsmatrix oder die parametrisierte Trägheitsmatrix erforderlich; im Allgemeinen findet die parametrisierte Steifigkeitsmatrix Anwendung, wenn eine Beobachtung und Zustandsüberwachung von Details der Tragstruktur gefragt ist, deren vorrangig sich ändernde Eigenschaft die Steifigkeit ist, wohingegen die parametrisierte Trägheitsmatrix Anwendung findet, wenn eine Beobachtung und Zustandsüberwachung von Details der Tragstruktur gefragt ist, deren vorrangig sich ändernde Eigenschaft die Masse ist, und es kann auch eine Kombination aus beidem vorgesehen sein. Die Auswerteeinheit 14 umfasst eine mathematische Beschreibung des dynamischen Verhaltens der ungeschädigten Tragstruktur 1 in Form von Modellmatrizen aufweisenden Modellgleichungen, vorteilhaft zum Beispiel ein FE(=Finite-Elemente)-Modell der ungeschädigten Tragstruktur 1, wobei die zu den potentiellen Schadensbereichen 2, 3, 4 gehörenden Anteile der Modellmatrizen parametrisiert sind.By means of one with the processing unit 8th through an electrical line 9 connected transmitter 10 the sensor signal is transmitted over a long-distance transmission link 11 to a receiver 12 transfer. The recipient 12 is through an electrical line 13 with an evaluation unit 14 for determining instantaneous natural frequencies of the supporting structure 1 based on the sensor signal of the vibration sensor 6 and for determining instantaneous parameters of one of the potential damage areas 2 . 3 . 4 the original undamaged support structure 1 parameterized stiffness matrix and a correspondingly parameterized inertia matrix of the support structure 1 connected on the basis of the current natural frequencies. In principle, however, only the parameterized stiffness matrix or the parameterized inertia matrix is required; In general, the parameterized stiffness matrix applies when observation and condition monitoring of details of the support structure is sought, whose predominantly changing property is rigidity, whereas the parameterized inertia matrix finds application when observation and condition monitoring of details of the support structure is paramount changing property is the mass, and it can also be a combination of both. The evaluation unit 14 includes a mathematical description of the dynamic behavior of the undamaged support structure 1 in the form of model matrices having model equations, advantageously for example a FE (= finite elements) model of the undamaged support structure 1 , where to the potential damage areas 2 . 3 . 4 belonging portions of the model matrices are parameterized.

Außerdem umfasst die Auswerteeinheit 14 eine Signalverarbeitungseinheit zur Bestimmung der momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur 1 aus dem Sensorsignal des Schwingungsaufnehmers 6 sowie eine Einheit zu einer inversen Parameteridentifikation auf Grundlage eines Multiparametereigenwertproblems, wobei aus den oben genannten parametrisierten Modellmatrizen und den vorgenannten momentanen, das heißt aktuellen, Eigenfrequenzen die momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix und der Trägheitsmatrix bestimmt werden. Bei einer Änderung in der Parametrisierung der Modellmatrizen können mit den modalen Größen aus der Eingenfrequenzbestimmung entsprechend andere potentielle Schädigungsbereiche untersucht werden.In addition, the evaluation unit includes 14 a signal processing unit for determining the instantaneous natural frequencies of the support structure 1 from the sensor signal of the vibration sensor 6 and an inverse parameter identification unit based on a multiparameter eigenvalue problem, wherein the current parameters of the stiffness matrix and the inertia matrix are determined from the above-mentioned parameterized model matrices and the aforementioned instantaneous, that is actual, eigenfrequencies. In the case of a change in the parameterization of the model matrices, other potential damage areas can be investigated with the modal variables from the frequency determination.

In einer der Auswerteeinheit 14 nachgeschalteten Diagnoseeinheit 15 werden die momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix und der Trägheitsmatrix mit den ursprünglichen Parametern, das heißt den der ungeschädigten Tragstruktur 1 zugehörigen Parametern, und gegebenenfalls zusätzlich mit Parametern von Zuständen der Tragstruktur, die zwischen dem Ursprungszustand und dem momentanen Zustand der Tragstruktur liegen, verglichen. Die Diagnoseeinheit 15 kann auch in die Auswerteeinheit 14 integriert sein.In one of the evaluation unit 14 downstream diagnostic unit 15 become the momentary parameters of the stiffness matrix and the inertia matrix with the original parameters, that is, the undamaged support structure 1 associated parameters, and optionally with Parameters of states of the support structure, which are between the original state and the current state of the support structure compared. The diagnostic unit 15 can also be in the evaluation unit 14 be integrated.

Der Diagnoseeinheit 15 nachgeschaltet ist eine Ausgabeeinheit 16 zur Ausgabe einer Zustandsmitteilung, insbesondere einer Schädigungsmitteilung, über einen momentanen Zustand, insbesondere eine Schädigung, der Tragstruktur 1. Eine solche Zustandsmitteilung wird zumindest dann ausgegeben, wenn die momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix oder die momentanen Parameter der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix abweichen. Eine Abweichung ist ein Indiz für eine Veränderung, und zwar insbesondere eine Schädigung, in einem dem jeweiligen Parameter zugehörigen potentiellen Schädigungsbereich. Von Vorteil ist es, wenn mittels der Ausgabeeinheit nicht nur eine allgemeine Zustandsmitteilung ausgegeben wird, sondern wenn gleichzeitig eine Angabe über die Größe der Zustandsänderung, das heißt der Zustandsabweichung, sowie über den konkreten Schädigungsbereich der insgesamt betrachteten potentiellen Schädigungsbereiche 2, 3, 4 erfolgt; ein Benutzer erhält dann Informationen darüber, ob sich ein Parameter geändert hat und somit eine Änderung der Steifigkeit und/oder der Trägheit, insbesondere also eine sich zumindest abzeichnende Schädigung, erfolgt ist, ferner darüber, wo die Änderung aufgetreten ist, das heißt zu welchem der betrachteten potentiellen Schädigungsbereiche der Parameter gehört, und weiterhin darüber, wie groß die Änderung ist, also wie groß die Parameteränderung ist und damit wie groß die Reststeifigkeit und/oder Restträgheit der Tragstruktur in dem vorgenannten konkreten Schädigungsbereich ist. Die Zustandsmitteilung kann zum Beispiel in einem hier nicht dargestellten Datennetzwerk protokolliert oder weiterverarbeitet werden.The diagnostic unit 15 Downstream is an output unit 16 for issuing a status message, in particular a notification of damage, about a momentary state, in particular a damage, of the supporting structure 1 , Such a status message is output at least when the momentary parameters of the stiffness matrix or the momentary parameters of the inertia matrix deviate from the original parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix. A deviation is an indication of a change, in particular a damage, in a potential damage area associated with the respective parameter. It is advantageous if by means of the output unit not only a general status message is output, but if at the same time an indication of the size of the state change, that is the state deviation, as well as the concrete damage range of the total considered potential damage areas 2 . 3 . 4 he follows; a user then receives information about whether a parameter has changed and thus a change in the stiffness and / or inertia, in particular an at least emerging damage has occurred, also on where the change has occurred, that is to which of considered potential damage areas of the parameters heard, and also how big the change is, so how big is the parameter change and thus how large the residual rigidity and / or residual inertia of the support structure in the aforementioned concrete damage area. The status message can be logged or further processed, for example, in a data network not shown here.

Liegt das Hauptaugenmerk darauf, mit der Vorrichtung 5 eine Schadensfrüherkennung für die Tragstruktur 1 vorzunehmen, so sind Änderungen in der Steifigkeit der Tragstruktur 1 von hauptsächlicher Bedeutung, so dass von der parametrisierten Steifigkeitsmatrix auszugehen ist. Eine Kombination aus der Berücksichtigung der parametrisierten Steifigkeitsmatrix und der parametrisierten Trägheitsmatrix kann zum Beispiel dann vorteilhaft sein, wenn an der zu überwachenden Tragstruktur Umbauten oder Änderungen im Füllungsgrad von Behältern (das heißt deren Befüllung oder Entleerung), welche zu Masseveränderungen der Tragstruktur 1 führen, vorgenommen werden.The main focus is on the device 5 a damage early detection for the support structure 1 are changes in the rigidity of the support structure 1 is of major importance, so it is assumed that the parameterized stiffness matrix. A combination of the consideration of the parameterized stiffness matrix and the parameterized inertia matrix can be advantageous, for example, if conversions or changes in the degree of filling of containers (that is to say their filling or emptying) occur on the support structure to be monitored, which lead to mass changes of the support structure 1 lead, be made.

Claims (11)

Vorrichtung (5) zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur (1), insbesondere eines einen Rotor und einen den Rotor tragenden Turm aufweisenden Windrades einer Windenergieanlage, – mit zumindest einem an der Tragstruktur (1) angeordneten Schwingungsaufnehmer (6), – mit einer Auswerteeinheit (14) zur Bestimmung von momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur (1) auf Grundlage eines Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers (6) und zur Bestimmung von momentanen Parametern einer bezüglich potentiellen Schädigungsbereichen (2, 3, 4) der ursprünglichen ungeschädigten Tragstruktur (1) parametrisierten Steifigkeitsmatrix und/oder Trägheitsmatrix der Tragstruktur (1) auf Grundlage der momentanen Eigenfrequenzen, – mit einer Diagnoseeinheit (15) zum Vergleich der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mit den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix – und mit einer Ausgabeeinheit (16) zur Ausgabe einer Zustandsmitteilung über einen Zustand der Tragstruktur (1) bei einer Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix.Contraption ( 5 ) for monitoring an elasto-mechanical support structure ( 1 ), in particular a wind turbine of a wind energy plant having a rotor and a rotor bearing tower, with at least one on the support structure ( 1 ) arranged vibration sensor ( 6 ), - with an evaluation unit ( 14 ) for determining instantaneous natural frequencies of the supporting structure ( 1 ) based on a sensor signal of the vibration sensor ( 6 ) and for determining instantaneous parameters of a potential damage area ( 2 . 3 . 4 ) of the original undamaged support structure ( 1 ) parameterized stiffness matrix and / or inertial matrix of the support structure ( 1 ) based on the instantaneous natural frequencies, - with a diagnostic unit ( 15 ) for comparing the momentary parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix with the original parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix, respectively - and with an output unit ( 16 ) for issuing a status message about a state of the supporting structure ( 1 in the case of a deviation of the momentary parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix from the original parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Schwingungsaufnehmer (6) verbundener Sender (10) zur Übermittlung des Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers (6) über eine Fernübertragungsstrecke (11) zu einem Empfänger (12) vorgesehen ist und dass die Auswerteeinheit (14) mit dem Empfänger (12) verbunden ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that a with the vibration sensor ( 6 ) connected transmitter ( 10 ) for transmitting the sensor signal of the vibration sensor ( 6 ) via a long-distance transmission link ( 11 ) to a recipient ( 12 ) and that the evaluation unit ( 14 ) with the receiver ( 12 ) connected is. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaufnehmer (6) einen Geschwindigkeitsaufnehmer und/oder einen Beschleunigungsaufnehmer umfasst.Device according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the vibration sensor ( 6 ) comprises a speed sensor and / or an accelerometer. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit (16) einen Bildschirm und/oder einen Drucker aufweist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the output unit ( 16 ) has a screen and / or a printer. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schwingungsaufnehmer (6) und der Auswerteeinheit (14) eine Verarbeitungseinheit (7) zur Bildung des Sensorsignales aus zumindest einer Ausgangsgröße des Schwingungsaufnehmers (6) angeordnet ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that between the vibration sensor ( 6 ) and the evaluation unit ( 14 ) a processing unit ( 7 ) for forming the sensor signal from at least one output variable of the vibration sensor ( 6 ) is arranged. Verfahren zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur mittels einer Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaufnehmer eine das Sensorsignal bildende Schwingungsgröße einer durch Schwingungsanregung der Tragstruktur hervorgerufenen Schwingung der Tragstruktur aufnimmt, dass aus der Schwingungsgröße mittels der Auswerteeinheit die momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur bestimmt werden, dass aus den momentanen Eigenfrequenzen mittels einer in der Auswerteeinheit abgelegten, ein dynamisches Verhalten der ungeschädigten Tragstruktur beschreibenden und bezüglich potentiellen Schädigungsbereichen der Tragstruktur parametrisierten Steifigkeitsmatrix und/oder Trägheitsmatrix momentane Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix bestimmt werden, dass die derart bestimmten momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels der Diagnoseeinheit mit den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix verglichen werden und dass bei einer Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels der Ausgabeeinheit eine Zustandsmitteilung über einen Zustand der Tragstruktur ausgegeben wird.Method for monitoring an elasto-mechanical support structure by means of a device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in that the oscillation sensor receives an oscillation variable of the oscillation quantity by means of the evaluation unit that determines the instantaneous natural frequencies of the support structure, that from the instantaneous eigenfrequencies by means of a dynamic behavior stored in the evaluation unit undefined parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix are determined such that the instantaneous parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix determined by the diagnostic unit are compared with the original parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix and that at a deviation of the current parameters the stiffness matrix or the inertial matrix is output from the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix by means of the output unit, a state message about a state of the support structure. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsgröße mittels des Senders über eine Fernübertragungsstrecke an den Empfänger übertragen wird.Method according to Claim 6, characterized that the vibration magnitude means of the transmitter over a long distance transmission line transmitted to the receiver becomes. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsmitteilung eine Angabe eines Schädigungsbereiches und/oder eine Angabe einer Größe einer Zustandsänderung umfasst.Method according to at least one of claims 6 and 7, characterized in that the state message is an indication a damage area and / or an indication of a size of a change in condition includes. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaufnehmer die Schwingungsgröße in regelmäßigen Zeitabständen aufnimmt.Method according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that the vibration pickup absorbs the vibration magnitude at regular intervals. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ermittlung der momentanen Parameter herangezogenen momentanen Eigenfrequenzen mit Hilfe einer experimentellen Modalanalyse bestimmt werden.Method according to at least one of claims 6 to 9, characterized in that for determining the current Parameters used instantaneous natural frequencies using an experimental Modal analysis can be determined. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die momentanen Parameter mittels einer inversen Parameteridentifikation auf Grundlage eines Multiparametereigenwertproblems bestimmt werden.Method according to at least one of claims 6 to 10, characterized in that the current parameters by means of an inverse parameter identification based on a multiparameter eigenvalue problem be determined.
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