DE60029121T2 - Adaptive detektion der energie hochfrequenter vibrationen - Google Patents

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    • G01MEASURING; TESTING
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft das Sammeln und Analysieren von Vibrationsdaten zu Zwecken der voraussagenden Instandhaltung.
  • Technologischer Hintergrund der Erfindung
  • Es existieren viele gut bekannte Verfahren für das Sammeln von Vibrationsdaten zur Durchführung voraussagender Instandhaltung. Üblicherweise wird bei diesen Verfahren ein mechanischer Vibrationsmesser, wie z.B. ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser, an die zu überwachende Maschine gekoppelt. Der Vibrationsmesser erfasst Vibrationen von der Maschine, und wandelt diese Vibration in ein elektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird von einer geeigneten elektrischen Signalverarbeitung verarbeitet, und aus analoger in digitale Form umgewandelt. Das resultierende Digitalsignal wird zur späteren Analyse gespeichert.
  • Ein solcher üblicher Datenkollektor und ein entsprechendes Verfahren zur Benutzung mit diesem Datenkollektor sind beispielsweise in US-Patentschrift 4,352,293 offenbart. Der Datenkollektor ermittelt eine Quelle ungewöhnlicher Vibration einer Rotationsmaschine, die auf einer Rotationswelle angebracht ist, die auf einem Wellenlager gelagert ist, auf Grundlage des Ergebnisses des Schritts, bei dem das gesamte Wellenvibrationssignal einer Frequenzanalyse (Fourieranalyse) unterzogen wird, um seine Frequenzverteilung zu analysieren, und um die Amplitude des Wellenvibrationssignals und andere Parameter des Wellenvibrationssignals zu analysieren.
  • Die Analyse eines Vibrationssignals von einer Maschine umfasst üblicherweise eines oder beides von: (1) Vergleichen des Signals mit zuvor erfassten Signalen, um eine Abweichung zu ermitteln, die auf eine Abnutzung und einen möglicherweise bevorstehenden Ausfall der Maschine hinweisen würde, und (2) Bilden eines Frequenzspektrums des Vibrationssignals, und Auswerten dieses Spektrums nach Mustern, die auf einen möglichen Ausfall hinweisen. Üblicherweise werden diese Schritte mit Hilfe eines Datenkollektors durchgeführt. Ein Datenkollektor umfasst Analogsignal-Verarbeitungselektronik zum Empfangen eines Vibrationssignals und zum Aufbereiten des Signals, und einen Analog-Digital-Konverter zum digitalen Erfassen des Analogsignals, so dass es gespeichert und analysiert werden kann. Die Signalanalyse kann mit Hilfe des Datenkollektors selbst oder durch Laden gesammelter und digitalisierter Signale von dem Datenkollektor in einen Host-Computer erfolgen, wo die Signalanalyse durchgeführt wird.
  • Üblicherweise weist der analoge Eingang eines Datenkollektors eine Anzahl auswählbarer Analogsignal-Aufbereitungsschaltkreise auf, von denen jeder durch Steuern eines Analogschalters auswählbar ist, um das Element über den Datenkollektor in den Signalweg zu koppeln. Wie in 1 zu sehen, kann ein üblicher Datenkollektor einen ersten Signalaufbereitungsabschnitt aufweisen, wo Analogschalter 12 und 22 benutzt werden können, um ein eingehendes Analogsignal selektiv durch ein Hochpassfilter 14 oder andere Analogsignal-Verarbeitungsblöcke 14' und 14'' zu leiten (diese Blöcke können z.B. Tiefpass- oder Bandpassfilter aufweisen). Außerdem kann ein zweiter Signalaufbereitungsabschnitt in dem Datenkollektor weitere Analogschalter 24 und 31 zum selektiven Koppeln des eingehenden Vibrationssignals durch einen Spitzendetektionsschaltkreis 30 oder einen anderen Analogsignal-Verarbeitungsschaltkreis 30'. Nach diesen Verarbeitungsblöcken kann das Signal weiter aufbereitet und tiefpass gefiltert werden, und dann von dem Analog-Digital- Konverter aus einer analogen in eine digitale Form umgewandelt und in einem Digitalspeicher gespeichert werden.
  • Als ein Beispiel dieser Arten der Analyse, die mit einem Datenkollektor durchgeführt werden, kann eine Rotationsmaschine vorgesehen sein, die Vibrationssignale mit einer Grundfrequenz erzeugt, die der Frequenz der Rotation der Maschine entspricht. Während des normalen Betriebs werden außerdem weitere Vibrationssignale mit höheren Frequenzen erzeugt. Diese Vibrationen mit höherer Frequenz entsprechen dem Zusammenwirken mechanischer Bauteile, während die Maschine rotiert, wie z.B. Bewegungen beweglicher Bauteile in Lagern, Gleitkolben und Nocken, Resonanzen von Maschinenkomponenten, und anderen normalen mechanischen Aktivitäten, welche die Rotation der Maschine begleiten. Wenn allerdings ein Lager oder ein anderes mechanisches System zu versagen beginnt, werden die Bauteile anfangen, unterschiedliche Frequenzmuster zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Lager einen Riss entwickeln, was dazu führt, dass immer dann, wenn Druck auf den Riss im Lager ausgeübt wird, ein „Klicken" auftritt, das als eine Zunahme der Vibration höherer Frequenz in einem Vibrationssignal der Maschine reflektiert wird. Alternativ kann ein gleitendes mechanisches Bauteil zu versagen beginnen, und bei seiner Bewegung in unerwünschter Weise kratzen, was wiederum eine Zunahme der Vibration höherer Frequenz verursacht.
  • Man wird verstehen, dass das Erfassen und Analysieren von Hochfrequenzenergie in einem Vibrationssignal für die voraussagende Instandhaltungsanalyse häufig entscheidend ist. Aus diesem Grund wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um Hochfrequenzpulse oder andere Hochfrequenzinformation in einem Vibrationssignal zu isolieren. Üblicherweise umfassen diese Verfahren außerdem das Erzeugen eines Signals mit niedrigerer Frequenz, das die Hochfrequenzenergie im Ursprungssignal quantifiziert, so dass das Niedrigfrequenzsignal digitalisiert und analysiert werden kann. Mehrere dieser Verfahren sollen im Folgenden erörtert werden:
    Die so genannte „Schockpuls"-Analyse, in den 1970ern entwickelt durch SPM Instrument AB aus Schweden, benutzt einen speziellen Signalumwandler mit einer eingestellten Resonanzfrequenz von 32 kHz. Auf diese Weise ist dieser Signalumwandler am empfindlichsten für „Schockpuls"-Signale auf diesem Frequenzband, die oft auf Lagerdefekte und eine schlechte Schmierung hinweisen. Der Ausgang des Resonanzsignalumwandlers gibt die Energie im Frequenzband des Signalumwandlers wieder und wird benutzt, um einen Messwert auf einer Skala von 1 bis 100 für die Hochfrequenzenergie im Signal zu entwickeln, wobei ein Wert nahe 100 einen Ausfallmodus anzeigt.
  • Das Kurtosis-Verfahren, entwickelt von British Steel und der Universität Southampton in den 1970ern, wendet ein statistisches Verfahren auf isolierte Frequenzbänder an, um statistische Parameter zu entwickeln, welche die Verteilung der Energie des Vibrationssignals auf diesen verschiedenen Frequenzbändern anzeigen. Diese Analyse wird üblicherweise für Bänder von 2,5 bis 5,0 kHz, 5 bis 10 kHz, 10 bis 20 kHz, 20 bis 40 kHz, und 40 bis 80 kHz durchgeführt, und es wird eine Summe der Kurtosis-Parameter für jedes der fünf Bänder erzeugt, um einen Gesamtmesswert des Hochfrequenzgehalts im Signal zu erzeugen.
  • Ein Umhüllungsverfahren wurde von verschiedenen voraussagenden Instandhaltungsunternehmen benutzt, darunter Computational Systems Incorporated, SKF, und Diagnostic Instruments. In diesem Prozess wird das Vibrationssignal gleichgerichtet und tiefpass gefiltert, was dazu führt, dass die Hochfrequenzenergie in dem Signal auf das Basisband demoduliert wird; die Amplitude des resultierenden Signals gibt die Hochfrequenzenergie in dem Signal vor der Demodulation wieder.
  • Ein letztes Verfahren, bekannt als „Stoßimpulsenergie-Detektion" oder alternativ „Peak Vue", wurde von dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung und anderen benutzt, um einen Messwert der Hochfrequenzenergie in einem Vibrationssignal zu erzeugen. 1 zeigt die üblichen Analogschaltkomponenten, die zum Durchführen der Detektion der Stoßimpulsenergie benutzt werden. In 1 ist der Datenkollektor zur Detektion von Stoßimpulsenergie konfiguriert; auf diese Weise wird das elektrische Signal, das von dem Vibrationsmesser empfangen wird, durch Analogschalter 12 an Hochpassfilter 14 geleitet. Wie in 1 sichtbar, würde das Signalumwandlersignal in einer typischen Situation, in der das Stoßimpuls-Verfahren nützlich wäre, ein Niedrigfrequenz-Vibrationssignal enthalten (in 1 als eine sinusförmige Wellenform zu sehen), das mit kurzen Stoßimpulsen von Hochfrequenzvibration 18 überlagert ist. Der Hochpassfilter 14 entfernt die niedrig frequente sinusförmige Wellenform von dem eingehenden Vibrationssignal, was zu einem Signal führt, wie in 1 zu sehen, wobei die Stoßimpulse 18 ein flaches Basislinien-Niedrigfrequenzsignal 20 überlagern.
  • Der Ausgang des Hochpassfilters 14 wird, nachdem er einen zweiten Analogschalter 22 durchlaufen hat, durch Analogschalter 24 an einem abfallenden Spitzenddetektor 30 bereitgestellt. Der Detektor 30 gibt ein Signal aus, das die Spitze-Spitze-Amplitude des Signals wiedergibt, welches er als Eingang empfing. Diese Funktion wird durch eine Kombination aus Widerständen und Kondensatoren mit Operationsverstärker-Schaltungen erreicht, welche nahezu ideale Dioden bildet.
  • Genauer ausgedrückt, umfasst ein erster Abschnitt des Detektors 30 einen Kondensator C1, einen Widerstand R1, und eine Operationsverstärker-Schaltung, die sich wie eine nahezu ideale Diode verhält, und deshalb als Diode D1 bezeichnet wird. Durch die Wirkung von Diode D1 akkumuliert Kondensator C1 bei jeder negativen Spannungsschwankung des Signals, das Detektor 30 zugeführt wird, eine ausreichende Ladung, um eine Spitzenspannung aufzuweisen, die gleich der negativen Spitzenspannung des Eingangssignals ist. Diese Ladung entlädt sich von Kondensator C1 über Widerstand R1, wenn das Eingangssignal über seiner negativen Spitzenamplitude liegt. Die Entladungsrate wird durch die Zeitkonstante bestimmt, die durch Multiplizieren von R1 mit C1 gebildet wird. Üblicherweise wird diese Zeitkonstante so ausgewählt, dass sie sich dem Kehrwert der Grenzfrequenz des Hochpassfilters 14 annähert. Auf diese Weise dringen nur die interessierenden Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz durch den Kondensator C1, und werden dem zweiten Abschnitt von Detektor 30 zugeführt.
  • Der zweite Abschnitt von Detektor 30 umfasst eine zweite Operationsverstärker-Schaltung, die sich wie ein Dämpfer und eine nahezu ideale Diode verhält, und deshalb als Dämpfer B1 und Diode D2 bezeichnet ist. Der Ausgang dieser Operationsverstärker-Schaltung wird einer Parallelverbindung eines Kondensators C2 und eines Widerstands R2 zugeführt. Aufgrund der Anwesenheit von Diode D2 wird der Kondensator C2 mit der Spannung für Widerstand R1 und Diode D1 geladen, wenn diese Spannung höher ist als die gegenwärtige Spannung für Kondensator C2. So lädt sich der Kondensator C2 auf einen Wert auf, der den Spitze-Spitze-Wert des Eingangssignals darstellt, der aus der Summe der Spannung von Kondensator C1, die von dem ersten Abschnitt des Detektors 30 erzeugt wird, und der positiven Spitzenamplitude des Eingangssignals zusammengesetzt ist. Der Kondensator C2 gibt auf diese Weise akkumulierte Ladung über Widerstand R2 ab, mit einer Rate, die von der Zeitkonstante bestimmt wird, die sich durch Multiplizieren von R2 mit C2 ergibt. Diese Zeitkonstante ist normalerweise so ausgewählt, dass sie proportional zu der Wiederholungsdauer der Stoßimpulse in dem Eingangssignal ist.
  • Aufgrund der Langzeitkonstante R2C2 weist der Wellenformausgang von Detektor 30 eine sägezahnförmige Wellenform 32 mit einer großen Niedrigfrequenzkomponente auf. Diese Wellenform kann leicht digitalisiert und mit zuvor aufgezeichneten Vibrationssignalen verglichen und/oder zur Analyse frequenzumgewandelt werden, wie oben beschrieben.
  • Eine den verschiedenen Verfahren zur Detektion von Hochfrequenzenergie inhärente Schwierigkeit ist ihr Mangel an Flexibilität. Bei jedem der oben beschriebenen Verfahren werden spezifizierte Frequenzbändern des eingehenden Vibrationssignals mit Hilfe spezieller Analogschaltkreise isoliert. Wenn verschiedene Anwendungen oder verschiedene Maschinen die Benutzung unterschiedlicher Frequenzbänder erfordern, muss der Datenkollektor redundante Analogschaltkreise enthalten; d.h., der Datenkollektor müsste mehrere Hochpassfilter und mehrere Spitze-Spitze Detektoren enthalten, einen für jedes interessierende Frequenzband. Alternativ können die Filter und Detektoren einstellbar ausgebildet sein, aber dies würde Komplexität erforderlich machen, das heißt, in den Filtern und Detektoren würden Analogschalter benötigt, um zwischen Schaltkomponenten verschiedener Werte auszuwählen, um die Frequenzbänder und Zeitkonstanten des Schaltkreises zu verändern. Dieser Ansatz kann aufgrund der Anzahl der Schalter, die in dem Analogsignalweg vorgesehen sind, auch Rauschprobleme aufweisen.
  • Deshalb werden ein Datenkollektor und ein Datenerfassungsverfahren benötigt, die für die Detektion von Hochfrequenzenergie in einem Signal geeignet sind, und die Benutzung in einer breiten Spanne von Anwendungen ermöglichen.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Gemäß den Grundgedanken der Erfindung wird dieses Bedürfnis durch einen Datenkollektor zur Detektion und Quantifizierung von Hochfrequenzenergie in einem empfangenen Vibrationssignal erreicht, der aufweist einen Analog-Digital-Konverter, welcher das Vibrationssignal in ein digitalisiertes Vibrationssignal bei einer Abtastfrequenz umwandelt, die hoch genug liegt, um auch eine höchste interessierende Frequenz des Vibrationssignals zu reproduzieren, und eine Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung, die das digitalisierte Vibrationssignal empfängt und zuerst Verarbeitungsschritte ausführt, um Hochfrequenzpulse im digitalen Vibrationssignal zu isolieren, und danach die isolierten Hochfrequenzpulse verarbeitet, um den Energiegehalt der isolierten Hochfrequenzpulse zu quantifizieren, wobei als Teil der Quantifizierung des Energiegehalts der Hochfrequenzpulse die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung eine maximale Spitze-Spitze-Amplitude des digitalisierten Vibrationssignals detektiert, und wobei die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung eine Frequenzumwandlung an dem maximalen Spitze-Spitze-Wert durchführt, um ein Spektrum für den maximalen Spitze-Spitze-Wert zu erzeugen.
  • Gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung wird das Vibrationssignal von einem Analog-Digital-Konverter bei einer Abtastfrequenz digitalisiert, die ausreicht, um auch eine höchste interessierende Frequenz des Eingangssignals zu reproduzieren. Dann führt die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung für das resultierende Digitalsignal eine Hochfrequenzpulsisolation und Energiequantifizierung durch.
  • In der beschriebenen Ausführungsform führt die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung eine Amplitudenerfassung durch, indem eine Spitze-Spitze-Amplitude des empfangenen Vibrationssignals erfasst wird. Genauer ausgedrückt, vergleicht die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung das Digitalsignal mit einem negativen Höchstwert, und wenn das Signal den negativen Höchstwert überschreitet, wird der negative Höchstwert aktualisiert, um mit dem Digitalsignal gleichgesetzt zu werden. Dann vergleicht die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung einen Spitze-Spitze-Höchstwert mit der Differenz zwischen dem Digitalsignal und dem negativen Höchstwert, und wenn die Differenz größer ist, wird der Spitze-Spitze-Höchstwert aktualisiert. Die Größe des Spitze-Spitze-Höchstwerts und des negativen Höchstwertes wird regelmäßig durch einen Abfallfaktor reduziert, so dass der negative Höchstwert und der Spitze-Spitze-Höchstwert im Laufe der Zeit abnehmen.
  • In dieser beschriebenen Ausführungsform umfasst der Spitze-Spitze-Höchstwert ein digitales spitzenerfasstes Ausgangssignal, das als eine Wiedergabe des Hochfrequenzgehalts des Vibrationssignals gespeichert und/oder einem Nutzer angezeigt werden kann. Außerdem führt die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung auch eine Frequenzumwandlung (z.B. als Fast- Fourier-Transformation) des Spitze-Spitze-Höchstwerts durch, um ein Spektrum für den Spitze-Spitze-Höchstwert zum Speichern und/oder Anzeigen an einen Nutzer zu erhalten.
  • Diese digitale Verfahrensweise zur Hochfrequenzanalyse erzeugt ein resultierendes spitzenerfasstes Ausgangssignal, das leicht zu denjenigen in Analogie gebracht werden kann, die bei der Benutzung von Analogschaltungen in bekannten Datenkollektoren erzeugt werden. Entsprechend können Nutzer, die bewandert in der Analyse von spitzenerfassten Wellenformen sind, die von Datenkollektoren des Stands der Technik erzeugt werden, dieses Wissen leicht auf das digitale spitzenerfasste Ausgangssignal anwenden, das gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
  • Es ist ein signifikanter Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass die benutzten Abfallfaktoren, die zum Berechnen des Spitze-Spitze-Höchstwerts und des negativen Höchstwerts benutzt werden, durch die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung bestimmt werden, und leicht geändert werden können. Auf diese Weise kann eine Hochfrequenzverarbeitung, die durch die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung durchgeführt wird, leicht auf die jeweiligen Frequenzcharakteristika der Maschine angewandt werden, die für die voraussagende Instandhaltung analysiert wird. Wichtig ist, dass die Anpassung ohne Modifizierung der Analogschaltungen des Datenkollektors erfolgt.
  • In der beschriebenen Ausführungsform nimmt die Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung die Form eines softwareprogrammierbaren Prozessors an, der einen softwaredefinierten Signalverarbeitungsprozess ausführt, um die oben beschriebenen Verfahren zu implementieren. In dieser Ausführungsform wird die Anpassung von Parametern weiter vereinfacht, indem der softwaredefinierte Prozess angepasst wird, um diese Parameter von einem Speicherort zu erhalten, und es einem Nutzer zu erlauben, diese Parameter nach Wunsch zu festzulegen.
  • Die oben genannten sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die begleitenden Figuren und deren Beschreibung verdeutlicht.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Die begleitenden Figuren, die in die Beschreibung aufgenommen und ein Teil derselben sind, zeigen Ausführungsformen der Erfindung, und dienen, zusammen mit der oben angeführten allgemeinen Beschreiben der Erfindung und der folgenden genauen Beschreibung der Ausführungsformen, zur Erläuterung der Grundgedanken der Erfindung.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines üblichen Datenkollektors mit Stoßimpuls-Analogsignal-Verarbeitungsschaltungen;
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Datenkollektors gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zum Durchführen einer Digitalsignalverarbeitung von Hochfrequenzenergie in einem Vibrationssignal;
  • 3 ist ein Prozessdiagramm, das die Verarbeitungsschritte erläutert, die bei der Digitalsignalverarbeitung aus 2 durchgeführt werden; und
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm für Operationen, die von der Digitalsignalverarbeitung nach Anspruch 2 beim Verarbeiten von Hochfrequenzenergie in einem Vibrationssignal gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
  • Genaue Beschreibung einzelner Ausführungsformen
  • Bezug nehmend auf 2 kann ein Datenkollektor 40 gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Funktionsblöcke des Datenkollektors sind in 2 gezeigt, um die Beschreibung der Operationen zu unterstützen, die von der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind. Man wird jedoch verstehen, dass ein Datenkollektor, der zur Ausführung der Grundgedanken der Erfindung geeignet ist, viele Formen annehmen kann. In einer Ausführungsform umfasst ein geeigneter Datenkollektor einen Datenkollektor, der bei dem Inhaber der vorliegenden Erfindung unter der Modellbezeichnung dataPAC 1500 erhältlich ist. Ein anderer geeigneter Datenkollektor ist in US-Patentschrift 5,633,811 offenbart, die an Canada et al. erteilt ist und Computational Systems Incorporated gehört. Alternativ ist ein anderer geeigneter Datenkollektor ein Palmtop-Computer mit einer Audioschnittstellenkarte zum Empfangen digitaler Vibrationsdaten, wie offenbart in US-Patentschrift 5,808,903, die an Schiltz erteilt ist und dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung gehört.
  • Unabhängig von der Ausführung des benutzten Datenkollektors umfasst der Datenkollektor Analogsignal-Verarbeitungsschaltkreise 42 zum Empfangen eines Signals von einem Vibrationsmesser, wie z.B. einem piezoelektrischen Beschleunigungsmesser, und zum Aufbereiten dieses Signals zum Erfassen und Umwandeln in ein digitales Format. Zu den Operationen, die von den Schaltkreisen 42 durchgeführt werden, können Verstärkungs- und Offset-Korrektur sowie diverse Filteroperationen zählen, sowie Tiefpassfilterung für das Anti-Aliasing.
  • Ein Analog-Digital-(A/D)-Konverter 44 empfängt den Ausgang der Signalverarbeitungsschaltkreise 42 und wandelt das Analogsignal in eine digitalisierte Form um. Der A/D-Konverter 44 ist ein hoch auflösender Datenwandler mit hoher Abtastfrequenz, der dazu programmiert ist, sein analoges Eingangssignal mit einer Abtastfrequenz zu erfassen, die wenigstens das Doppelte der interessierenden Höchstfrequenz in dem Vibrationssignal beträgt. Ein für diesen Zweck geeigneter A/D-Konverter wird von Burr-Brown als Bauteil Nr. DSP 101 oder DSP 102 vertrieben.
  • Das digitalisierte Vibrationssignal, das von dem A/D-Konverter 44 erzeugt wird, wird an einen Digitalsignalprozessor 46 bereitgestellt. Der Digitalsignalprozessor 46 kann einen speziellen Digitalsignalprozessor aufweisen, der unter Steuerung geeigneter Software arbeitet, einen Mehrzweck-Mikroprozessor, der unter Steuerung geeigneter Software arbeitet, oder einen diskreten Logikschaltkreis zum Verarbeiten von Digitalsignalen in der unten beschriebenen Weise. Jede dieser Ausführungsformen liegt innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wobei sich jedoch die nachfolgende Beschreibung auf Ausführungsformen der Erfindung konzentrieren wird, bei denen der Digitalsignalprozessor 46 ein programmierbarer Schaltkreis ist, der unter Steuerung von Software arbeitet.
  • Der Prozessor 46 ist an eine Tastatur und ein Display 48 gekoppelt, um mit einem Nutzer des Datenkollektors 40 zu interagieren. Tastatur und Display können die Tastatur und den Display umfassen, die in einem Laptop-Computer enthalten sind, oder die Touchscreen, die in einem Palmtop-Computer enthalten ist, oder einen maßgefertigten Display und ihn umgebende Funktionstasten an einem speziellen Datenkollektor.
  • Der Prozessor 46 ist außerdem gekoppelt an eine Speichervorrichtung 50 zum Speichern von Digitaldaten, einschließlich (wobei der Prozessor 46 ein programmierbarer Schaltkreis ist) Software zum Betreiben des Prozessors, um die Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen, sowie von gespeicherten digitalisierten Vibrationssignalen und/oder verarbeiteter Versionen derselben.
  • Die Speichervorrichtung 50 und der Prozessor 46, oder eine/r von diesen, kann optional über eine Host-Schnittstellenschaltung 52 gekoppelt sein, um gespeicherte Daten von der Speichervorrichtung 50 an einen Host-Computer 54 bereitzustellen. Der Host-Computer 54 kann Software zum Auswerten oder Archivieren von Digitalsignalen enthalten, die von dem Datenkollektor 40 gespeichert werden. In einer solchen Ausführungsform können einige oder alle Analyseschritte, die im Zusammenhang mit 3 beschrieben werden, in einem Host-Computer an Digitaldaten durchgeführt werden, die von dem Datenkollektor 40 gespeichert werden. Alternativ kann der Datenkollektor 40 ausreichend Verarbeitungsleistung aufweisen, um Digitalsignale, die von dem Datenkollektor erfasst werden, vollständig zu verarbeiten und zu archivieren, wobei in diesem Fall die Host-Schnittstelle 52 und der Host-Computer 54 nicht benötigt werden. Obwohl beide Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, konzentriert sich die nachfolgende Beschreibung auf Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Digitalsignalprozessor 46 ein programmierbarer Schaltkreis ist, der unter Steuerung von Software arbeitet.
  • Die Host-Schnittstelle 52 kann verschiedene Formen annehmen, darunter die einer seriellen Schnittstelle wie z.B. RS-232 oder USB, gekoppelt an einen PC, ein Ethernet oder eine andere Netzwerkverbindung, die über Netzwerkkabel, eine Parallelanschluss-Verbindung oder andere geeignete Formen angeschlossen ist. Außerdem kann der Host-Computer einen Palmtop, Laptop oder Desktop-PC umfassen, oder einen Mono- oder Multiprozessorserver.
  • Bezug nehmend auf 3 sollen nun die Schritte erläutert werden, die von dem Datenkollektor und/oder Host-Computer aus 2 gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Ein digitalisiertes Vibrationssignal 59, das von dem A/D-Konverter 44 an den Digitalsignalprozessor 46 bereitgestellt wird, und das ein guter Kandidat für eine Hochfrequenzverarbeitung ist, ist in 3 gezeigt. Dieses Signal 59 umfasst ein Niedrigfrequenz-Vibrationssignal (in 3 als sinusförmige Wellenform 16 zu sehen), das von kurzen Impulsstößen von Hochfrequenzvibration 18 überlagert ist.
  • Der Digitalsignalprozessor 46 führt eine erste Programmroutine zum Filtern und optionalen Dezimieren des digitalisierten Signals durch. Genauer ausgedrückt, führt der Prozessor 46 eine Programmroutine zur Digitalsignalverarbeitung an dem empfangenen Digitalsignal durch, die ein Tiefpass- oder Bandpassfilter implementiert. Wie unter 60 in 3 gezeigt, kann diese Filterroutine auf gespeicherte Parameter ansprechen, die für die Software in Prozessor 46 verfügbar sind, um ein gewünschtes interessierendes Frequenzband auszuwählen: z.B. kann das Filter ein Bandpassfilter mit einer niedrigeren Grenzfrequenz sein, die aus 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz und 5 kHz auswählbar ist, und einer oberen Grenzfrequenz von 65 kHz. Für unterschiedliche Anwendungen können auch andere Frequenzbänder benutzt werden. Prinzipiell muss die untere Grenzfrequenz über der Grundvibrationsfrequenz der Maschine liegen, die durch das sinusförmige Niedrigfrequenzsignal 16 wiedergegeben wird, das von dem Digitalsignalprozessor 46 empfangen wird. Die obere Grenzfrequenz muss eine ausreichend hohe Frequenz sein, um es den kurzen Impulsstößen 18 des Hochfrequenzsignals zu erlauben, mit minimaler Abschwächung oder Verzerrung durchgeleitet zu werden. Die obere Grenzfrequenz ist auch durch das analoge Anti-Aliasing-Filtern begrenzt, das an dem Signal vor der A/D-Umwandlung vorgenommen wird. In der dargestellten Ausführungsform liegt die obere Grenzfrequenz bei 65 kHz.
  • Das Bandpassfiltern, das von Prozessor 46 durchgeführt wird, entfernt die sinusförmige Niedrigfrequenz-Wellenform 16 aus dem eingehenden Vibrationssignal, und lässt die Hochfrequenz-Impulsstöße 18 durch, was zu einem Signal 61 führt, wie in 3 sichtbar, bei dem die Impulsstöße 18 ein flaches Niedrigfrequenz-Basisliniensignal 20 überlagern.
  • Indem so die Hochfrequenz-Impulsstöße durch Bandpassfilterung isoliert wurden, führt der Prozessor 46 in einem zweiten Verarbeitungsschritt eine Digitalsignal-Verarbeitungsroutine aus, die im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 genauer beschrieben werden soll, um ein Spitze-Spitze erfasstes Signal zu erzeugen. Die Verarbeitungsroutine für das Spitze-Spitze-Erfassungssignal enthält Zeitkonstanten, die dazu führen, dass die resultierende Wellenform eine sägezahnartige Wellenform 32 mit einer großen Niedrigfrequenzkomponente aufweist.
  • Diese sägezahnförmige Digitalsignalwellenform entspricht dem Analogsignal, das mit Hilfe analoger Schaltungen bekannter Datenkollektoren erzeugt wird. Demgemäß kann es in entsprechender Weise durch Anzeigen seiner mittleren Amplitude oder Zeitwellenform verarbeitet werden, wie unter 62 oder 64 in 3 gezeigt, oder durch Ausführen einer Fast-Fourier-Transformation, oder anderer Frequenzumwandlungen, und durch Anzeigen des Energiespektrums für das Signal, wie unter 66 in 3 gezeigt. Nutzer, die bewandert sind in der Analyse von spitzenerfassten Wellenformen, die von Datenkollektoren des Standes der Technik erzeugt werden, und in dem Erscheinungsbild ihrer Amplitude, Zeit- und Frequenzdomäne, können dieses Wissen leicht auf das spitzenerfasste digitale Ausgangssignal anwenden, das gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, um eine voraussagende Instandhaltungsanalyse durchzuführen.
  • Bezug nehmend auf 4 kann der Prozess, der von dem Digitalsignalprozessor 46 beim Verarbeiten eines Vibrationssignals in Reaktion auf Nutzer-Input durchgeführt wird, genauer beschrieben werden. In einem ersten Schritt 70 legt ein Nutzer des Systems Bandpassfrequenzen für die digitale Bandpassfilterung fest, die unter 60 in 3 gezeigt sind. Genauer ausgedrückt, legt der Nutzer eine untere Grenzfrequenz fest, z.B. durch Auswählen von einem Wert aus 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz oder 5 kHz, und wählt optional eine obere Grenzfrequenz. In Schritt 70 legt der Nutzer auch die erwartete Frequenz fD fest, bei der wahrscheinlich ein Defektsignal sichtbar wird, und die Anzahl der Harmonischen, n, dieser erwarteten Frequenz, die für Anzeige und Analyse interessant sind. Die obere Grenzfrequenz muss, wenn sie durch den Nutzer festgelegt wird, hoch genug sein, um alle kurzen Impulsstöße 18 durchzulassen, und eine Bestätigung hierzu kann in Schritt 70 enthalten sein.
  • In einem folgenden Schritt 72 wird die vom Nutzer bereitgestellte Information benutzt, um Parameter für die digitale Verarbeitung zu berechnen, die in den nachfolgenden Prozessen durchgeführt wird. Genauer ausgedrückt, enthalten diese Parameter eine Zeitkonstante τ1 und eine zweite Zeitkonstante τ2. Die Zeitkonstante τ1 wird als 0,000324 Sekunden berechnet, wenn der Nutzer in Schritt 70 eine untere Bandpass-Grenzfrequenz von 2 kHz oder 5 kHz festlegt, und τ1 wird als 0,0069 berechnet, wenn der Nutzer in Schritt 70 eine untere Bandpass-Grenzfrequenz von oder unter 1 kHz festlegt. Die Zeitkonstante τ2 wird wie folgt berechnet:
    2,07/(2 · π · tD) oder 2,07 · n/(2 · π · fmax).
  • Wie man verstehen wird, stellt die erste Zeitkonstante τ2 der ersten Formel eine geeignete Abfallrate auf, um die gewünschte Defektfrequenz fD nahe der maximalen Amplitude anzuzeigen, während die Zeitkonstante τ2 der zweiten Formel sicherstellt, dass n Harmonische der Defektfrequenz fD angezeigt werden, wobei fmax die Höchstfrequenz ist, die von dem A/D-Konverter erfasst wird.
  • Nach Berechnen dieser Parameter in Schritt 72 beginnt die digitale Verarbeitung. Zunächst werden in Schritt 74 Werte für das negative Spitzensample und den Spitze-Spitze-Höchstwert auf null initialisiert. Dann wird in Schritt 76 das digitalisierte Vibrationssignal von dem A/D-Konverter 44 empfangen. Das Signal wird in Schritt 78 bandpassgefiltert, indem auf die in Schritt 70 festgelegten Frequenzen der Bandpassfilteralgorithmus angewandt wird. Der resultierende gefilterte Strom von Samples wird von einem Algorithmus zur Spitzendetektion empfangen. In Schritt 80 wird ein Sample empfangen und in einer Schleife, die aus den Schritten 82, 84, 86, 88, 90 und 92 besteht, verarbeitet. Anschließend wird in Schritt 96 ein folgendes Sample empfangen, und die Verarbeitung kehrt zurück zu Schritt 82, um das neue Sample zu verarbeiten.
  • Im ersten Schritt 82 der oben genannten Schleife wird das aktuelle Sample ausgewertet, um zu bestimmen, ob es negativer ist als das gespeicherte negative Spitzensample. Wenn ja, wird in Schritt 84 das negative Spitzensample durch den aktuellen Samplewert ersetzt. Auf diese Weise weist das negative Spitzensample stets das negativste Sample auf, das zuvor beobachtet wurde, oder eine reduzierte Version desselben.
  • Wenn das aktuelle Sample in Schritt 82 nicht negativer als das negative Spitzensample ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt 86 fort, wobei die Differenz zwischen dem aktuellen Sample und dem negativen Spitzensample berechnet wird, und mit dem gespeicherten reduzierten Spitze-Spitze-Höchstwert verglichen wird. Wenn die aktuelle Differenz höher ist als der gespeicherte reduzierte Spitze-Spitze-Höchstwert, wird in Schritt 88 der gespeicherte reduzierte Spitze-Spitze-Höchstwert durch die aktuelle Differenz ersetzt. Auf diese Weise gibt der gespeicherte reduzierte maximale Spitze-Spitze-Höchstwert stets den höchsten reduzierten Spitze-Spitze-Wert der eingehenden Samples wieder, der bis zu diesem Punkt beobachtet wurde.
  • Nach Schritt 84 oder 88, oder unmittelbar nach Schritt 86, wenn die aktuelle Differenz unter dem gespeicherten Spitze-Spitze-Höchstwert liegt, fährt die Verarbeitung mit Schritt 90 und 92 fort, wobei Schritte unternommen werden, um die Abfallzeitkonstanten τ1 und τ2 auf den gespeicherten negativen Spitzenwert und den Spitze-Spitze-Höchstwert anzuwenden. Genauer ausgedrückt, wird in Schritt 90 das negative Spitzensample multipliziert mit folgendem Faktor:
    exp(–T/τ1),
    wobei exp() die natürliche Exponentialoperation darstellt, und T die Zeitdauer zwischen den digitalen Samples ist; in Schritt 92 wird der Spitze-Spitze-Höchstwert multipliziert mit einem Faktor
    exp(–T/τ2).
  • Man wird verstehen, dass diese Operationen dazu führen können, dass der negative Höchstwert und der Spitze-Spitze-Höchstwert im Laufe der Zeit mit einer exponentiellen Abfallkennlinie mit den Zeitkonstanten τ1 bzw. τ2 abfallen.
  • Nach Schritt 92 werden, neben dem Empfangen eines neuen Samplewerts in Schritt 96, andere Operationen an dem berechneten Wert für den Spitze-Spitze-Höchstwert durchgeführt. Genauer ausgedrückt, wird in Schritt 94 der reduzierte Spitze-Spitze-Höchstwert, der in den vorangehenden Schritten berechnet wurde, an nachfolgende Prozesse bereitgestellt, die eine Stoßimpulsenergie-Zeitwellenform anzeigen, oder eine Fast-Fourier-Transformation des reduzierten Spitze-Spitze-Höchstwerts berechnen, um eine spektrale Anzeige zu erzeugen. Die resultierenden zeitlichen und spektralen Darstellungen entsprechen denjenigen, die von Instrumenten des Standes der Technik unter Benutzung ausschließlich analoger Schaltungen zur Detektion von Stoßimpulsenergie erzeugt werden, und können so leicht von Personen angewandt werden, die erfahren sind in der Benutzung von Schaltungen zur Detektion von Stoßimpulsenergie des Stands der Technik.
  • Der reduzierte Spitze-Spitze-Höchstwert wird auch in Schritt 98 benutzt, um einen „Gesamt"-Stoßimpulsenergiewert zu erzeugen, entsprechend demjenigen, der von einigen Datenkollektoren des Stands der Technik erzeugt wird. Bei Datenkollektoren des Standes der Technik, die von dem Inhaber der vorliegenden Erfindung vertrieben werden, wird der „Gesamt"-Stoßimpulsenergiewert durch einen analogen Stoßimpulsenergie-Schaltkreis erzeugt. In diesem Schaltkreis beträgt die Zeitkonstante des RC-Filters, das durch Kondensator C2 und Widerstand R2 aus 1 gebildet ist, 0,03 Sekunden. Der Ausgang des Schaltkreises zur Stoßimpulsdetektion wird dann durch ein Tiefpassfilter geführt, das eine Grenzfrequenz von 0,1 Hz aufweist. Der resultierende Wert, der im Wesentlichen ein Gleichspannungswert ist, zeigt die „Gesamt"-Energie der Stoßimpulse in dem Eingangssignal an. Um ein entsprechendes Signal mit Hilfe der vorliegenden Erfindung zu erzeugen, wird eine Kompensation durchgeführt, um die Zeitkonstante τ2 zu korrigieren: genauer ausgedrückt, wird τ2 so korrigiert, dass sie nicht weniger als 0,03 Sekunden beträgt. Um dies zu erreichen, wird, wenn τ2 unter 0,03 Sekunden liegt, in Schritt 98 der Spitze-Spitze-Höchstwert mit einem Kompensationsfaktor multipliziert, der gleich
    exp(–T(0,03 – τ2))
    ist.
  • Die kombinierte Wirkung dieses Kompensationsfaktors und des Faktors, der in Schritt 92 benutzt wird, entspricht dem Multiplizieren des Spitze-Spitze-Höchstwerts mit einem Faktor von exp(–T/0,03). Wenn also der Wert von τ2 unter 0,03 Sekunden liegt, passt der kompensatorische Schritt 98 den Spitze-Spitze-Höchstwert an, um eine τ2 von 0,03 Sekunden zu simulieren.
  • Nach der Durchführung der Kompensation aus Schritt 98 werden in Schritt 100 die resultierenden Spitze-Spitze-Höchstwertsample einem digitalen Tiefpassfilterprozess zugeführt, der eine Grenzfrequenz von 0,1 Hz aufweist. Dies entspricht der Tiefpassfilterung, die benutzt wird, um die „Gesamt"-Stoßimpulsenergiewerte bei Datenkollektoren des Stands der Technik zu berechnen. Dann werden die resultierenden tiefpass gefilterten Samples als ein Gleichspannungswert angezeigt, um die „Gesamt"-Stoßimpulsenergie in dem empfangenen Vibrationssignal anzuzeigen. Dieser „Gesamt"-Wert entspricht in einfacher Weise denjenigen, die von Datenkollektoren des Stands der Technik erzeugt werden, und kann deshalb leicht von Personen benutzt werden, die bewandert sind in entsprechenden Werten, die von Datenkollektoren erzeugt werden, die analoge Funktionen zur Spitzenerfassung aufweisen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung durch eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen erläutert wurde, und obwohl diese Ausführungsformen relativ detailliert beschrieben wurden, beabsichtigen die Anmelder nicht, den Umfang der beiliegenden Ansprüche zu beschränken oder in irgendeiner Weise einzugrenzen. Weitere Vorteile und Modifikationen werden für Fachleute offensichtlich sein. Die Erfindung ist in ihren weiter gefassten Aspekten deshalb nicht auf die spezifischen Details, die repräsentativen Vorrichtungen und das repräsentative Verfahren sowie das gezeigte erläuternde Beispiel beschränkt. Entsprechend können Abweichungen von diesen Details erfolgen, ohne von dem Umfang des allgemeinen erfinderischen Konzepts des Anmelders abzuweichen, der in den Ansprüchen definiert ist.

Claims (25)

  1. Datenkollektor (40) für die Detektion und Quantifizierung von Hochfrequenzenergie aus einem empfangenen Vibrationssignal (59), der folgendes aufweist: – einen Analog-Digital-Konverter (44), welcher das Vibrationssignal in ein digitalisiertes Vibrationssignal (59) umwandelt, bei einer Abtastfrequenz, die hoch genug liegt, um auch eine höchste interessierende Frequenz des Vibrationssignals zu reproduzieren, und – eine Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46), die das digitalisierte Vibrationssignal (59) empfängt und zuerst Verarbeitungsschritte ausführt, um Hochfrequenzpulse (18) im digitalen Vibrationssignal (59) zu isolieren und danach die isolierten Hochfrequenzpulse (18) verarbeitet, um den Energiegehalt der isolierten Hochfrequenzpulse (18) zu quantifizieren; – wobei als Teil der Quantifizierung des Energiegehalts der Hochfrequenzpulse (18) die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) eine maximale Spitze-Spitze Amplitude des digitalisierten Vibrationssignals (59) detektiert; und – wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) eine Frequenzumwandlung an dem maximalen Spitze-Spitze Wert durchführt, um ein Spektrum für den maximalen Spitze-Spitze Wert zu erzeugen.
  2. Datenkollektor (40) nach Anspruch 1, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) eine Spitz-Spitze Amplitude des digitalisierten Vibrationssignals (59) detektiert, durch Vergleich eines aktuellen Sample des digitalisierten Vibrationssignals (59) mit einem Höchstwert, und wenn die Abweichung des aktuellen Sample vom Nullwert diesen Höchstwert überschreitet, dann wird die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) diesen Höchstwert aktualisieren und dem aktuellen Sample gleichsetzen.
  3. Datenkollektor (40) nach Anspruch 2, wobei der Höchstwert ein negativer Höchstwert ist und die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) eine Spitze-Spitze Amplitude des digitalisierten Vibrationssignals (59) detektiert, durch Vergleich eines maximalen Spitze-Spitze Wertes mit der Differenz aus dem aktuellen Sample und dem negativen Höchstwert, und wenn diese Differenz größer ist, der maximale Spitze-Spitze Wert aktualisiert wird.
  4. Datenkollektor (40) nach Anspruch 2, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) den Höchstwert des digitalisierten Vibrationssignals (59) periodisch um einen Faktor reduziert, so dass der Höchstwert mit der Zeit abnimmt.
  5. Datenkollektor (40) nach Anspruch 4, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) auf ein Benutzer Input reagiert, um den Faktor zu ändern, wodurch die Quantifizierung des Hochfrequenz-Energiegehalts durch die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) an die Frequenzcharakteristika des Vibrationssignals angepasst werden kann.
  6. Datenkollektor (40) nach Anspruch 5, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) einen Software programmierbaren Prozessor aufweist, der einen Software definierten Signalverarbeitungsprozess durchführt, wobei dieser durch Software definierte Prozess so angepasst ist, dass der Faktor aus einem Speicherplatz (50) erlangt wird und dass einem Benutzer erlaubt ist den Faktor zu definieren und in dem Speicherplatz (50) zu speichern.
  7. Datenkollektor (40) nach Anspruch 1, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) periodisch die maximale Spitze-Spitze Amplitude des digitalisierten Vibrationssignals (59) um einen Faktor reduziert, so dass die genannte maximale Spitze-Spitze Amplitude mit der Zeit abnimmt.
  8. Datenkollektor (40) nach Anspruch 7, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) auf ein Benutzer Input reagiert, um den Faktor zu ändern, wodurch die Quantifizierung des Hochfrequenz-Energiegehalts durch den Digital-Signal-Prozessor (46) an die Frequenzcharakteristika des Vibrationssignals angepasst werden kann.
  9. Datenkollektor (40) nach Anspruch 8, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) einen Software programmierbaren Prozessor aufweist, der einen Software definierten Signalverarbeitungsprozess durchführt, wobei dieser durch Software definierte Prozess so angepasst ist, dass der Faktor aus einem Speicherplatz (50) erlangt wird und dass einem Benutzer erlaubt ist den Faktor zu definieren und in dem Speicherplatz (50) zu speichern.
  10. Datenkollektor (40) nach Anspruch 1, welcher zusätzlich eine Speichervorrichtung (50) aufweist, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) den maximalen Spitze-Spitze Wert in der Speichervorrichtung (50) speichert.
  11. Datenkollektor (40) nach Anspruch 1, der zusätzlich ein Display (48) aufweist, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) den maximalen Spitze-Spitze Wert auf dem Display (48) anzeigt.
  12. Datenkollektor (40) nach Anspruch 1, wobei die Frequenzumwandlung eine Fast-Fourier-Transformation ist.
  13. Datenkollektor (40) nach Anspruch 1, wobei die Digital-Signal-Verarbeitungs-Schaltung (46) einen Software programmierbaren Prozessor aufweist, der einen Software definierten Signalverarbeitungsprozess ausführt.
  14. Verfahren zur Detektion und Quantifizierung von Hochfrequenzenergie aus einem empfangenen Vibrationssignal, welches Verfahren aufweist: a) Umwandeln des Vibrationssignals in ein digitalisiertes Signal (59) bei einer Abtastfrequenz, die genügend hoch ist, um auch die höchste interessierende Frequenz des Vibrationssignals zu reproduzieren, b) Empfangen des digitalisierten Vibrationssignals (59), c) Isolieren von Hochfrequenzpulsen (18) in dem digitalisierten Vibrationssignal (59), und danach d) Verarbeiten der isolierten Hochfrequenzpulse (18) zum Quantifizieren des Energiegehalts der isolierten Hochfrequenzpulse (18), wobei das Quantifizieren des Energiegehalts der isolierten Hochfrequenzpulse (18) eine Detektion einer maximalen Spitze-Spitze Amplitude des digitalisierten Vibrationssignals (59) und eine Durchführung einer Frequenzumwandlung an dem maximalen Spitze-Spitze Wert aufweist, um ein Spektrum für den maximalen Spitze-Spitze Wert zu erzeugen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Detektion einer Spitze-Spitze-Amplitude des digitalisierten Vibrationssignals (59) einen Vergleich eines aktuellen Sample des digitalisierten Vibrationssignals (59) mit einem Höchstwert aufweist und, wenn die Abweichung des aktuellen Sample vom Nullwert den Höchstwert überschreitet, der Höchstwert aktualisiert und dem aktuellen Sample gleichgesetzt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Höchstwert ein negativer Höchstwert ist und eine Spitze-Spitze Amplitude des digitalisierten Vibrationssignals (59) durch Vergleich eines maximalen Spitze-Spitze Wertes mit der Differenz aus dem aktuellen Sample und dem negativen Höchstwert detektiert wird, und wenn diese Differenz größer ist, der maximale Spitze-Spitze Wert aktualisiert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, das weiterhin eine periodische Reduzierung des Höchstwertes des Vibrationssignals um einen Faktor aufweist, so dass der Höchstwert mit der Zeit abnimmt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, das weiterhin ein Reagieren auf eine Benutzer Eingabe zur Änderung des Faktors aufweist, wodurch die Quantifizierung des Hochfrequenzenergiegehalts an Frequenzcharakteristika des digitalisierten Vibrationssignals (59) angepasst werden kann.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin aufweist: Erlangen des Faktors aus einem Speicherplatz (50); und einem Benutzer Erlauben den Faktor zu definieren und in dem Speicher (50) zu speichern.
  20. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner ein periodisches Reduzieren der maximalen Spitze-Spitze Amplitude des digitalisierten Vibrationssignals (59) um einen Faktor aufweist, so dass die maximale Spitze-Spitze Amplitude mit der Zeit abnimmt.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, welches ferner ein Reagieren auf eine Benutzer Eingabe zum Ändern des Faktors aufweist, wodurch die Quantifizierung der Hochfrequenzenergie an Frequenzcharakteristika des Vibrationssignals angepasst werden kann.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, welches ferner aufweist: Erlangen des Faktors aus einem Speicherplatz (50); und einem Benutzer Erlauben den Faktor zu definieren und in dem Speicherplatz (50) zu speichern.
  23. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner das Speichern des maximalen Spitze-Spitze Wertes in einer Speichervorrichtung (50) aufweist.
  24. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner das Anzeigen (48) des maximalen Spitze-Spitze Wertes auf einem Display aufweist.
  25. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Frequenzumwandlung eine Fast-Fourier-Transformation ist.
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