DE102016112591A1

DE102016112591A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben betriebenen Kühleinrichtung

Info

Publication number: DE102016112591A1
Application number: DE102016112591.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Hübner; Mario Münzberg
Original assignee: Airbus DS Optronics GmbH
Current assignee: Hensoldt Optronics GmbH
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-07-09
Also published as: GB201710827D0; DE102016112591B4; GB2554971B; GB2554971A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben betriebenen Kühleinrichtung (3), insbesondere für einen Infrarotdetektor (2), wobei während des Betriebs der Kühleinrichtung (3) in von der Kühleinrichtung (3) ausgehenden Körperschallsignalen hochfrequente Stoßimpulse (SP(t)) fortlaufend detektiert und/oder aus diesen extrahiert werden, und wobei aus den detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulsen (SP(t)) fortlaufend wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung (3) charakterisierende Größe bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben betriebenen Kühleinrichtung, insbesondere für einen Infrarotdetektor sowie ein Verfahren zur Überwachung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben betriebenen Kühleinrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben betriebenen Kühleinrichtung.
Bisherige Verfahren zur Prognose der Restlaufzeit von kolbenbetriebenen Kühleinrichtungen, insbesondere Rotary-Stirling-Kühlern für Infrarotdetektoren basieren entweder auf einer rein statistischen Analyse des temporären Laufzeitprofils verglichen mit vorhanden Meantime-to-Failure(MTTF)-Daten oder auf der weiteren Analyse von Zustandsgrößen, wie Leistungsaufnahme oder Abkühlzeiten, welche nur indirekt Aufschluss über den mechanischen Verschleißgrad des Kühlers liefern. Derartige Herstellerangaben reichen in der Regel nicht aus, um den Zeitpunkt des Ausfalls beim Kunden vor Ort mit signifikant höherer Genauigkeit vorhersagen zu können, damit ein Ausfall im operativen Betrieb ausgeschlossen werden kann. Vor allem bei Anwendungen im Überwachungsbereich oder Security-Bereich, welche ununterbrochen laufen müssen, sind derartige unterschiedliche und unvorhersehbare Ausfallsituationen vor Ort nur schwer tolerierbar.
Es ist wünschenswert, bei den vorstehend genannten Kühleinrichtungen Verschleiß z. B. bei Kugellagern, oder Spiel, welches beispielsweise im Kolben oder im Exzenter der Wellenlagerung auftritt, zu detektieren, um Angaben über einen bevorstehenden Ausfall machen zu können. Hierzu müsste beispielsweise ein verschleißbedingtes Schlagen von Metall auf Metall erfassbar sein.
In der US 6,889,553 B2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion und Messung von Stoßwellen angegeben.
Des Weiteren wird auf "https://en.wikipedia.org/wiki/Shock_Pulse_Method" verwiesen.
Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben betriebenen Kühleinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere eine genaue Vorhersage der verschleißbedingten Restlebensdauer der Kühleinrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Es wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben betriebenen bzw. kolbenbetriebenen Kühleinrichtung, insbesondere für einen Infrarotdetektor vorgeschlagen, bei welchem während des Betriebs der Kühleinrichtung in von der Kühleinrichtung ausgehenden Körperschallsignalen hochfrequente Stoßimpulse fortlaufend detektiert und/oder aus diesen extrahiert werden, und wobei aus den detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulsen fortlaufend wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung charakterisierende Größe bestimmt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung stellt eine körperschallbasierte Analyse der im laufenden Betrieb induzierten Stoßimpulse und/oder Schocktransienten eines Kühlers einen direkten Bezug zur verschleißbedingten Ursache eines möglichen Kühlerdefekts her. Die aus der vorliegenden Erfindung ableitbare Zustandsgröße ermöglicht eine signifikante Eingrenzung der Ungenauigkeit in der Prognose der verbleibenden Restlaufzeit einer Kühleinrichtung, insbesondere für einen Infrarotdetektor. Dies erlaubt eine genaue Vorhersage der verschleißbedingten Restlebensdauer des Kühlers und somit einen genau bestimmbaren präventiven Austausch einer Kühlerbaugruppe zur Vermeidung von Kühlerausfällen im laufenden Betrieb. Die zu detektierenden verschleißbedingten Stoßimpulse oder Schockimpulse bzw. Schocktransienten treten beim Schlagen von Metall auf Metall innerhalb der verschleißbedingten Lose auf.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn bei der Bestimmung der wenigstens einen den Verschleißgrad der Kühleinrichtung charakterisierenden Größe im Wesentlichen oder ausschließlich diejenigen Stoßimpulse berücksichtigt werden, deren Wiederholrate oder Repetitionsrate bzw. Repetitionsfrequenz sich bei ω₀ und/oder bei 2·ω₀ befindet, wobei ω₀ die Umdrehungsfrequenz, insbesondere der kolbenbetriebenen Stirling-Maschine, ist, mit welcher die Kühleinrichtung betrieben wird.
Bei einem für Kühleinrichtungen häufig eingesetzten Kolbenantrieb, welcher periodisch beschleunigt wird (sogenannte rotierende Kolbenmaschine bzw. reciprocating machine), sind die Hauptanteile der oszillierenden Kraft, welche auf Wellen und Lager wirken, bei der Umdrehungsfrequenz ω₀, mit welcher die Kühleinrichtung betrieben wird (sogenannte primary force) sowie bei 2·ω₀ (sogenannte secondary force) zu erwarten. Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, dass die maßgeblichen Beiträge zu den Stoßimpulsen bei Grundfrequenzen von ω₀ und/oder 2·ω₀ auftreten. Insbesondere der Beitrag bei einer Wiederholrate bzw. Wiederholfrequenz von 2·ω₀ ist dominant. Somit ist es sehr vorteilhaft bei der Bestimmung der den Verschleißgrad der Kühleinrichtung charakterisierenden Größe im Wesentlichen diejenigen Stoßimpulse bzw. deren Beiträge zu berücksichtigen, welche bei den Wiederholraten von ω₀ und/oder 2·ω₀ auftreten.
Die wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung charakterisierende Größe kann mittels einer Häufigkeitsverteilung aus einer Anzahl von über einen vorgegebenen Zeitraum detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulsen bestimmt werden.
Die einzelnen erfassten Impulse können gezählt werden und somit eine Anzahl über einen bestimmten Zeitraum bzw. ein Messfenster bestimmt werden. Hierzu kann eine vorgegebene Schwelle der Amplitudenhöhe der zu zählenden Stoßimpulse festgelegt werden und/oder eine Amplitudenverteilung berücksichtigt werden.
Die wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung charakterisierende Größe kann aus einem integrierten Pegel der detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulse bestimmt werden.
Durch diese Maßnahme kann ein eindeutiges Maß für den Verschleißgrad des Kühlers bereitgestellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn zur Bestimmung der wenigstens einen den Verschleißgrad der Kühleinrichtung charakterisierenden Größe eine Frequenzanalyse, insbesondere eine diskrete Fourier-Transformation der detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulse durchgeführt wird.
Es kann somit eine gezielte Frequenzanalyse oder Spektrumanalyse bzw. Spektralanalyse der Stoßimpulse oder von Hüllkurven oder Einhüllkurven der Stoßimpulse, insbesondere nach Komponenten bei der Grundfrequenz ω₀ und 2·ω₀ durchgeführt werden, um die den Verschleißgrad der Kühleinrichtung charakterisierende Größe zu ermitteln.
Zur Detektion und/oder Extraktion der Stoßimpulse kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass:

– das Körperschallsignal mittels eines Hochpassfilters oder eines Bandpassfilters vorgefiltert wird;
– die Stoßimpulse aus dem Körperschallsignal demoduliert werden;
– das Körperschallsignal oder die Stoßimpulse gleichgerichtet werden; und/oder
– Hüllkurven oder Einhüllende um die Stoßimpulse gebildet werden.

In vorteilhafter Weise können Stoßimpulse in einem Frequenzbereich von etwa 20 kHz bis etwa 40 kHz, insbesondere von etwa 35 kHz, in dem Körperschall detektiert und/oder aus diesem extrahiert werden.
Durch diese Maßnahmen werden solche Stoßimpulse oder Schocktransienten erfasst, welche auf Verschleißerscheinungen, wie zum Beispiel Kugellagerschäden oder dergleichen, hinweisen können und somit zur Bestimmung des Verschleißgrades der Kühleinrichtung beitragen können.
Das Körperschallsignal kann im Bereich der Kühleinrichtung, vorzugsweise an deren Gehäuse aufgenommen werden.
Die Kühleinrichtung kann als Rotary-Stirling-Kühler ausgeführt sein.
In Anspruch 10 ist ein Verfahren zur Überwachung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben betriebenen Kühleinrichtung, insbesondere für einen Infrarotdetektor angegeben, wobei der Verschleißgrad der Kühleinrichtung fortlaufend mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt wird, wobei die wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung charakterisierende Größe fortlaufend mit wenigstens einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, und wobei bei Überschreiten des wenigstens einen Grenzwerts eine Warnmeldung oder dergleichen ausgegeben wird.
Durch diese Maßnahmen kann ein möglicher Ausfall des Kühlers im Betrieb sehr genau vorhergesagt werden. Bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts kann eine Warnmeldung oder dergleichen ausgegeben werden. Sonach ist ein rechtzeitiger Austausch eines defekten Kühlers möglich.
Anspruch 11 betrifft ein Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben betriebenen Kühleinrichtung, insbesondere für einen Infrarotdetektor, umfassend wenigstens einen Körperschallsensor und wenigstens eine mit dem wenigstens einen Körperschallsensor kommunikationsverbundene Signalverarbeitungs- und -auswerteeinheit, welche die von dem wenigstens einen Körperschallsensor aufgenommenen Körperschallsignale als Eingangssignale erhält und welche zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung und/oder Überwachung des Verschleißgrades der Kühleinrichtung eingerichtet ist.
Sonach wird ein integriertes Messsystem zur Bestimmung der Restlaufzeit von Kühleinrichtungen, insbesondere Rotary-Stirling-Kühlern für Infrarotdetektoren angegeben. Das integrierte Messsystem aus Körperschallsensor oder Beschleunigungssensor und Signalverarbeitung ermöglicht eine Detektion und Separation bzw. Extraktion von hochfrequenten Stoßimpulsen im Körperschallsignal der Kühler. Verschleißbedingtes Spiel und lose Teile liefern im Zusammenhang mit den oszillierenden Krafteinwirkungen des Stirling-Kolbenantriebs die kinetische Energie für die Erzeugung von stoßgenerierten Stoßwellen im Kühlergehäuse, deren integrierter Pegel ein eindeutiges Maß für den Verschleißgrad des Kühlers liefert.
Der wenigstens eine Körperschallsensor kann in einem Frequenzbereich von etwa 20 kHz bis etwa 40 kHz, insbesondere von etwa 32 kHz oder 35 kHz, empfindlich sein.
Der wenigstens eine Körperschallsensor kann piezoelektrisch oder mikro-elektro-mechanisch ausgeführt sein.
Herkömmliche Beschleunigungs- oder Körperschallaufnehmer sind typischerweise für Frequenzen von 10 Hz bis 10 kHz empfindlich. Derartige Sensoreinrichtungen sind jedoch in der Regel nicht dazu geeignet, hochfrequente Stoßimpulse bzw. Schocktransienten zu erfassen. Zur Detektion der hochfrequenten Stoßimpulse werden spezielle Körperschallsensoren, welche bei Frequenzen von etwa 20 kHz bis etwa 40 kHz, insbesondere etwa 30 kHz bis etwa 40 kHz, vorzugsweise etwa 32 kHz oder 35 kHz, empfindlich sind, benötigt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische Darstellung einer Anordnung umfassend eine als Rotary-Stirling-Kühler ausgeführte Kühleinrichtung und einen Körperschallsensor; und
3 vereinfachte Schaubilder betreffend die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit der Anordnung aus 2.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmebildgeräts 1 mit einem Infrarotdetektor 2, an welchem zu dessen Kühlung eine als Rotary-Stirling-Kühler ausgebildete mit wenigstens einem Kolben 3a (siehe 2) oder Hubkolben betriebene Kühleinrichtung 3 angeordnet ist. Weitere Bestandteile des Wärmebildgeräts 1 wie beispielsweise eine Optik oder dergleichen sind in 1 nicht dargestellt. Darüber hinaus ist im Bereich der kolbenbetriebenen Kühleinrichtung 3, insbesondere an deren nicht näher dargestelltem Gehäuse, ein Beschleunigungssensor oder Körperschallsensor 4 angeordnet. Der Körperschallsensor 4 ist in einem Frequenzbereich von etwa 20 kHz bis etwa 40 kHz, insbesondere von etwa 32 kHz oder 35 kHz empfindlich und kann piezoelektrisch oder mikro-elektro-mechanisch ausgeführt sein. Mit dem Körperschallsensor 4 kann ein Körperschallsignal im Bereich der Kühleinrichtung 3 vorzugsweise an deren nicht näher dargestellten Gehäuse aufgenommen werden.
Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißgrades der Kühleinrichtung 3 angegeben, wobei während des Betriebs der Kühleinrichtung 3 in von der Kühleinrichtung 3 ausgehenden Körperschallsignalen hochfrequente Schocktransienten oder Stoßimpulse SP(t) (siehe 3) fortlaufend detektiert und/oder aus diesen extrahiert werden, und wobei aus den detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulsen SP(t) fortlaufend wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung 3 charakterisierende Größe bestimmt wird.
Bei der Bestimmung der wenigstens einen den Verschleißgrad der Kühleinrichtung 3 charakterisierenden Größe werden im Wesentlichen oder ausschließlich diejenigen Stoßimpulse SP(t) berücksichtigt, deren Wiederholrate sich bei ω₀ und/oder 2·ω₀ befindet, wobei ω₀ die Umdrehungsfrequenz ist, mit welcher die kolbenbetriebene Kühleinrichtung 3 betrieben wird (siehe auch 2).
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können Stoßimpulse SP(t) in einem Frequenzbereich von etwa 20 kHz bis etwa 40 kHz, insbesondere von etwa 35 kHz in dem Körperschallsignal detektiert und/oder aus diesem extrahiert werden.
Wie aus 1 weiter ersichtlich, ist eine mit dem Körperschallsensor 4 kommunikationsverbundene Signalverarbeitungs- und -auswerteeinheit 5 vorhanden, welche die von dem wenigstens einen Körperschallsensor 4 aufgenommenen Körperschallsignale als Eingangssignale erhält und welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Verschleißgrades der Kühleinrichtung 3 eingerichtet ist. Die Signalverarbeitungs- und -auswerteeinheit 5 kann in das Wärmebildgerät 1 integriert sein. Der Körperschallsensor 4 und die Signalverarbeitungs- und -auswerteeinheit 5 können zusammen ein Messsystem 6 zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Verschleißgrades der Kühleinrichtung 3 bilden, wobei die Signalverarbeitungs- und -auswerteeinheit 5 ferner zur Durchführung eines Verfahrens zur Überwachung des Verschleißgrades der Kühleinrichtung 3 eingerichtet ist, wobei der Verschleißgrad fortlaufend mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Verschleißgrades der Kühleinrichtung 3 bestimmt wird, wobei die wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung 3 charakterisierende Größe fortlaufend mit wenigstens einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, und wobei bei Überschreiten des Grenzwerts eine Warnmeldung oder dergleichen von dem Messsystem 6 ausgegeben wird.
Die wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung 3 charakterisierende Größe kann mittels einer Häufigkeitsverteilung aus einer Anzahl von über einen vorgegebenen Zeitraum detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulsen SP(t) bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung 3 charakterisierende Größe aus einem integrierten Pegel der detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulse SP(t) bestimmt werden.
Zur Bestimmung der wenigstens einen den Verschleißgrad der Kühleinrichtung 3 charakterisierenden Größe kann eine Frequenzanalyse, insbesondere eine diskrete Fourier-Transformation der detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulse SP(t) durchgeführt werden.
In 1 ist der Weg der Signalaufbereitung in der Signalverarbeitungs- und -auswerteeinheit 5 sequentiell dargestellt. Zwischen dem Körperschallsensor 4 und der Signalverarbeitungs- und -auswerteeinheit 5 bzw. einem Hochpassfilter 7 kann ein Signalverstärker 4a geschaltet sein (siehe 2). Die von dem Körperschallsensor 4 erhaltenen Signale werden von dem Hochpassfilter 7 z. B. für Frequenzen von größer als 10 kHz vorgefiltert. Es kann sich hierbei auch um einen Bandpassfilter handeln. Danach werden in einem Schritt S1 die Stoßimpulse SP(t) aus dem vorgefilterten Körperschallsignal demoduliert. Anschließend erfolgt ein Gleichrichten des Körperschallsignals in einem Schritt S2, woraufhin in einem Schritt S3 Hüllkurven (siehe 3) um die Stoßimpulse SP(t) gebildet werden. Danach erfolgt eine Ermittlung der Anzahl der Stoßimpulse SP(t) in einem Schritt S4 und/oder eine gezielte Frequenzanalyse der Stoßimpulseinhüllkurven nach Komponenten bei den Wiederholfrequenzen ω₀ und 2·ω₀ in einem Schritt S5.
2 zeigt die als Rotary-Stirling-Kühler ausgebildete Kühleinrichtung 3, an welcher der Körperschallsensor 4 angeordnet ist, näher. Die Kühleinrichtung 3 weist einen Kolben 3a, ein Pleuel 3b und eine Kurbel 3c auf. Die Rohmesssignale des Körperschallsensors 4 werden von dem Signalverstärker 4a verstärkt.
Die von dem Körperschallsensor 4 bzw. dem Signalverstärker 4a ausgegebene Größe a(t) bezeichnet die im Rohmesssignal des Körperschallsensors 4 vorhandene zeitabhängige Beschleunigung. Diese ergibt sich zu: a(t) = a₁(t) + SP(t), wobei a₁(t) die jedem Hubkolbenantrieb eigene Körperschallschwingung mit ω₀ (primary force) und 2·ω₀ (secondary force) gegeben durch a₁(t) ≈ ω²·[cos(ω·t) + const.·cos(2·ω·t)] und SP(t) die verschleißbedingten Schockpulstransienten oder Stoßimpulse darstellen, die von den vorstehend genannten Schwingungen a₁(t) getrieben werden und daher die entsprechende Repetitionsrate aufweisen (siehe 3).
3 zeigt auf der Basis von synthetischen Messdaten die Verhältnisse bei einer beispielhaften Kühlerdrehfrequenz bzw. Umdrehungsfrequenz von ω₀ = 25 Hz, d. h. mit einer Periodendauer von 40 ms.
Bei den Schaubildern der 3 sind auf der horizontalen Achse die Zeit in s und auf der vertikalen Achse Beschleunigungen (a(t) bzw. SP(t)) in willkürlichen Einheiten aufgetragen. Die im oberen Teil der 3 gezeigte Kurve a(t) weist Schockpulsmodulationen bzw. Stoßimpulse auf.
Im mittleren Teil der 3 sind die Stoßimpulse SP(t) nach der Vorfilterung und der Demodulation in Schritt S1 dargestellt.
Schließlich zeigt der untere Teil der 3 die Stoßimpulse SP(t) als Hüllkurven nach deren Gleichrichtung in Schritt S2 und nach Ausführung des Schritts S3.
Bezugszeichenliste

1: Wärmebildgerät
2: Infrarotdetektor
3: Kühleinrichtung
3a: Kolben
3b: Pleuel
3c: Kurbel
4: Körperschallsensor
4a: Signalverstärker
5: Signalverarbeitungs- und -auswerteeinheit
6: Messsystem
7: Hochpassfilter
SP(t): Stoßimpulse
a(t): zeitabhängige Beschleunigung
S1: Demodulation
S2: Gleichrichten
S3: Bildung von Hüllkurven
S4: Ermitteln der Anzahl der Stoßimpulse
S5: Frequenzanalyse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6889553 B2 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

https://en.wikipedia.org/wiki/Shock_Pulse_Method [0005]

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben (3a) betriebenen Kühleinrichtung (3), insbesondere für einen Infrarotdetektor (2), wobei während des Betriebs der Kühleinrichtung (3) in von der Kühleinrichtung (3) ausgehenden Körperschallsignalen hochfrequente Stoßimpulse (SP(t)) fortlaufend detektiert und/oder aus diesen extrahiert werden, und wobei aus den detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulsen (SP(t)) fortlaufend wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung (3) charakterisierende Größe bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der Bestimmung der wenigstens einen den Verschleißgrad der Kühleinrichtung (3) charakterisierenden Größe im Wesentlichen diejenigen Stoßimpulse (SP(t)) berücksichtigt werden, deren Wiederholrate sich bei ω₀ und/oder 2·ω₀ befindet, wobei ω₀ die Umdrehungsfrequenz ist, mit welcher die Kühleinrichtung (3) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung (3) charakterisierende Größe mittels einer Häufigkeitsverteilung aus einer Anzahl von über einen vorgegebenen Zeitraum detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulsen (SP(t)) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung (3) charakterisierende Größe aus einem integrierten Pegel der detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulse (SP(t)) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zur Bestimmung der wenigstens einen den Verschleißgrad der Kühleinrichtung (3) charakterisierenden Größe eine Frequenzanalyse, insbesondere eine diskrete Fourier-Transformation der detektierten und/oder extrahierten Stoßimpulse (SP(t)) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zur Detektion und/oder Extraktion der Stoßimpulse (SP(t)): – das Körperschallsignal mittels eines Hochpassfilters (7) oder eines Bandpassfilters vorgefiltert wird; – die Stoßimpulse (SP(t)) aus dem Körperschallsignal demoduliert werden; – das Körperschallsignal gleichgerichtet wird; und/oder – Hüllkurven um die Stoßimpulse (SP(t)) gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Stoßimpulse (SP(t)) in einem Frequenzbereich von etwa 20 kHz bis etwa 40 kHz, insbesondere von etwa 35 kHz in dem Körperschallsignal detektiert und/oder aus diesem extrahiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Körperschallsignal im Bereich der Kühleinrichtung (3), vorzugsweise an deren Gehäuse, aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kühleinrichtung (3) als Rotary-Stirling-Kühler ausgeführt ist.
Verfahren zur Überwachung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben (3a) betriebenen Kühleinrichtung (3), insbesondere für einen Infrarotdetektor (2), wobei der Verschleißgrad fortlaufend mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bestimmt wird, wobei die wenigstens eine den Verschleißgrad der Kühleinrichtung (3) charakterisierende Größe fortlaufend mit wenigstens einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, und wobei bei Überschreiten des wenigstens einen Grenzwerts eine Warnmeldung oder dergleichen ausgegeben wird.
Messsystem (6) zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Verschleißgrades einer mit wenigstens einem Kolben (3a) betriebenen Kühleinrichtung (3), insbesondere für einen Infrarotdetektor (2), umfassend wenigstens einen Körperschallsensor (4) und wenigstens eine mit dem wenigstens einen Körperschallsensor (4) kommunikationsverbundene Signalverarbeitungs- und -auswerteeinheit (5), welche die von dem wenigstens einen Körperschallsensor (4) aufgenommenen Körperschallsignale als Eingangssignale erhält und welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.
Messsystem (6) nach Anspruch 11, wobei der wenigstens eine Körperschallsensor (4) in einem Frequenzbereich von etwa 20 kHz bis etwa 40 kHz, insbesondere von etwa 35 kHz empfindlich ist.
Messsystem (6) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der wenigstens eine Körperschallsensor (4) piezoelektrisch oder mikro-elektro-mechanisch ausgeführt ist.