EA024339B1 - Аппарат для анализа состояния машины, имеющей вращающуюся часть - Google Patents

Abstract

В изобретении представлен способ функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью (f) вращения, содержащий этапы, на которых принимают первый цифровой сигнал (S, SS), зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части; анализируют первый цифровой сигнал (S, S, S), чтобы детектировать значения (А) пиковой амплитуды в течение конечного периода (Т) времени, соответствующего определенному количеству (R) оборотов вращательной части; причем определенное количество (R) оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части; определяют множество (N) диапазонов амплитуд; сортируют детектированные значения (А) пиковой амплитуды по соответствующим диапазонам амплитуд, чтобы отразить возникновение (N) детектированных значений (А) пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов амплитуд; оценивают характерное значение (A) пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений (А) пиковой амплитуды и определенного количества (R).

Description

Настоящее изобретение относится к способу анализа состояния машины и к аппарату для анализа состояния машины. Изобретение также относится к системе, включающей в себя такой аппарат, и к способу управления таким аппаратом. Изобретение также относится к компьютерной программе для выполнения компьютером функции анализа.

Предшествующий уровень техники

Машины с подвижными частями подвержены износу с течением времени, что часто приводит к ухудшению состояния машины. Примеры таких машин с подвижными частями - двигатели, насосы, генераторы, компрессоры, станки и станки с числовым программным управлением. Подвижные части могут содержать вал и подшипники.

Для предотвращения выхода из строя таких машин они должны подвергаться обслуживанию в зависимости от состояния машины. Поэтому предпочтительно рабочее состояние такой машины оценивают время от времени. Рабочее состояние может быть определено посредством измерения колебаний, возникающих в подшипнике, или посредством измерения температуры на кожухе машины, которая зависит от рабочего состояния подшипника. Такие проверки состояния машин с вращающимися или другими движущимися частями имеют большое значение для безопасности, а также и для увеличения продолжительности эксплуатации таких машин. Известен вариант ручного выполнения таких измерений на машинах. Обычно это делается оператором с помощью измерительного прибора, выполняющего измерения в контрольных измерительных точках на одной или нескольких машинах.

Имеется множество доступных промышленных приборов, которые основаны на том факте, что дефекты в роликовых подшипниках генерируют короткие импульсы, обычно называемые ударными импульсами. Аппарат измерения ударного импульса может генерировать информацию, показывающую состояние подшипника или машины.

Патент АО 03062766 раскрывает машину, имеющую контрольную измерительную точку и вал с определенным диаметром, причем вал может вращаться, когда машина находится в эксплуатации. Патент АО 03062766 также раскрывает аппарат для анализа состояния машины, имеющей вращающийся вал. Раскрытый аппарат имеет датчик, производящий измеренное значение, отображающее вибрацию в измерительной точке. Аппарат, раскрытый в патенте АО 03062766, имеет процессор данных и запоминающее устройство. Запоминающее устройство может хранить программный код, который при его выполнении процессором заставит анализирующий аппарат выполнять функцию мониторинга состояния машины. Такая функция мониторинга состояния машины может включать в себя измерение ударного импульса.

Краткое изложение существа изобретения

Один аспект изобретения относится к задаче предоставления улучшенного способа и улучшенного аппарата для анализа состояния машины, имеющей вращающуюся часть.

Эта задача относится к способу функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью (£_КОТ) вращения, содержащему этапы, на которых принимают первый цифровой сигнал (δ_ΚΕϋ, §мо, δ_ΕΝν), зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

анализируют первый цифровой сигнал (δ_ΚΕϋ, δ_Μυ. δ_ΕΝν), чтобы детектировать значения (Ар) пиковой амплитуды в течение конечного периода (Т_Рт) времени, соответствующего определенному количеству (К) оборотов вращательной части; причем определенное количество (К) оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

определяют множество (Ν_κ) диапазонов амплитуд;

сортируют значения (А_р) детектированной пиковой амплитуды по соответствующим диапазонам амплитуд так, чтобы отразить появление (Ν) детектированных значений (А_р) пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов амплитуд;

устанавливают характерное значение (А_РК) пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений (А_р) пиковой амплитуды и определенного количества (К).

Это решение успешно обеспечивает характерное значение А_РК пиковой амплитуды, показательное для механического состояния контролируемой части. В частности, когда контролируемая вращающаяся часть включает в себя подшипниковую опору, характерное значение А_РК пиковой амплитуды показательно для механического состояния рабочих поверхностей подшипника. Фактически, характерное значение А_РК пиковой амплитуды показательно для степени шероховатости металлических поверхностей на границе качения. Следовательно, характерное значение (А_РК) пиковой амплитуды может предоставить информацию о наличии повреждения металлической поверхности на границе качения подшипниковой опоры. Такое повреждение может включать в себя, например, трещину в металлической поверхности на границе качения контролируемой подшипниковой опоры. Характерное значение пиковой амплитуды может также быть показательным для выкрашивания металлической поверхности на границе качения контролируемой подшипниковой опоры. Выкрашивание может включать в себя откалывание материала от поверхности. Характерное значение пиковой амплитуды может также быть показательным для присутствия посторонней частицы в контролируемой подшипниковой опоре. Когда имеется повреждение в

- 1 024339 контролируемой вращающейся части, это решение с сосредоточением на характерном значении пиковой амплитуды предоставляет информацию, показательную для степени повреждения при наиболее серьезном повреждении в контролируемой вращающейся части. Следовательно, характерное значение пиковой амплитуды может быть показательным для наибольшего выкрашивания материала в контролируемой вращающейся части.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения определенное количество (К) оборотов соответствует нескольким оборотам контролируемой вращающейся части. Это решение успешно предоставляет процедуру измерения, которая является очень надежной в том смысле, что она предоставляет воспроизводимые результаты. Следовательно, когда процедура измерения неоднократно выполняется на той же самой вращательной части так, чтобы множественные контрольные периоды Т_РМ!, Т_РМ2, Т_РМ3, Т_РМ4, Т_РМ5 приводили к результатам измерений в виде множества характерных значений А_РКЬ А_РК2, А_РК3, А_РК4 пиковой амплитуды, производимых в прямой временной последовательности, то эти множественные характерные значения А_РЫ, А_РК2, А_РК3, А_РК4 пиковой амплитуды имеют, по существу, одно и то же числовое значение.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения определенное количество К оборотов соответствует, по меньшей мере, восьми оборотам контролируемой вращательной части, чтобы установить характерное значение А_РК пиковой амплитуды, которое является показательным для механического состояния контролируемой части.

К проблеме обеспечения улучшенного способа и улучшенного аппарата для анализа состояния машины, имеющей вращающуюся часть, относится также аппарат для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью вращения (Р_К0Т), содержащий входное устройство для приема первого цифрового сигнала (8мо), зависящего от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

пиковый детектор, связанный с входным устройством, выполненный с возможностью детектирования пиковых значений (А_Р) в принятом первом цифровом сигнале (8мо), и режектор всплесков, присоединенный с возможностью приема упомянутых детектированных пиковых значений (А_Р) и выполненный с возможностью доставки выходных пиковых значений (А_Р) на выход режектора всплеска в ответ на принятые детектированные пиковые значения (А_Р); причем режектор всплесков выполнен с возможностью управления доставкой выходных пиковых значений (А_Р0) так, что выходные пиковые значения (А_Р) доставляются на частоте Г_е8 подачи, причем частота доставки Г_е,=е/Г_КоТ, причем Г_К0Т - скорость вращения, и е - коэффициент, имеющий предварительно определенное значение.

Это с успехом приводит к предоставлению не больше чем е выходных пиковых значений за оборот контролируемой вращающейся части. Следовательно, это решение проблемы может с успехом уменьшить или устранить всплески амплитудных пиков, которые в другом случае могли бы произойти. Такие всплески амплитудных пиков могут вызвать искажение результатов анализа состояния машины, имеющей вращающуюся часть, основанного на детектировании колебаний, ударных импульсов и/или пиковых значений амплитуды. Всплески амплитудных пиков могут быть вызваны импульсным шумом в производственном окружении, то есть всплески амплитудных пиков могут быть вызваны, например, элементом, ударяющим в корпус машины, имеющей контролируемую вращающательную часть, тем самым, вызывая ударные волны, которые распространяются назад и вперед, отражаясь в корпусе машины. Соответственно такие отражающиеся ударные волны могут быть обнаружены датчиком и отображены в результирующем сигнале как всплеск амплитудных пиков. В производственном окружении такой элемент может быть транспортным средством, которое может столкнуться с краем машины, или металлической деталью, падающей на поверхность машины. Следовательно, такой всплеск амплитудных пиков может, к сожалению, привести к искаженным результатам анализа пикового уровня, если воздействие таких всплесков не может быть уменьшено или устранено.

В варианте осуществления аппарата упомянутый режектор всплесков выполнен с возможностью доставки каждого выходного пикового значения так, что каждое доставленное выходное значение пиковой амплитуды отображает наибольшее значение амплитуды, детектированное в непосредственно предшествующий период (Т_ез) подавления эха, причем период (Т_е8) подавления эха представляет собой обратную величину упомянутой частоты Г_е, подачи.

В варианте осуществления аппарата предварительно определенное значение коэффициента е - десять или меньше чем десять. Это успешно приводит к предоставлению не более чем десяти выходных пиковых значений за один оборот контролируемой вращающейся части.

В соответствии с вариантом осуществления аппарат дополнительно содержит средство для приема выходных значений пиковой амплитуды режектора всплесков, которые накапливаются в течение конечного периода времени, соответствующего определенному количеству оборотов вращательной части; причем определенное количество оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

средство для сортировки значений пиковой амплитуды по множеству диапазонов амплитуд, чтобы отразить возникновение детектированных значений пиковой амплитуды в пределах множества диапазо- 2 024339 нов амплитуд; и средство для оценки характерного значения пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений пиковой амплитуды и определенного количества оборотов.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых фиг. 1 изображает блок-схему варианта осуществления системы 2 анализа состояния в соответствии с вариантом осуществления изобретения, включающей в себя аппарат анализа, фиг. 2А изображает блок-схему варианта осуществления части системы 2 анализа состояния, показанной на фиг. 1, включающей в себя вариант осуществления аппарата анализа, фиг. 2В изображает блок-схему варианта осуществления интерфейса датчика, фиг. 2С изображает измерительный сигнал от датчика колебаний, фиг. 2Ό изображает амплитуду измерительного сигнала, генерированного датчиком ударного импульса, фиг. 2Е изображает амплитуду измерительного сигнала, генерированного датчиком колебаний, фиг. 3 изображает упрощенный вид датчика измерения ударного импульса в соответствии с вариантом осуществления изобретения, фиг. 4 изображает упрощенный вид варианта осуществления запоминающего устройства 60 и его содержимое, фиг. 5 изображает блок-схему варианта осуществления аппарата анализа в местоположении клиента с машиной 6, имеющей подвижный вал, фиг. 6А изображает блок-схему варианта осуществления препроцессора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, фиг. 6В изображает вариант осуществления препроцессора, включающего в себя цифровой выпрямитель, фиг. 7 изображает вариант осуществления блока оценки, фиг. 8 изображает схематическую диаграмму выпрямленного сигнала, который может быть подан выпрямителем, показанным на фиг. 6В, фиг. 9 изображает гистограмму, полученную в результате измерения без какого-либо шума, фиг. 10 изображает гистограмму, полученную в результате другого измерения, где шум большой амплитуды был введен во время измерения.

фиг. 11А изображает блок-схему алгоритма, показывающую вариант осуществления способа функционирования аппарата, для его настройки для выполнения анализа состояния пикового уровня, фиг. 11В изображает блок-схему алгоритма, показывающую вариант осуществления способа функционирования аппарата, выполняющего анализ состояния пикового уровня, фиг. 12А изображает блок-схему алгоритма, показывающую вариант осуществления способа выполнения сеанса измерения пикового уровня, фиг. 12В изображает блок-схему алгоритма, показывающую вариант осуществления способа выполнения сеанса измерения пикового уровня и адресацию воздействия всплесков шумовых амплитудных пиков, фиг. 13А изображает гистограмму, имеющую множественные амплитудные ячейки, фиг. 13В изображает схематический вид множественных позиций в памяти, размещенных в виде таблицы.

фиг. 13С изображает совокупную таблицу гистограммы, соответствующую таблице гистограммы на фиг. 13В, фиг. 14А изображает блок-схему алгоритма, показывающую вариант осуществления способа установления характерного значения пиковой амплитуды на основе значений А_р пиковой амплитуды, собранных в сеансе измерения, фиг. 14В изображает блок-схему алгоритма, показывающую еще один вариант осуществления способа оценки характерного значения Л_РК пиковой амплитуды на основе значений А_р пиковой амплитуды, собранных в сеансе измерения, фиг. 15А изображает принцип совокупной гистограммы, полученной в результате измерения, фиг. 16 изображает блок-схему варианта осуществления аппарата анализа.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

В нижеследующем описании подобные признаки в различных вариантах осуществления могут быть обозначены теми же самыми цифровыми позициями.

На фиг. 1 изображена блок-схема варианта осуществления системы 2 анализа состояния в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Цифрой 4 обозначено местоположение клиента с машиной 6, имеющей подвижную часть 8. Подвижная часть может содержать подшипники 7 и вал 8, который вращается, когда машина функционирует. Рабочее состояние вала 8 или подшипника 7 может быть определено в ответ на колебания, исходящие от вала и/или подшипника, когда вал вращается. Местоположение 4 клиента, который может также быть обозначен как клиентская часть или пользовательская часть,

- 3 024339 может, например, быть помещением ветровой электростанции, то есть группы ветровых турбин в местоположении, или помещением целлюлозно-бумажного предприятия, или некоторого другого производственного предприятия, имеющего машины с подвижными частями.

Вариант осуществления системы 2 анализа состояния функционирует, когда датчик 10 приложен на или в измерительной точке 12 на корпусе машины 6. Хотя на фиг. 1 изображены только две измерительные точки 12, ясно, что местоположение 4 может содержать любое число измерительных точек 12. Система 2 анализа состояния, изображенная на фиг. 1, содержит аппарат 14 анализа для анализа состояния машины на основе измеряемых значений, доставляемых датчиком 10.

Аппарат 14 анализа имеет коммуникационный порт 16 для двунаправленного обмена данными. Коммуникационный порт 16 имеет возможность подключения к сети 18 связи, например, через интерфейс 19 данных. Сеть 18 связи может быть глобальным интернетом, также известным как просто Интернет. Сеть 18 связи может также содержать коммутируемую телефонную сеть общего пользования.

Серверный компьютер 20 подключен к коммуникационной сети 18. Сервер 20 может содержать базу 22 данных, пользовательские интерфейсы 24 ввода/вывода, аппаратное средство 26 обработки данных и порт 29 связи. Серверный компьютер 20 располагается в местоположении 28, которое географически отделено от местоположения 4 клиента. Местоположение 28 сервера может быть в одном городе, например в столице Швеции Стокгольме, а местоположение клиента может быть в другом городе, например в Штутгарте, в Германии, или в Детройте, в штате Мичиган, США. Альтернативно, местоположение 28 сервера может быть в одной части города, а местоположение клиента может быть в другой части того же самого города. Местоположение 28 сервера может также обозначаться как часть 28 поставщика или местоположение 28 части поставщика.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения местоположение 31 центрального управления содержит компьютер 33 управления, имеющий аппаратные средства обработки данных и программное обеспечение для наблюдения за множеством машин в местоположении 4 клиента. Машины 6 могут быть ветровыми турбинами или коробками передач, используемыми в ветровых турбинах. Альтернативно, машины могут включать в себя производственные механизмы, например механизмы на целлюлозно-бумажном производстве. Компьютер 33 управления может содержать базу 22В данных, пользовательские интерфейсы 24В ввода/вывода, аппаратные средства 26В обработки данных и порт 29В связи. Местоположение 31 центрального управления может быть отделено от местоположения 4 клиента географическим расстоянием. Посредством порта 29В связи компьютер 33 управления может быть соединен с возможностью сообщения с аппаратом 14 анализа через порт 16. Аппарат 14 анализа может подавать частично обработанные данные измерения так, чтобы позволить дополнительную обработку сигналов и/или выполнение анализа в центральном местоположении 31 компьютером 33 управления.

Компания поставщика занимает местоположение 28 части поставщика. Компания поставщика может продать и поставить аппараты 14 анализа и/или программное обеспечение для использования в аппарате 14 анализа. Компания поставщика может также продать и поставить программное обеспечение для анализа для использования в компьютере управления в местоположении 31 центрального управления. Такое программное обеспечение 94, 105 для анализа рассмотрено ниже в связи с фиг. 4. Такое программное обеспечение 94, 105 для анализа может быть поставлено передачей по упомянутой сети 18 связи.

В соответствии с одним вариантом осуществления системы 2 аппарат 14 представляет собой портативный аппарат, который может быть подключен к сети 18 связи при необходимости.

В соответствии с другим вариантом осуществления системы 2 аппарат 14 подключен к сети 18 связи, по существу, постоянно. Следовательно, аппарат 14 в соответствии с этим вариантом осуществления может всегда быть, по существу, постоянно доступным для связи с компьютером 20 поставщика и/или с компьютером 33 управления в местоположении 31 управления.

На фиг. 2А изображена блок-схема варианта осуществления части системы 2 анализа состояния, показанной на фиг. 1. Система анализа состояния, как показано на фиг. 2А, содержит блок 10 датчика для выработки измеренного значения. Измеренное значение может зависеть от движения или, более точно, от колебаний или ударных импульсов, исходящих от подшипников, когда вал вращается.

Вариант осуществления системы 2 анализа состояния функционирует, когда устройство 30 жестко установлено на или в измерительной точке на машине 6. Устройство 30, установленное в измерительной точке, может быть обозначено как штифт 30. Штифт 30 может содержать соединительный разъем 32, к которому присоединяется блок 10 датчика с возможностью отсоединения. Соединительный разъем 32 может, например, содержать двухзаходную резьбу, чтобы дать возможность блоку датчика механически соединиться со штифтом посредством вращения на 1/4 оборота.

Измерительная точка 12 может содержать резьбовое отверстие в кожухе машины. Штифт 30 может иметь выступающую часть с резьбой, соответствующей таковой на отверстии, чтобы иметь возможность жестко прикрепить штифт к измерительной точке посредством введения его в отверстие как болт.

Альтернативно, измерительная точка может содержать резьбовое отверстие в кожухе машины, и блок 10 датчика может содержать соответствующие резьбы так, чтобы он мог быть непосредственно введен в отверстие. Альтернативно, измерительная точка отмечается на кожухе машины только окра- 4 024339 шенной меткой.

Представленная на фиг. 2А машина 6 может иметь вращающийся вал с определенным диаметром к1. Вал в машине 24 может вращаться со скоростью У1 вращения, когда машина 6 находится в эксплуатации.

Блок 10 датчика может быть соединен с аппаратом 14 для анализа состояния машины. В связи с фиг. 2А аппарат 14 анализа содержит интерфейс 40 датчика для приема измеренного сигнала или измерительных данных, выработанных датчиком 10. Интерфейс 40 датчика соединен со средством 50 обработки данных, пригодным для управления функционированием аппарата 14 анализа в соответствии с программным кодом. Средство 50 обработки данных также соединяется с запоминающим устройством 60 для хранения упомянутого программного кода.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения интерфейс 40 датчика содержит устройство 42 ввода для приема аналогового сигнала, причем устройство 42 ввода подключается к аналогоцифровому (А/И) преобразователю 44, цифровое устройство 48 вывода которого соединяется со средством 50 обработки данных. А/ϋ преобразователь 44 дискретизирует принятый аналоговый сигнал с определенной частотой £₈ дискретизации так, чтобы подать цифровой сигнал 8_Μυ данных измерения, имеющий упомянутую определенную частоту £₈ дискретизации, и причем амплитуда каждой выборки зависит от амплитуды принятого аналогового сигнала в момент осуществления дискретизации.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг. 2В, интерфейс 40 датчика содержит устройство 42 ввода для приема аналогового сигнала 8_ЕА от датчика измерения ударного импульса, схему 43 согласования, присоединенную с возможностью приема аналогового сигнала, и А/И преобразователь 44, присоединенный с возможностью приема согласованного аналогового сигнала от схемы 43 согласования. А/И преобразователь 44 дискретизирует принятый согласованный аналоговый сигнал с определенной частотой £₈ дискретизации, чтобы доставить цифровой сигнал 8_Ми данных измерения, имеющий определенную частоту £₈ дискретизации, и причем амплитуда каждой выборки зависит от амплитуды принятого аналогового сигнала в момент осуществления дискретизации.

Теорема дискретизации гарантирует, что сигналы с ограниченной полосой (то есть сигналы, которые имеют определенную максимальную частоту) могут быть восстановлены в полной мере по их дискретизированной версии, если частота £₈ дискретизации более чем в два раза превышает максимальную частоту £_8ЕАтах контролируемого аналогового сигнала 8_ЕА. Частота, равная половине частоты дискретизации, составляет поэтому теоретический предел наибольшей частоты, которая может быть однозначно отображена дискретизированным сигналом 8_М|.). Эту частоту (половина частоты дискретизации) называют частотой Найквиста системы дискретизации. Частоты выше частоты £_Ν Найквиста могут наблюдаться в дискретизированном сигнале, но их частота неоднозначна. То есть частотную составляющую с частотой £ нельзя отличить от других составляющих с частотами Βχ£_Ν+£, и Βχ£_Ν-£ для целых чисел В, отличных от нуля. Эта неоднозначность, известная как эффект наложения частот (алиасинг), может быть обработана фильтрацией сигнала фильтром защиты от наложения (обычно фильтр нижних частот с отсечением вблизи частоты Найквиста) перед преобразованием в дискретизированное представление.

Чтобы обеспечить запас надежности, в смысле получения неидеального фильтра с определенным наклоном в частотной характеристике, частота дискретизации может быть выбрана более высокой, а не вдвое большей. Следовательно, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, частота дискретизации может быть установлена как

причем к - коэффициент, имеющий значение, большее 2,0.

Соответственно коэффициент к может быть выбран до значения выше чем 2,0. Предпочтительно коэффициент к может быть выбран до значения между 2,0 и 2,9, чтобы обеспечить хороший запас надежности, избегая генерирования излишнего количества значений дискретизации. В соответствии с вариантом осуществления коэффициент к преимущественно выбирается так, что 100χ к/2 составляет целое число. В соответствии с вариантом осуществления коэффициент к может быть установлен как 2,56. Выбор к как 2,56 дает 100хк=256=2 в степени 8.

В соответствии с вариантом осуществления частота £₈ дискретизации цифрового сигнала 8_Мх данных измерений может быть установлена как определенное значение £₈, например, £₈=102 кГц.

Следовательно, когда частота £8 дискретизации установлена как определенное значение £8, максимальная частота £_8ЕАтах аналогового сигнала 8_ЕА будет:

причем £_8ЕАтах - наибольшая анализируемая частота в дискретизированном сигнале.

Следовательно, когда частота £8 дискретизации установлена как определенное значение £8=102400 Гц, и коэффициент к установлен как 2,56, максимальная частота £_8ЕАтах аналогового сигнала 8_ЕА будет £5ΕΑιη_βχ=£5/Η=102 400/2,56=40 кГц

Соответственно цифровой сигнал 8_М|.) данных измерения, имеющий определенную частоту £₈ дискретизации, генерируется в ответ на принятый аналоговый измерительный сигнал 8_ЕА. Цифровое устройство 48 вывода из А/Ό преобразователя 44 соединяется со средством 50 обработки данных через устрой- 5 024339 ство 49 вывода интерфейса 40 датчика для подачи цифрового сигнала 8_МС данных измерения на средство 50 обработки данных.

Блок 10 датчика может содержать преобразователь колебаний, причем блок датчика структурирован так, чтобы физически подключить соединительный разъем измерительной точки так, чтобы колебания машины в измерительной точке были переданы на преобразователь колебаний. В соответствии с вариантом осуществления изобретения блок датчика содержит преобразователь, имеющий пьезоэлектрический элемент. Когда измерительная точка 12 колеблется, блок 10 датчика или, по меньшей мере, его часть также колеблется, и преобразователь вырабатывает электрический сигнал, частота и амплитуда которого зависят от частоты и амплитуды механических колебаний измерительной точки 12 соответственно. В соответствии с вариантом осуществления изобретения блок 10 датчика представляет собой датчик колебаний, предоставляющий аналоговый амплитудный сигнал, например, 10 мВ/д в частотном диапазоне от 1,0 до 10000 Гц. Такой датчик колебаний сконструирован с возможностью подачи, по существу, одной и той же амплитуды 10 мВ независимо от того, действует ли на него ускорение 1д (9,82м/с²) при 1, 3 или 10 Гц. Следовательно, типичный датчик колебаний имеет линейный отклик в указанном частотном диапазоне приблизительно до 10 кГц. Механические колебания в этом частотном диапазоне, исходящие от вращающихся машинных частей, обычно вызываются нарушением баланса или отклонением от соосности. Однако, при установке на машине датчик колебаний с линейным откликом обычно имеет также несколько различающихся частот механического резонанса, зависящих от физического пути между датчиком и источником колебаний.

Повреждение роликового подшипника может вызвать относительно крутые упругие волны, известные как ударные импульсы, распространяющиеся по физическому пути в кожухе машины до достижения датчика. Такие ударные импульсы часто имеют широкий частотный спектр. Амплитуда ударного импульса роликового подшипника обычно ниже амплитуды колебаний, вызванных нарушением баланса или нарушением соосности.

Широкий частотный спектр ударных импульсов дает возможность использовать звенящий отклик датчика или резонанс на резонансной частоте датчика. Следовательно, типичный измерительный сигнал от датчика колебаний может иметь показанную на фиг. 2С форму, то есть имеется доминирующий низкочастотный сигнал с добавленным более высокочастотным резонансным звенящим откликом с меньшей амплитудой.

Чтобы иметь возможность анализировать характеристику ударного импульса, часто исходящего от повреждения подшипника, низкочастотная компонента должна быть отфильтрована. Этого можно достичь посредством фильтра верхних частот или посредством полосового фильтра. Однако, эти фильтры должны быть настроены так, чтобы низкочастотный участок сигнала блокировался, в то время как высокочастотный участок сигнала проходил. Отдельный датчик колебаний обычно имеет одну резонансную частоту, связанную с физическим путем от одного источника сигнала ударного импульса, и другую резонансную частоту, связанную с физическим путем от другого источника сигнала ударного импульса, как упомянуто в патенте США № 6053047. Следовательно, настройка фильтра для передачи высокочастотного участка сигнала требует индивидуальной адаптации, когда используется датчик колебаний.

Когда такой фильтр настроен правильно, получающийся сигнал будет состоять из характеристики(ик) ударного импульса. Однако, анализ характеристики(-ик) ударного импульса, исходящего от датчика колебаний, несколько затруднен из-за того, что амплитудный отклик, а также резонансная частота неизбежно изменяются в зависимости от конкретного физического пути от источников сигнала ударного импульса.

Эти связанные с датчиками колебаний затруднения могут быть успешно облегчены при помощи датчика измерения ударного импульса. Датчик измерения ударного импульса сконструирован и выполнен с возможностью предоставления предварительно определенной частоты механического резонанса, как описывается подробнее ниже.

Это свойство датчика измерения ударного импульса успешно обеспечивает воспроизводимые результаты измерения, при которых выходной сигнал от датчика измерения ударного импульса имеет стабильную резонансную частоту, по существу, независимую от физического пути между источником сигнала ударного импульса и датчиком ударного импульса. Кроме того, взаимно различающиеся отдельные датчики ударного импульса обеспечивают очень малое, если таковое вообще имеется, отклонение резонансной частоты.

Преимущественный эффект заключается в том, что обработка сигналов упрощается из-за того, что фильтры не должны быть индивидуально настроены, в отличие от описанного выше случая, когда используются датчики колебаний. Кроме того, амплитудный отклик датчиков ударного импульса вполне определен так, что отдельное измерение обеспечивает надежную информацию, если измерение выполнено в соответствии со способами измерения, определенными 8.Р.М. 1п81титеп1 АВ.

На фиг. 2Ό изображена амплитуда измерительного сигнала, генерируемого датчиком ударного импульса, и на фиг. 2Е изображена амплитуда измерительного сигнала, генерируемого датчиком колебаний. Оба датчика были подвергнуты одному и тому же ряду механических ударных воздействий без обычно содержащегося низкочастотного сигнала. Как ясно видно из фиг. 2Ό и 2Е, продолжительность

- 6 024339 резонансного отклика на воздействие ударного импульса у датчика измерения ударного импульса меньше, чем соответствующий резонансный отклик на воздействие ударного импульса у датчика колебаний.

Этот признак датчика измерения ударного импульса, заключающийся в предоставлении ясно выраженных откликов на воздействие ударного импульса, имеет преимущество для предоставления измерительного сигнала, в котором оказывается возможным различить различающиеся механические ударные импульсы, которые случаются в пределах короткого отрезка времени.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения датчик представляет собой датчик измерения ударного импульса. На фиг. 3 изображен упрощенный вид датчика 10 измерения ударного импульса в соответствии с вариантом осуществления изобретения. В соответствии с этим вариантом осуществления датчик содержит часть 110, имеющую определенную массу, или груз и пьезоэлектрический элемент 120. Пьезоэлектрический элемент 120 достаточно гибок, настолько, чтобы он мог сжиматься и расширяться под воздействием внешней силы. Пьезоэлектрический элемент 120 предоставляется с электропроводящими слоями 130 и 140 соответственно на противоположных поверхностях. Когда пьезоэлектрический элемент 120 сжимается и расширяется, он генерирует электрический сигнал, который фиксируется проводящими слоями 130 и 140. Соответственно механические колебания преобразуются в аналоговый электрический измерительный сигнал δ_ΕΑ, который доставляется на выходные клеммы 145, 150.

Пьезоэлектрический элемент 120 может быть установлен между грузом 110 и поверхностью 160, которая при работе физически прикрепляется к измерительной точке 12, как показано на фиг. 3.

Датчик 10 измерения ударного импульса имеет резонансную частоту, которая зависит от механических характеристик датчика, например массы т груза 110 и упругости пьезоэлектрического элемента 120. Следовательно, пьезоэлектрический элемент имеет упругость и динамическую жесткость к. Частота Гкм механического резонанса датчика поэтому также зависит от массы т и динамической жесткости к.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения частота Гкм механического резонанса датчика может быть определена следующим уравнением:

(2π) Дк/т| (1)

В соответствии с другим вариантом осуществления фактическая частота механического резонанса датчика 10 измерения ударного импульса может также зависеть от других факторов, например характера прикрепления датчика 10 к корпусу машины 6.

Резонансный датчик 10 измерения ударного импульса, тем самым, особенно чувствителен к колебаниям, имеющим частоту, равную или почти равную частоте См механического резонанса. Датчик 10 измерения ударного импульса может быть сконструирован так, чтобы частота Г^м механического резонанса находилась приблизительно в интервале от 28 до 37 кГц. В соответствии с другим вариантом осуществления частота Сш механического резонанса находится приблизительно в интервале от 30 до 35 кГц.

Соответственно аналоговый электрический измерительный сигнал имеет электрическую амплитуду, которая может изменяться по частотному спектру. Из теоретических оснований можно предполагать, что, если на датчик 10 измерения ударного импульса воздействуют механические колебания с одинаковой амплитудой на всех частотах от, например, 1 Гц до, например, 200000 кГц, то амплитуда аналогового δ_ΕΑ сигнала от датчика измерения ударного импульса будет иметь максимум на частоте См механического резонанса, поскольку датчик будет резонировать при его возбуждении на этой частоте.

Обращаясь к фиг. 2В, схема 43 согласования принимает аналоговый сигнал δ_ΕΑ. Схема 43 согласования может быть сконструирована как схема приведения в соответствие импеданса, чтобы привести в соответствие входной импеданс Α/ϋ-преобразователя от клемм 145, 150 датчика так, чтобы имела место оптимальная передача сигнала. Следовательно, схема 43 согласования может работать так, чтобы привести в соответствие входной импеданс Ζ_ιη от клемм 145, 150 датчика так, чтобы на Α/ϋ-преобразователь 44 подавалась максимальная электрическая мощность. В соответствии с вариантом осуществления схемы 43 согласования аналоговый сигнал δ_ΕΑ доставляется на первичную обмотку трансформатора, и согласованный аналоговый сигнал доставляется вторичной обмоткой трансформатора. Первичная обмотка имеет η1 витков, и вторичная обмотка имеет η2 витков и отношение п1/п2=щ₂. Следовательно, Α/Ώ преобразователь 44 соединен с возможностью приема согласованного аналогового сигнала от схемы 43 согласования. Л/Ό преобразователь 44 имеет входной импеданс Ζ₄₄, и входной импеданс Α/ϋ-преобразователя от клемм 145, 150 датчика будет (η1/η2)²χΖ₄₄, когда схема 43 согласования подсоединена между клеммами 145, 150 датчика и входными клеммами Α/ϋ преобразователя 44.

Α/ϋ преобразователь 44 дискретизирует принятый согласованный аналоговый сигнал с определенной частотой С дискретизации, чтобы подать цифровой сигнал 5_м|.) данных измерения, имеющий определенную частоту С дискретизации, и причем амплитуда каждой дискретизации зависит от амплитуды принятого аналогового сигнала в момент осуществления дискретизации.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения цифровой сигнал 8мо данных измерения подается на средство 180 для цифровой обработки сигналов (см. фиг. 5).

В соответствии с вариантом осуществления изобретения средство 180 для цифровой обработки сигналов содержит процессор 50 данных и программный код, для того чтобы побуждать процессор 50 данных выполнять цифровую обработку сигналов. В соответствии с вариантом осуществления изобретения процессор 50 выполнен как процессор цифровых сигналов. Процессор цифровых сигналов может

- 7 024339 также обозначаться как Ό8Ρ.

Обращаясь к фиг. 2А, средство 50 обработки данных соединяется с запоминающим устройством 60 для сохранения упомянутого программного кода. Программное запоминающее устройство 60 предпочтительно представляет собой энергонезависимое запоминающее устройство. Запоминающее устройство 60 может быть запоминающим устройством считывания/записи, то есть предоставляющим возможность и считывания данных из запоминающего устройства и записи новых данных на запоминающее устройство 60. В соответствии с вариантом осуществления программное запоминающее устройство 60 воплощено как флэш-память. Программное запоминающее устройство 60 может содержать первый сегмент 70 запоминающего устройства для хранения первого набора 80 программного кода, который выполняется для управления аппаратом 14 анализа, чтобы выполнить основные операции (фиг. 2А и 4). Программное запоминающее устройство может также содержать второй сегмент 90 запоминающего устройства для хранения второго набора 94 программного кода. Второй набор 94 программного кода во втором сегменте 90 памяти может включать в себя программный код, для того чтобы заставить аппарат анализа обрабатывать детектированный сигнал, или сигналы для генерирования предварительно обработанного сигнала или набора предварительно обработанных сигналов. Запоминающее устройство 60 может также включать в себя третий сегмент 100 запоминающего устройства для хранения третьего набора 104 программного кода. Набор 104 программного кода в третьем сегменте 100 запоминающего устройства может включать в себя программный код, для того чтобы побуждать аппарат анализа выполнять выбранную функцию 105 анализа. Когда функция анализа выполняется, он может побуждать аппарат анализа представить соответствующий результат анализа на пользовательском интерфейсе 106 или доставить результат анализа на порт 16 (см. фиг. 1, 2А и 7).

Средство 50 обработки данных также присоединяется к запоминающему устройству 52 считывания/записи для хранения данных. Кроме того, средство 50 обработки данных может быть присоединено к интерфейсу 54 связи аппарата анализа. Интерфейс 54 связи аппарата анализа обеспечивает двунаправленную связь с интерфейсом 56 связи измерительной точки, который прикрепляется на измерительной точке или вблизи измерительной точки на машине.

Измерительная точка 12 может содержать соединительный разъем 32, считываемый и записываемый носитель 58 информации и интерфейс 56 связи измерительной точки.

Перезаписываемый носитель 58 информации и интерфейс 56 связи измерительной точки могут быть предоставлены в отдельном устройстве 59, размещенном вблизи штифта 30, как показано на фиг. 2. Альтернативно, перезаписываемый носитель 58 информации и интерфейс 56 связи измерительной точки могут быть предоставлены в пределах штифта 30. Это описано более подробно в патенте \УО 98/01831, содержание которого, тем самым, включено здесь в качестве ссылки.

Система 2 выполнена с возможностью обеспечивать двунаправленную связь между интерфейсом 56 связи измерительной точки и интерфейсом 54 связи аппарата анализа. Интерфейс 56 связи измерительной точки и интерфейс 54 связи аппарата анализа предпочтительно сконструированы с возможностью беспроводной связи. В соответствии с вариантом осуществления интерфейс связи измерительной точки и интерфейс связи аппарата анализа сконструированы с возможностью связываться друг с другом посредством радиочастотных (КБ) сигналов. Этот вариант осуществления включает в себя антенну на интерфейсе 56 связи измерительной точки и другую антенну на интерфейсе 54 связи аппарата анализа.

На фиг. 4 изображена упрощенная иллюстрация варианта осуществления запоминающего устройства 60 и его содержания. Упрощенная иллюстрация предназначена для облегчения понимания общей идеи сохранения различных программных функций в запоминающем устройстве 60 и не обязательно приводить конкретные технологические варианты, по которым программа может быть сохранена в реальной схеме запоминающего устройства. Первый сегмент 70 запоминающего устройства сохраняет программный код для управления аппаратом 14 анализа, чтобы выполнить основные операции. Хотя упрощенная иллюстрация на фиг. 4 показывает псевдокод, следует понимать, что программный код 80 может быть составлен машинным кодом или программным кодом любого уровня, который может быть выполнен или интерпретирован средством 50 обработки данных (фиг. 2А).

Второй сегмент 90 запоминающего устройства, показанный на фиг. 4, сохраняет второй набор 94 программного кода. Программный код в сегменте 90 при его выполнении в средстве 50 обработки данных заставит аппарат 14 анализа выполнять функцию, например функцию цифровой обработки сигналов. Функция может содержать расширенную математическую обработку цифрового сигнала 8_Μυ данных измерения. В соответствии с вариантами осуществления изобретения программный код выполнен с возможностью побуждать средство 50 процессора выполнять функции обработки сигналов, описанные в связи с фиг. 5, 6, 9, 10, 11А, 11В, 12А, 12В, 13А-С, 14А, 14В, 15А и/или 16 в этом документе.

Как отмечено выше в связи с фиг. 1, компьютерная программа для управления функцией аппарата анализа может быть загружена от серверного компьютера 20. Это означает, что загружаемая программа передается по сети 18 связи. Это может быть осуществлено посредством модуляции несущей частоты, чтобы перенести программу по сети 18 связи. Соответственно загружаемая программа может быть загружена в цифровое запоминающее устройство, например в запоминающее устройство 60 (см. фиг. 2А и 4). Следовательно, программа 94 обработки сигналов и/или программа 104, 105 функции анализа может

- 8 024339 быть принята через порт связи, например порт 16 (фиг. 1 и 2А), чтобы загрузить ее в запоминающее устройство 60. Аналогично, программа 94 обработки сигналов и/или программа 104, 105 функции анализа может быть принята через порт 29В связи (фиг. 1), чтобы загрузить ее в местоположение программного запоминающего устройства в компьютере 26В или в базе 22В данных.

Один аспект изобретения относится к компьютерному программному продукту, например средству 94 программного кода и/или средству 104, 105 программного кода, загружаемому в цифровое запоминающее устройство аппарата. Компьютерный программный продукт содержит участки кода программного обеспечения для выполнения способов обработки сигналов и/или функций анализа, когда упомянутый продукт исполняется в блоке 50 обработки данных аппарата для анализа состояния машины. Выражение исполняется в блоке обработки данных означает, что компьютерная программа вместе с блоком обработки данных выполняет способ такого вида, как описано в этом документе.

Формулировка компьютерный программный продукт, загружаемый в цифровое запоминающее устройство аппарата анализа состояния означает, что компьютерная программа может быть введена в цифровое запоминающее устройство аппарата анализа состояния так, чтобы запрограммированный аппарат анализа состояния имел возможность или был приспособлен к выполнению описанного выше способа. Выражение загружаемый в цифровое запоминающее устройство аппарата анализа состояния означает, что запрограммированный таким образом аппарат анализа состояния имеет возможность или приспособлен к выполнению описанного выше способа.

Вышеупомянутый компьютерный программный продукт может также загружаться на компьютерную считываемую среду, например на компакт-диск или ΌνΌ. Такая компьютерная считываемая среда может быть использована для предоставления программы клиенту.

В соответствии с вариантом осуществления аппарата 14 анализа (фиг. 2А) он содержит пользовательский интерфейс 102 ввода, посредством которого оператор может взаимодействовать с аппаратом 14 анализа. В соответствии с вариантом осуществления пользовательский интерфейс 102 ввода содержит ряд кнопок 104. Вариант осуществления аппарата 14 анализа содержит пользовательский интерфейс 106 вывода. Пользовательский интерфейс вывода может содержать дисплей 106. Средство 50 обработки данных, когда оно выполняет основную функцию программы, предоставленную в основном программном коде 80, предусматривает пользовательское взаимодействие посредством пользовательского интерфейса 102 ввода и дисплея 106. Набор кнопок 104 может быть ограничен несколькими кнопками, например пятью кнопками, как показано на фиг. 2А. Центральная кнопка 107 может быть использована для функции ΕΝΤΕΚ или §ЕЬЕСТ, тогда как другие, более удаленные кнопки, могут быть использованы для перемещения курсора на дисплее 106. Таким образом, ясно, что символы и текст могут быть введены в аппарат 14 через пользовательский интерфейс. Дисплей 106 может, например, отображать множество символов, например буквы алфавита, тогда как курсор перемещается на дисплее в ответ на ввод пользователя, чтобы позволить пользователю ввести информацию.

На фиг. 5 изображена блок-схема варианта осуществления аппарата 14 анализа в местоположении 4 клиента с машиной 6, имеющей подвижный вал 8. Датчик 10, который может быть датчиком измерения ударного импульса, показан как прикрепленный к корпусу машины 6, чтобы зафиксировать механические колебания и чтобы подать аналоговый измерительный сигнал δ_ΕΑ, показательный для детектированных механических колебаний, на интерфейс 40 датчика. Интерфейс 40 датчика может быть выполнен так, как описано в связи с фиг. 2А или 2В. Интерфейс 40 датчика подает цифровой сигнал δ_Μυ данных измерения на средство 180 для цифровой обработки сигналов.

Цифровой сигнал 8мо данных измерения имеет частоту Г, дискретизации, и значение амплитуды каждой дискретизации зависит от амплитуды принятого аналогового измерительного сигнала δ_ΕΑ в момент осуществления дискретизации. В соответствии с вариантом осуществления частота Г, дискретизации цифрового сигнала 8мо данных измерения может быть установлена как определенное значение Г,, например £,=102400 Гц. Частота Г, дискретизации может управляться тактовым сигналом, подаваемым тактовым генератором 190, как показано на фиг. 5. Тактовый сигнал может также быть подан на средство 180 для цифровой обработки сигнала. Средство 180 для цифровой обработки сигналов может вырабатывать информацию о длительности принятого цифрового сигнала δ_Μυ данных измерения в ответ на принятый цифровой сигнал δ_Μυ данных измерения, тактовый сигнал, и отношение между частотой Г, дискретизации и тактовым сигналом, поскольку длительность между двумя последовательными значениями дискретизации равна Т₈=1/£₈.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения средство 180 для цифровой обработки сигналов включает в себя препроцессор 200 для выполнения предварительной обработки цифрового сигнала δ\ιι.) данных измерения для подачи предварительно обработанного цифрового сигнала 8мор на устройство 210 вывода. Устройство 210 вывода соединяется с устройством 220 ввода блока 230 оценки. Блок 230 оценки выполнен с возможностью оценки предварительно обработанного цифрового сигнала 8мо_Р так, чтобы подать результат оценки на пользовательский интерфейс 106. Альтернативно, результат оценки может быть подан на коммуникационный порт 16, чтобы допустить передачу результата, например, на компьютер 33 управления в местоположении 31 управления (см. фиг. 1).

В соответствии с вариантом осуществления изобретения функции, описанные в связи с функцио- 9 024339 нальными блоками в средстве 180 для цифровой обработки сигналов, препроцессор 200 и блок 230 оценки могут быть воплощены компьютерным программным кодом 94 и/или 104, как описано выше относительно блоков 90 и 100 запоминающего устройства в связи с фиг. 4.

Пользователь может потребовать только несколько основных контрольных функций для детектирования того, является ли состояние машины нормальным или ненормальным. При детектировании ненормального состояния пользователь может запросить, чтобы специальный квалифицированный обслуживающий персонал установил точный характер проблемы и чтобы выполнил необходимую работу по обслуживанию. Квалифицированный обслуживающий персонал часто использует широкий диапазон функций оценки, позволяющих установить характер и/или причину ненормального состояния машины. Следовательно, различные пользователи аппарата 14 анализа могут сформулировать очень различающиеся запросы на функции аппарата. Выражение функция контроля состояния используется в этом документе для функции детектирования того, является ли состояние машины нормальным, или несколько ухудшенным, или ненормальным. Выражение функция контроля состояния также содержит функцию оценки, позволяющую установить характер и/или причину ненормального состояния машины.

Примеры функций контроля состояния машины

Функции Р1, Р2...Рп контроля состояния включают в себя такие функции как анализ колебаний, измерение ударного импульса, анализ пикового уровня, анализ спектра данных измерения ударного импульса, быстрое преобразование Фурье данных измерения колебаний, графическое представление данных состояния на пользовательском интерфейсе, сохранение данных состояния на перезаписываемом носителе информации на упомянутой машине, сохранение данных состояния на перезаписываемом носителе информации в упомянутом аппарате, тахометрия, детектирование нарушения баланса и детектирование нарушения соосности.

В соответствии с вариантом осуществления аппарат 14 включает в себя следующие функции:

Р1 - анализ колебаний,

Р2 - измерение ударного импульса,

Р3 - анализ пикового уровня,

Р4 - анализ спектра данных измерения ударного импульса,

Р5 - быстрое преобразование Фурье данных измерения колебаний,

Рб - графическое представление данных состояния на пользовательском интерфейсе,

Р7 - сохранение данных состояния в перезаписываемом носителе информации на упомянутой машине,

Р8 - сохранение данных состояния на перезаписываемом носителе 52 информации в упомянутом аппарате,

Р9 - тахометрия,

Р10 - детектирование нарушения баланса,

Р11 - детектирование нарушения соосности,

Р12 - поиск данных о состоянии на перезаписываемом носителе 58 информации на упомянутой машине,

Р13 - выполнение анализа Р3 пикового уровня и выполнение функции Р12 Поиск данных о состоянии на перезаписываемом носителе 58 информации на упомянутой машине так, чтобы получить возможность сравнения или анализа тенденций на основании текущих данных пикового уровня и предыдущих данных пикового уровня,

Р14 - поиск идентифицирующих данных на перезаписываемом носителе 58 информации на упомянутой машине.

Варианты осуществления функции Р7 сохранение данных о состоянии на перезаписываемом носителе информации на упомянутой машине, и Р13 анализ колебаний и поиск данных о состоянии описаны более подробно в патентной заявке 4Θ 98/01831, содержание которой тем самым включено здесь в качестве ссылки.

Анализ Р3 пикового уровня может быть выполнен на основе огибающего временного сигнала δ_ΕΝν, подаваемого блоком 250 формирования огибающей. Сигнал δ_ΕΝν также обозначается как δ_ΜυΡ.

Анализ Р3 пикового уровня выполнен с возможностью контролировать сигнал на длительности пикового контрольного периода Т_РМ с целью установления максимального уровня амплитуды.

Пиковая амплитуда может быть показательной для толщины масляной пленки в контролируемом подшипнике. Следовательно, детектированная пиковая амплитуда может быть показательной для разделения между металлическими поверхностями на границе качения. Толщина масляной пленки может зависеть от подачи смазки и/или от центрирования вала. Кроме того, толщина масляной пленки может зависеть от нагрузки на валу, то есть от силы, с которой металлические поверхности прижимаются друг к другу, например металлические поверхности подшипника и вала.

Фактическое детектированное значение максимального уровня амплитуды может также зависеть от механического состояния рабочих поверхностей подшипника, т.е. состояния подшипниковой опоры. Соответственно детектированное значение максимального уровня амплитуды может зависеть от шероховатости металлических поверхностей на границе качения и/или от повреждения металлической поверхно- 10 024339 сти на границе качения. Детектированное значение максимального уровня амплитуды может также зависеть от появления посторонней частицы в подшипниковой опоре.

На фиг. 6А изображена блок-схема варианта осуществления препроцессора 200 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления цифровой сигнал 8\п.) данных измерения доставляется на цифровой полосовой фильтр 240, имеющий нижнюю частоту Г_Ес отсечки, верхнюю частоту отсечки Г_ис и полосу пропускания между верхней и нижней частотами отсечки.

Устройство вывода цифрового полосового фильтра 240 подключается к цифровому блоку 250 формирования огибающей. В соответствии с вариантом осуществления изобретения выходной сигнал от блока 250 формирования огибающей подается на устройство 260 вывода. Устройство 260 вывода препроцессора 200 соединяется с устройством 210 вывода средства 180 цифровой обработки сигналов для подачи на устройство 220 ввода блока 230 оценки.

Верхняя и нижняя частоты отсечки цифрового полосового фильтра 240 могут быть выбраны так, чтобы частотные составляющие сигнала 8_мс вблизи частоты Г_км резонанса датчика находились бы в полосе пропускания фильтра. Как отмечено выше, усиление механических колебаний достигается датчиком, имеющим механический резонанс на резонансной частоте Г_км.

Соответственно аналоговый измерительный сигнал δ_ΕΑ отражает усиленное значение колебаний на и вблизи резонансной частоты Г^. Следовательно, полосовой фильтр в соответствии с вариантом осуществления на фиг. 6 успешно подавляет сигнал на частотах ниже и выше резонансной частоты Г_<м. дополнительно усиливая составляющие измерительного сигнала на резонансной частоте Г^. Кроме того, цифровой полосовой фильтр 240 успешно дополнительно уменьшает шум, неизбежно включаемый в измерительный сигнал, поскольку любые шумовые составляющие ниже нижней частоты Г_ъс отсечки и выше верхней частоты Г_ис отсечки также устраняются или уменьшаются. Следовательно, при использовании резонансного датчика 10 измерения ударногоимпульса, имеющего частоту Г_км механического резонанса в диапазоне от наименьшего значения Гшь частоты резонанса до наибольшего значения Г_кми частоты резонанса, цифровой полосовой фильтр 240 может быть сконструирован с возможностью иметь нижнюю частоту Г|,_с=Г|_Пц, отсечки и верхнюю частоту Г_ис=Г_кми отсечки. В соответствии с вариантом осуществления нижняя частота отсечки - Г_Ес=Г_кмЕ=28 кГц и верхняя частота отсечки - Г_ис=Г_кми=37 кГц.

В соответствии с другим вариантом осуществления частота Г_|м механического резонанса находится приблизительно в диапазоне от 30 до 35 кГц, и цифровой полосовой фильтр 240 может тогда быть сконструирован с возможностью иметь нижнюю частоту отсечки Гьс =30 кГц и верхнюю частоту отсечки Гис=35 кГц.

В соответствии с другим вариантом осуществления цифровой полосовой фильтр 240 может быть сконструирован с возможностью иметь нижнюю частоту Г_ъс отсечки ниже, чем самое низкое значение частоты Г_км резонанса, и верхнюю частоту Г_ис отсечки выше, чем наибольшее значение частоты резонанса. Например, частота Г_км механического резонанса может быть частотой в диапазоне от 30 до 35 кГц, и цифровой полосовой фильтр 240 может тогда быть сконструирован с возможностью иметь нижнюю частоту отсечки - Г_ъс=17 кГц и верхнюю частоту отсечки - Г_ис=36 кГц.

Соответственно цифровой полосовой фильтр 240 может выдать в полосе пропускания цифровой сигнал данных измерений, имеющий существенно низкое содержание внеполосного шума и отражающий механические колебания в полосе пропускания. Полосовой цифровой сигнал §_Р данных измерения может быть подан на блок 250 формирования огибающей.

Цифровой блок 250 формирования огибающей соответственно принимает полосовой цифровой сигнал данных измерения, который может отобразить сигнал, имеющий как положительные, так и отрицательные амплитуды. Что касается фиг. 6А, принятый сигнал выпрямляется цифровым выпрямителем 270, и выпрямленный сигнал может быть отфильтрован дополнительным фильтром 280 нижних частот так, чтобы выработать цифровой огибающий сигнал δ_ΕΝν.

Соответственно сигнал δ_ΕΝν является цифровым представлением огибающего сигнала, производимого в ответ на отфильтрованный сигнал §_Р данных измерения. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения дополнительный фильтр 280 нижних частот может быть исключен.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения на фиг. 6А сигнал δ_ΕΝν подается на устройство 260 вывода препроцессора 200. Следовательно, в соответствии с вариантом осуществления изобретения предварительно обработанный цифровой сигнал 8_мсР, подаваемый на устройство 210 вывода (фиг. 5), представляет собой цифровой огибающий сигнал δ_ΕΝν.

Если в предшествующем уровне техники аналоговые устройства для генерирования огибающего сигнала в ответ на измерительный сигнал используют аналоговый выпрямитель, который неизбежно приводит к систематической ошибке, добавляемой в результирующий сигнал, цифровой блок 250 формирования огибающей может успешно произвести истинное выпрямление без каких-либо систематических ошибок. Соответственно цифровой огибающий сигнал δ_ΕΝν будет иметь хорошее отношение сигнал-шум, поскольку датчик, механически резонирующий на резонансной частоте в полосе пропускания цифрового полосового фильтра 240, дает сигнал высокой амплитуды, и обработка сигналов, выполняемая цифровым образом, исключает добавление шума и исключает добавление систематических ошибок.

- 11 024339

Относительно фиг. 5, предварительно обработанный цифровой сигнал 8_ΜϋΡ доставляется на устройство 220 ввода блока 230 оценки.

В соответствии с другим вариантом осуществления фильтр 240 представляет собой фильтр верхних частот, имеющий частоту Ас отсечки. Этот вариант осуществления упрощает конструкцию посредством замены полосового фильтра фильтром 240 верхних частот, тем самым, оставляя фильтрацию нижних частот для другого фильтра нижних частот ниже по тракту, например для фильтра 280 нижних частот. Частота Г_рс отсечки фильтра 240 верхних частот выбрана приблизительно до значения наименьшего ожидаемого значения частоты ί^υ механического резонанса резонансного датчика 10 измерения ударного импульса. Когда частота ί_ΡΜ механического резонанса находится приблизительно в диапазоне от 30 до 35 кГц, фильтр 240 верхних частот может быть сконструирован с возможностью иметь нижнюю частоту отсечки Г_ъс=30 кГц. Отфильтрованный по верхним частотам сигнал затем попадает на выпрямитель 270 и на фильтр 280 нижних частот.

В соответствии с вариантом осуществления оказывается возможным использовать датчики 10, имеющие частоты резонанса приблизительно в диапазоне от 20 до 35 кГц. Для достижения этого фильтр 240 верхних частот может быть сконструирован с возможностью иметь нижнюю частоту отсечки Г_рс=20 кГц.

На фиг. 6В изображен вариант осуществления, в соответствии с которым цифровой полосовой фильтр 240 подает отфильтрованный сигнал 8_Р на цифровой выпрямитель 270, и выпрямитель 270 подает выпрямленный сигнал 8_Р непосредственно на анализатор 290 состояния (см. фиг. 7 совместно с фиг. 6В).

На фиг. 7 изображен вариант осуществления блока 230 оценки (см. также фиг. 5). Вариант осуществления на фиг. 7 блока 230 оценки включает в себя анализатор 290 состояния, выполненный с возможностью приема предварительно обработанного цифрового сигнала 8_ΜϋΡ, показательного для состояния машины 6. Анализатором 290 состояния можно управлять, чтобы выполнить выбранную функцию 105 анализа состояния посредством сигнала выбора, подаваемого на управляющее устройство 300 ввода. Примеры функций 105 анализа состояния схематично показаны на фиг. 7 как соответствующие элементы. Сигнал выбора, подаваемый на управляющее устройство 300 ввода, может быть генерирован посредством пользовательского взаимодействия с пользовательским интерфейсом 102 (см. фиг. 2А).

Как отмечено выше, аппарат 14 анализа может включать в себя функцию Р3, 105, анализа пикового уровня (см. фиг. 4 и 7).

В соответствии с вариантом осуществления изобретения функция анализа пикового уровня может быть выполнена анализатором 290 состояния в ответ на активацию через управляющее устройство 300 ввода. В ответ на сигнал активации анализа пикового уровня анализатор 290 активизирует анализатор 400 пикового уровня (см. фиг. 7), и цифровой измерительный сигнал 8_М|.)_Р поступает на устройство ввода анализатора 400 пикового уровня.

Анализатор 400 пикового уровня выполнен с возможностью контроля сигнала в отношении длительности пикового контрольного времени Т_РМ с целью установления максимального уровня А_рр амплитуды, показательного для механического состояния контролируемой части, то есть подшипников 7 и/или вала 8. Максимальный уровень А_рр амплитуды также может быть обозначен как характерная пиковая амплитуда А_рр.

Как отмечено выше, пиковая амплитуда, детектированная в измерительном сигнале, может быть показательной для состояния машины, если значение пиковой амплитуды возникает от механических колебаний в контролируемой машине. Когда контролируется подшипниковая опора, значение пиковой амплитуды может быть показательным для состояния подшипниковой опоры. Фактически, значение пиковой амплитуды может быть показательным для толщины масляной пленки в контролируемом подшипнике.

Следовательно, детектированная пиковая амплитуда может быть показательной для разделения между металлическими поверхностями на границе качения. Толщина масляной пленки может зависеть от подачи смазки и/или от центрирования вала. Кроме того, толщина масляной пленки может зависеть от нагрузки на валу, то есть от силы, с которой металлические поверхности сдавлены между собой, например металлические поверхности подшипника и вала. Фактически, детектированное значение максимального уровня амплитуды может также зависеть от механического состояния поверхностей подшипника.

Однако, возможность правильно указать состояние вращательной части исходя из детектированного значения пиковой амплитуды требует, чтобы детектированное значение пиковой амплитуды действительно исходило от вращательной части. Машины в промышленности, такие как, например, машины целлюлозно-бумажного производства, могут быть подвержены механическим воздействиям от инструментальных средств или других машин, которые могут вызвать механические колебания или ударные волны в контролируемой машине. Следовательно, уровень пиковой амплитуды в цифровом измерительном сигнале может быть вызван окружением машины, когда фактическое наибольшее значение амплитуды, детектированное в цифровом измерительном сигнале, может не иметь никакого отношения к состоянию контролируемой машинной части 8. В данном описании такие уровни пиковой амплитуды в цифровом измерительном сигнале, которые не зависят от механического состояния контролируемой части 8, рассматриваются как шум. Кроме того, могут оказывать воздействие электрические поля в окруже- 12 024339 нии датчика или вблизи проводников системы анализа состояния, приводя к пиковым амплитудам напряжения в измерительном сигнале. Такие пиковые амплитуды напряжения могут также рассматриваться как шум.

Автор заключил, что имеется особенно высокий уровень шума в механических колебаниях определенных машин, и что такие уровни шума препятствуют детектированию повреждения машины. Следовательно, для некоторых типов машин обычные способы для профилактического контроля состояния не дают возможность предоставить достаточно раннее и/или надежное предупреждение о приближении ухудшающегося состояния. Автор заключил, что может существовать механическое колебание ν_Μυ. показательное для ухудшенного состояния в таких машинах, но что обычные способы для правильного детектирования таких колебаний, возможно, до настоящего времени были неадекватны.

Автор также понял, что среди тех типов машин, для которых обычные способы для профилактического контроля состояния не могут обеспечить достаточно надежное предупреждение о приближении ухудшающегося состояния, имеются машины с медленно вращающимися частями.

Поняв, что особенно высокий уровень шума в механических колебаниях определенных машин препятствует детектированию повреждений машины, автор придумал способ получения более надежного детектирования уровня пиковой амплитуды сигнала, который является показательным для начинающегося повреждения вращательной части 8 контролируемой машины 6.

Однако, тесты показали, что даже в лабораторной среде, где имеется очень незначительный шум или его нет вовсе, детектированный пиковый уровень для вращательной части часто изменяется, то есть каждый оборот вращающегося вала не производит идентичные пиковые уровни. После тщательного исследования таких уровней амплитуды автор заключил, что уровни амплитуды, возникающие от вращения контролируемой вращательной части, близко следуют нормальному распределению, также называемому гауссовым распределением; и что необходимо записывать уровни амплитуды, возникающие от множественных оборотов вращательной части, чтобы детектировать соответствующее истинное пиковое значение, которое может быть использовано для точного определения состояния контролируемой вращательной части.

В этом контексте следует отметить, что нормальное распределение представляет собой распределение вероятности, которое описывает данные, которые группируются вокруг среднего значения. График соответствующей функции плотности вероятности имеет колоколообразную форму с пиком вблизи среднего значения и известен как гауссова функция или колоколообразная кривая.

На фиг. 8 изображена схематическая иллюстрация выпрямленного сигнала §_К, который может быть подан выпрямителем 270 (фиг. 6В) на пиковый анализатор 400 (фиг. 7). На фиг. 5 вместе с фиг. 6В и 7 предоставлен общий вид варианта осуществления аппарата анализа. Анализ Р3 пикового уровня (см. фиг. 7 и 4) выполнен с возможностью контроля сигнала в отношении длительности периода Т_РМ пикового контроля с целью установления соответствующего уровня максимальной амплитуды. В показанном на фиг. 8 примере контрольный период Т_РМ соответствует 14 оборотам контролируемой вращательной части. Отдельные обороты контролируемой вращательной части обозначены номером 405 на фиг. 8.

Соответственно, определяя контрольный период Т_РМ как число оборотов контролируемой вращательной части, а не как определенный период времени, качество анализа улучшается. Если точнее, автор понял, что когда число детектированных пиковых значений А_Р рассматривается в связи с количеством К оборотов контролируемой вращательной части в течение измерения, могут использоваться статистические методы, обеспечивающие при этом более качественное получение значений пиковой амплитуды.

Автор понял, что, если распределение значений АР детектированной пиковой амплитуды похоже на гауссово распределение, то можно заключить, что один оборот вала может привести к отличающемуся набору значений пиковой амплитуды по сравнению с другим оборотом того же самого вала.

Вариант осуществления способа содержит этапы, на которых принимают первый цифровой сигнал, зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

анализируют первый цифровой сигнал, чтобы детектировать значения А_р пиковой амплитуды в течение конечного периода Т_РМ времени, соответствующего определенному количеству К оборотов вращательной части. Определенное количество К оборотов должно соответствовать больше чем одному обороту контролируемой вращательной части. Способ дополнительно содержит этап, на котором определяют множество Ν_κ диапазонов К_А амплитуд;

сортируют детектированные значения А_р пиковой амплитуды по соответствующим диапазонам К_А амплитуд, чтобы отразить появление Ν детектированных значений Ар пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов амплитуд.

На фиг. 9 изображена гистограмма, полученная в результате измерения, причем измерительный период Т_РМ времени соответствует четырнадцати (К=14) оборотам контролируемой вращательной части при лабораторных условиях без какого-либо шума, то есть каждая из показанных черных точек соответствует одному детектированному значению А_Р пиковой амплитуды. Следовательно, определенное количество оборотов составляет К=14,0 оборотов, и конечный период Т_РМ времени - это время, которое требуется для контролируемой части 8, чтобы пройти 14 оборотов. Контролируемая часть 8 может быть ва- 13 024339 лом. Следовательно, в соответствии с вариантами осуществления изобретения измерительный период Т_РМ времени может зависеть от скорости вращения вращательной части так, что когда контролируемая вращательная часть вращается с меньшей скоростью, измерительный период Т_РМ времени будет больше, и когда контролируемая вращательная часть вращается с большей скоростью, измерительный период Т_РМ времени будет короче.

Исходя из того, что измерение было сделано в течение К=14 полных оборотов контролируемой части, и предполагая, что наибольшее значение пиковой амплитуды детектировано один раз за оборот, можно видеть из фиг. 9, что верхние четырнадцать (14) детектированных значений амплитуды действительно изменяются незначительно, при этом наибольшая амплитуда обозначена номером 410 и 14-й наибольший диапазон амплитуд обозначен номером 420. Следовательно, из фиг. 9 можно заключить, что значение А_Р пиковой амплитуды, детектированное в течение одного оборота, часто отличается от значения пиковой амплитуды, детектированного в течение другого оборота. Иначе говоря, если измерение было выполнено в течение единственного оборота, то множественные измерения при единственном обороте того же самого вала привели бы к довольно большим вариациям детектированного пикового значения.

Автор понял, что желательно получить такую процедуру измерения, которая является надежной в смысле обеспечения воспроизводимых результатов. Следовательно, когда процедура измерения неоднократно выполняется на той же самой вращательной части так, чтобы множественные контрольные периоды Т_РМ1, Т_РМ2, Т_РМ3, Т_РМ4, Т_РМ5 давали измерительные результаты в виде множественных характерных значений А_РК1, А_РК2, А_РК3, А_РК4 пиковой амплитуды, полученных в прямой временной последовательности, то желательно, чтобы эти множественные характерные значения А_РК1, А_РК2, А_РК3, А_РК4 пиковой амплитуды имели, по существу, то же самое числовое значение.

Конечный период времени для детектирования пикового значения.

Выполняя многочисленные тестовые измерения в лабораторной среде, где имеется только очень незначительный шум или его нет вовсе, автор заключил, что желательно контролировать вращающуюся часть в течение конечного периода Т_РМ времени, соответствующего нескольким оборотам К, чтобы детектировать истинное значение А_РТ пиковой амплитуды, которое является показательным для механического состояния контролируемой части, то есть подшипников 7 и/или вала 8. В этом контексте истинное значение А_РТ пиковой амплитуды истинно в том смысле, что оно действительно возникает от механического колебания У\ц.)· вызванного относительным движением между металлическими поверхностями в контролируемой части, такими как, например, шарик подшипника и внутренняя кольцевая поверхность, а не от какого-либо шума или возмущения. В действительности, выбор значения для параметра К представляет собой вопрос, который нуждается в тщательном изучении, поскольку контроль в течение единственного оборота, то есть при К=1, вероятно, приведет к слишком низкому значению А_РТ пиковой амплитуды, которое поэтому может быть неадекватным для указания на механическое состояние контролируемой вращающейся части. С другой стороны, если вращающаяся часть контролируется слишком долгое время, устремляясь к бесконечности в статистических терминах, то детектированное значение АРТ пиковой амплитуды будет медленно увеличиваться до бесконечности, что в действительности означает, что после очень длительного периода работы вращающаяся часть, связанная с подшипниковой опорой, ломается. Соответственно автор заключил, что необходимо найти сбалансированное значение для параметра К, чтобы, с одной стороны, необходимо иметь достаточно большое значение К, чтобы детектировать истинное значение А_РТ пиковой амплитуды, которое является показательным для механического состояния контролируемой части, а с другой стороны, - достаточно низкое значение К, чтобы сохранить продолжительность измерительного периода Т_РМ времени в разумных конечных пределах.

На основании многочисленных тестовых измерений в условиях, по существу, свободных от шума, автор заключил, что желательно контролировать вращающуюся часть в течение конечного периода Т_РМ времени, соответствующего определенному количеству К оборотов вращательной части; причем определенное количество К оборотов соответствует по меньшей мере восьми оборотам (К=8) контролируемой вращательной части, чтобы фактически детектировать истинное значение АРТ пиковой амплитуды, которое является показательным для механического состояния контролируемой части. На основании этих тестовых измерений автор заключил, что контроль вращающейся части в течение конечного периода Т_РМ времени, соответствующего по меньшей мере десяти оборотам (К=10) контролируемой вращательной части, дает более точное истинное значение А_РТ пиковой амплитуды, то есть истинное значение А_РТ пиковой амплитуды, которое в большей степени показательно для механического состояния контролируемой части. Это заключение основано на тестах, указывающих, что дополнительно увеличение контрольного периода Т_РМ времени до конечной длительности больше чем десять оборотов (К=10) в среде, свободной от шума, может привести к детектированию более высокого истинного значения АРТ пиковой амплитуды, но увеличение детектированного истинного значения АРТ пиковой амплитуды оказывается малым относительно увеличенного контрольного периода Т_РМ времени.

Измеряя и накапливая значения А_Р пиковой амплитуды в течение периода Т_РМ времени, соответствующего К=14 полных оборотов контролируемой части, и, затем располагая значения АР пиковой амплитуды на гистограмме, как показано на фиг. 9, значения А_Р пиковой амплитуды, отсортированные на амплитудный уровень 420 для 14-й наибольшей детектированной амплитуды, оказываются очень устойчи- 14 024339 выми. Из гистограммы на фиг. 9 можно видеть, что четыре пиковых амплитуды были детектированы в этом амплитудном диапазоне 420. Соответственно устойчивое значение измерения, то есть неоднократно предоставляющее, по существу, ту же самую пиковую амплитуду, при выполнении множественных измерений на той же самой вращающейся части может быть достигнуто при сосредоточении на К-й наибольшей амплитуде, причем К является числом, показательным для числа оборотов, выполняемых контролируемой частью в течение времени Т_РМ контролирования пикового уровня.

Поэтому вариант осуществления изобретения включает в себя способ функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью £_КОТ вращения, содержащий этапы, на которых принимают первый цифровой сигнал 8мо, 8_К, зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

анализируют первый цифровой сигнал, чтобы детектировать значения А_р пиковой амплитуды в течение конечного периода Т_Рт времени, соответствующего определенному количеству К оборотов вращательной части; причем определенное количество К оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

сортируют детектированные значения А_р пиковой амплитуды по соответствующим амплитудным диапазонам, чтобы отразить появление N детектированных значений А_р пиковой амплитуды в пределах множества Ν_κ амплитудных диапазонов;

оценивают характерное значение А_РК пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений А_р пиковой амплитуды и определенного количества К.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления оценка включает в себя этап, на котором выбирают К-ю наибольшую амплитуду, как упомянутое характерное значение А_РК пиковой амплитуды.

Снижение или устранение шума.

На фиг. 10 изображена гистограмма, полученная в результате измерения, причем время Т_РМ контроля пикового уровня соответствовало четырнадцати (14) оборотам контролируемой вращательной части. Гистограмма на фиг. 10 представляет собой результат эксперимента, причем два механических возмущения 430, 440 с очень большой амплитудой были генерированы в течение времени Т_РМ контроля пикового уровня. Два пика сигнала, соответствующие двум механическим возмущениям 430, 440 с очень большими амплитудами, также показаны на фиг. 8. Ясно, что два механических возмущения 430, 440 с очень большими амплитудами не были вызваны каким-либо повреждением в контролируемой вращательной части. Следовательно, два механических возмущения 430, 440 с очень большими амплитудами должны быть расценены как шум.

Опыт и множество измерений показали, что при контроле машины, имеющей часть, вращающуюся с данной скоростью вращения, наибольшее значение пиковой амплитуды, возникающее от зарождающегося повреждения, представляет собой существенное значение амплитуды для целей прогнозируемого обслуживания.

Однако, поскольку наибольшее значение пиковой амплитуды не появляется каждый раз, когда контролируемый вал поворачивается на один полный оборот, то будет необходимо контролировать вращательную часть в течение времени, позволяющего множественные обороты. Однако, к сожалению, в реальной практической ситуации при более длительном времени измерения часто увеличивается уровень шума в измерительном сигнале. В производственном окружении, например на целлюлозно-бумажном производстве, другие машины вблизи контролируемой машины могут время от времени вызывать механические колебания или ударные импульсы, и чем дольше время измерений, тем больший имеется риск того, что такие внешние механические колебания приведут к большим детектированным уровням пиковой амплитуды. По этим причинам процедура измерения, предназначенная для предоставления надежного и реально воспроизводимого характерного значения пиковой амплитуды, должна удовлетворять противоречивым требованиям:

с одной стороны, необходимо выполнение измерения за достаточно длительное время, чтобы накопить значения пиковой амплитуды по множественным оборотам контролируемой вращательной части, чтобы получить значение пиковой амплитуды, которое является характерным для наибольшего значения пиковой амплитуды, обусловленного состоянием контролируемой вращательной части, тогда как с другой стороны, необходимо избежать процедуры измерения, требующей такого длительного времени, поскольку шум, вызванный, например, другими машинами в производственном окружении, искажает результаты измерения.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения К-я наибольшая амплитуда выбирается как характерное значение А_РК пиковой амплитуды. Этот вариант осуществления успешно приводит к уменьшению или исключению влияния шума высокой амплитуды на получающееся характерное значение А_РК пиковой амплитуды. Этот полезный эффект ясен из рассмотрения и сравнения фиг. 9 и 10. Обе гистограммы на фиг. 9 и 10 иллюстрируют гистограммы, получающиеся при длительности измерения с периодом Т_Рт, причем упомянутый период Т_Рт длительности измерения соответствует определенному количеству К=14 оборотов вращательной части. На фиг. 9 изображена гистограмма, полученная в результа- 15 024339 те измерения без какого-либо шума, тогда как на фиг. 10 изображена гистограмма, полученная в результате другого измерения, когда во время измерения был введен шум большой амплитуды. Выбор К-й наибольшей амплитуды как характерного значения А_РК пиковой амплитуды приводит к воспроизводимым результатам даже при воздействии шума. Следовательно, когда процедура измерения неоднократно выполняется на той же самой вращательной части так, чтобы множественные контрольные периоды Т_РМ1, Т_РМ2, Т_РМ3, Т_РМ4, Т_РМ5 привели к измерительным результатам в виде множественных характерных значений А_РК1, А_РК2, А_РК3, А_РК4 пиковой амплитуды, полученных в прямой временной последовательности, эти множественные характерные значения А_РК1, А_РК2, А_РК3, А_РК4 пиковой амплитуды имеют, по существу, то же самое числовое значение, когда К-я наибольшая амплитуда выбрана как характерное значение А_РК пиковой амплитуды, и периоды Т_РМ1, Т_РМ2, Т_РМ3, Т_РМ4, Т_РМ5 длительности измерения соответствуют К оборотам вращательной части. Начиная с правой стороны и идентифицируя 14-е наибольшее значение амплитуды, получаем, по существу, тот же самый уровень амплитуды и в случае на фиг. 9, и в случае на фиг. 10. Следовательно, уровень амплитуды К-го наибольшего значения амплитуды может быть успешно выбран как характерное значение А_РК пиковой амплитуды в соответствии с вариантом осуществления.

Однако, характер гауссовой функции или колоколообразной кривой таков, что из частоты появления значений малой амплитуды фактически может следовать некоторая информация об амплитуде не столь часто появляющихся наибольших значений пиковой амплитуды.

В соответствии с одним аспектом изобретения способ включает в себя этап, на котором оценивают характерное значение (А_РК) пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений (А_р) пиковой амплитуды и определенного количества (К).

В соответствии с вариантом осуществления этап оценки включает в себя создание накапливаемой гистограммы.

Настройка аппарата анализа для выполнения анализа пикового уровня.

На фиг. 11А показана блок-схема алгоритма варианта осуществления способа функционирования аппарата 14, чтобы настроить его для выполнения анализа состояния пикового уровня. Способ в соответствии с фиг. 11А может быть осуществлен, когда вариант осуществления функции Р3 анализа (см. фиг. 4 и 7) выполняется на процессоре 50 (см. фиг. 2А).

На этапе 810 устанавливается значение параметра К, и на другом дополнительном этапе 820 может быть установлен параметр п. В соответствии с вариантом осуществления значения параметров К и η соответственно могут быть установлены при изготовлении или при поставке измерительного аппарата 14. Соответственно значения параметров К и п могут быть предварительно установлены изготовителем аппарата 14, и эти значения могут быть сохранены в энергонезависимом запоминающем устройстве 52 или в энергонезависимом запоминающем устройстве 60 (см. фиг. 2А).

Альтернативно, значения параметров К и п могут быть установлены пользователем аппарата 14 до выполнения сеанса измерения. Значения параметров К и η могут быть установлены пользователем посредством пользовательского интерфейса 102, 107, описанного в связи с фиг. 2А.

Способ измерения и сбора данных.

На фиг. 11В изображена блок-схема алгоритма варианта осуществления способа функционирования аппарата 14 для выполнения анализа состояния пикового уровня. Способ в соответствии с фиг. 11В может быть осуществлен, когда вариант осуществления функции Р3 анализа (см. фиг. 4 и 7) выполняется на процессоре 50 (см. фиг. 2А).

На этапе 850 считывается текущее значение скорости Г_кот и сохраняется в запоминающем устройстве 52 данных. Когда контролируемая часть 8 вращается с постоянной скоростью вращения, значение скорости Г_кот может быть введено пользователем через пользовательский интерфейс 102 (фиг. 2А). Когда скорость Г_кот вращения контролируемой части является изменяемой, может быть предоставлен детектор 450 скорости (см. фиг. 1 и 5) для подачи сигнала, показательного для скорости Г_КоТ вращения вала 8. Скорость Г_кот вращения вала 8 может быть предоставлена как число оборотов в секунду, об/с, то есть герц (Гц), на устройство 460 ввода средства 180 для цифровой обработки сигналов (см. фиг. 5) так, чтобы оно могло быть использовано процессором 50 (см. фиг. 2А) при работе программы для выполнения функции анализа пиковой амплитуды.

На этапе 860 выполняются дополнительные приготовления к этапу 870 сеанса измерения.

Приготовления этапа 860 могут включать в себя подготовку подходящей табл. 470 для собираемых данных. На фиг. 13В приведена схематическая иллюстрация множественных позиций запоминающего устройства, сконфигурированных в виде табл. 470 и подходящих для сохранения собираемых данных. Табл. 470 может быть сохранена в запоминающем устройстве 52 (фиг. 2А) или во внутреннем запоминающем устройстве процессора 50.

На фиг. 13А изображена гистограмма, имеющая множественные амплитудные ячейки 500, отдельно обозначенные символами от г1 до г750, причем каждая амплитудная ячейка г1..г750 отображает уровень А_г амплитуды. Хотя на фиг. 13 показано 750 амплитудных ячеек, это только примерное значение. Число амплитудных ячеек может быть установлено до необходимого числа на этапе 860 (фиг. 11В) пользователем через пользовательский интерфейс 102 (фиг. 2А). Чертеж на фиг. 13А сопоставим с фиг. 10, причем оба чертежа показывают число амплитудных ячеек по одной оси 480, и появление детектируемых значе- 16 024339 ний пиковой амплитуды - по другой оси 490. Однако, на иллюстрации на фиг. 13А никакие значения не нанесены на гистограмму. Амплитудная ось 480 может иметь определенное разрешение, которое также может быть установлено пользователем через пользовательский интерфейс 102. Альтернативно, разрешение амплитудной оси 480 может быть установлено предварительно. В соответствии с вариантом осуществления разрешение амплитудной оси 480 может быть установлено как 0,2 дБ, и записываемые амплитуды могут быть от самой низкой амплитуды А_г1= -50 дБ до наибольшего амплитудного значения ^Аг750= +^{100 дБ}.

Относительно фиг. 13В показанная таблица представляет собой отображение гистограммы, показанной на фиг. 13А, имеющей амплитудные ячейки 500, индивидуально обозначенные символами от г1 до г750, причем каждая амплитудная ячейка г1..г750 отображает амплитудный уровень А_г. Табл. 470 также включает в себя позиции 510 запоминающего устройства для амплитудных значений А_г и позиции 520 запоминающего устройства для переменных Ν_Γ, отражающих появление амплитудных значений.

Ячейка г1 связана со значением А_г1 амплитуды и с позицией запоминающего устройства для переменной Ν_Γι, чтобы сохранить значение, указывающее, как много раз детектировалась амплитуда А_г1.

На этапе δ60 (фиг. 11В) до начала сеанса δ70 измерения все переменные наступления события от Ν_γ1 до Ν_γ750 могут быть установлены как нулевые (0). Затем сеанс δ70 измерения может начаться.

Сеанс δ70 измерения может включать в себя этапы, на которых принимают первый цифровой сигнал δ_κ, δ_ΜϋΡ, зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части (см. фиг. 6В и 7); и анализируют первый цифровой сигнал δ_κ, δ_ΜυΡ, чтобы детектировать значения А_р пиковой амплитуды в течение конечного периода Т_Рт времени, соответствующего определенному количеству К оборотов вращательной части 8; причем определенное количество К оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части; и сортируют детектированные значения Ар пиковой амплитуды по соответствующим амплитудным диапазонам 500, чтобы отразить появление Ν детектированных значений А_р пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов 500 амплитуд (см. фиг. 13В).

Продолжительность сеанса измерения управляется в зависимости от количества оборотов вращающейся части так, чтобы вращающаяся часть поворачивалась, по меньшей мере, на К оборотов, как отмечено выше. Этап δ80 на фиг. 11В отображает этап, на котором управляют длительностью конечного периода Т_Рт времени соответственно. Может быть предоставлен счетчик оборотов для контроля за сигналом £_КОТ и чтобы удостовериться, что сеанс измерения продолжается в течение конечного периода Т_Рт времени, соответствующего определенному количеству К оборотов вращательной части 8. Альтернативно, детектор 450 может генерировать сигнал, показательный для количества оборотов, и продолжительностью измерения можно управлять исключительно в зависимости от количества оборотов вращательной части 8 независимо от времени. Альтернативно, продолжительностью ТРт сеанса измерения управляют в зависимости от информации о времени, предоставляемой тактовым генератором 190 (фиг. 5) вместе с информацией о скорости £_КОТ вращения, подаваемой детектором 450 так, чтобы продолжительность Т_Рт была такой, чтобы гарантировать, что контроль выполняется при желаемой величине вращения ихК. В связи с этим следует отметить, что К представляет собой положительное число, большее единицы, и η - положительное число, равное единице или большее единицы. Параметр К может быть целым числом, но он может альтернативно быть и десятичной дробью. Параметр η может быть целым числом, но он может альтернативно быть и десятичной дробью. В показанном выше на фиг. 8 примере параметр К=14 и параметр η=1.

На этапе δ90 (фиг. 11В) характерное значение А_РК пиковой амплитуды устанавливается на основе значений А_р пиковой амплитуды, собранных в сеансе δ70 измерения.

На фиг. 12А изображена блок-схема алгоритма варианта осуществления способа выполнения этапа δ70, чтобы выполнить сеанс измерения пикового уровня.

На этапе δ100 цифровой сигнал δ_κ, δΜο_Ρ, зависящий от механических колебаний, принимается анализатором 400 пикового уровня (см. фиг. 7). Когда пик сигнала детектирован (этап δ110), значение пиковой амплитуды детектированного пика измеряется (этап δ120), и соответствующий амплитудный диапазон г₁, также обозначаемый как ячейка диапазона амплитуд, идентифицируется на этапе δ130 (см. фиг. 12А вместе с фиг. 13В).

На этапе δ140 соответствующее значение Ντί отсчета наступления события увеличивается на одну единицу, чтобы отразить детектирование пика в данной ячейке г₁ диапазона амплитуд.

Затем этап δ80 на фиг. 11В выполняется так, чтобы определить, завершен ли сеанс измерения или он должен продолжиться. Если он должен продолжиться, то этапы от δ100 до δ140 повторяются, то есть этап δ70 на фиг. 11 выполняется снова.

Когда этап δ80 определяет, что сеанс измерения завершен, характерное значение А_РК пиковой амплитуды устанавливается (δ90) на основе значений А_р пиковой амплитуды, собранных в сеансе δ70 измерения, как отмечено выше.

В соответствии с вариантом осуществления характерное значение А_РК пиковой амплитуды сравнивается с опорным значением так, что сравнение является показательным для состояния контролируемой части. Опорное значение может быть предварительно установленным значением, соответствующим кон- 17 024339 тролируемой части. В соответствии с вариантом осуществления опорное значение может быть характерным значением А_РК пиковой амплитуды, которое было установлено измерением на той же самой контролируемой части в более раннее время, например, когда часть была новая или недавно отремонтированная. В соответствии с вариантом осуществления используются вышеупомянутые описанные функции

Р7 - сохранение данных состояния на перезаписываемом носителе информации на упомянутой машине, и/или

Р8 - сохранение данных состояния на перезаписываемом носителе 52 информации в упомянутом аппарате, и/или

Р12 - поиск данных о состоянии на перезаписываемом носителе 58 информации на упомянутой машине, и/или

Р13 - выполнение анализа Р3 пикового уровня и выполнение функции Р12 Поиск данных о состоянии на перезаписываемом носителе 58 информации на упомянутой машине, чтобы обеспечить возможность сравнения или определить тенденцию на основании текущих данных пикового уровня и предыдущих данных пикового уровня.

Установление дополнительного улучшенного характерного пикового значения и удаление шума.

Хотя показанные на фиг. 9 результаты измерения отражают наибольшую пиковую амплитуду 410, детектированную в течение К=14 оборотов в условиях, по существу, свободных от шума, наибольший пик 430 в сеансе измерения, показанном на фиг. 10, детектированный в течение К=14 оборотов, был сгенерирован в ответ на возмущение, то есть он отражает шум, и поэтому пик 430 не несет какой-либо информации о состоянии вращающейся части 8. Соответственно желательно получить характерное значение А_РК пиковой амплитуды, которое основано на значениях сигнала, отражающих значения измерения, подаваемые датчиком 10 в зависимости от колебаний, возникающих от вала и/или подшипника, когда вал вращается. В частности, когда он получается при измерении с медленно вращающимися частями, что неизбежно требует более длительного периода Т_РМ измерения, если измерение должно быть выполнено при определенном предварительно заданном количестве оборотов К, уровень шума также может быть увеличенным вследствие большей длительности сеанса измерения, требуемой вследствие более медленной скорости вращения. Следовательно, имеется потребность в надежном способе измерения, при котором оказывается возможным удалить шум.

В приложении с ветровой турбиной вал, подшипник которого анализируется, может вращаться со скоростью меньше чем 120 об/мин, то есть частота Г_К0Т вращения вала составляет меньше чем 2 об/с. Иногда такой анализируемый вал вращается со скоростью меньше чем 50 об/мин, то есть частота Г_К0Т вращения вала меньше чем 0,83 об/с. Фактически, скорость вращения обычно может быть меньше чем 15 об/мин. Хотя вал, имеющий скорость вращения 1715 об/мин, как рассматривается в вышеупомянутом описании, производит 500 оборотов только за 17,5 с, вал, вращающийся с 50 об/мин, производит 500 оборотов за 10 мин. Некоторые большие ветровые электростанции имеют валы, которые обычно могут вращаться с 12 об/мин=0,2 об/с. При 12 об/мин, чтобы завершить 50 оборотов, требуется больше 4 мин и соответственно риск воздействия шума во время измерения намного выше, когда анализ пикового уровня должен быть выполнен на вращающейся части, имеющей столь малую скорость вращения. Подобным образом, некоторые машинные части в целлюлозно-бумажном производстве также вращаются со скоростью меньше чем 50 об/мин.

Как отмечено выше, автор заключил, что желательно контролировать вращающуюся часть в течение конечного периода Т_РМ времени, соответствующего определенному количеству К оборотов вращательной части; причем определенное количество К оборотов соответствует множественным оборотам контролируемой вращательной части, чтобы фактически детектировать значение А_РТ пиковой амплитуды, которое показательно для механического состояния контролируемой части. Однако, автор заключил, что предпочтительно контролировать вращающуюся часть в течение конечного периода Т_РМ времени, соответствующего определенному количеству К оборотов вращательной части; причем определенное количество К оборотов соответствует, по меньшей мере, восьми (К=8) оборотам контролируемой вращательной части, чтобы фактически детектировать истинное значение А_РТ пиковой амплитуды, которое показательно для механического состояния контролируемой части. Это заключение было основано на многочисленных тестовых измерениях в условиях, по существу, свободных от шума. Следовательно, контроль вращающейся части в течение конечного периода Т_РМ времени, соответствующего, по меньшей мере, η/К оборотам, причем η - число, имеющее числовое значение, по меньшей мере, равное двум, и К имеет числовое значение по меньшей мере 8, и выбор η-й наибольшей детектированной пиковой амплитуды как характерного значения А_РК пиковой амплитуды предоставит измеренное значение А_РК пиковой амплитуды, которое статистически появляется однажды при К оборотах, при отклонении η-1 наибольших пиковых значений как потенциальных шумовых пиков. Соответственно этот вариант осуществления изобретения предоставляет значение А_РК пиковой амплитуды, которое очень точно характеризует механическое состояние контролируемой части.

Как отмечено выше, автор также заключил на основании тестовых измерений, что контроль вращающейся части в течение конечного периода Т_РМ времени, соответствующего по меньшей мере десяти оборотам (К=10) упомянутой контролируемой вращательной части, может предоставить еще более точ- 18 024339 ное истинное значение А_РТ пиковой амплитуды, то есть истинное значение А_РТ пиковой амплитуды, которое более точно характеризует механическое состояние контролируемой части. Кроме того, автор заключил, что тесты указывают, что дополнительно увеличение контрольного периода Т_РМ времени до конечной длительности больше чем десять оборотов (К>10) в среде, свободной от шума, может привести к детектированию наибольшего истинного значения А_РТ пиковой амплитуды, но увеличение детектированного истинного значения А_РТ пиковой амплитуды несущественно по сравнению с увеличением контрольного периода ТРМ времени.

Соответственно автор заключил, что необходимой для решения проблемой является то, как идентифицировать значение пиковой амплитуды, которое статистически появляется однажды при К оборотах, удовлетворяя противоречивым требованиям получения насколько возможно точного измеренного значения пиковой амплитуды и минимизируя продолжительность измерения и достигая удаления пиков, которые возникают из-за шума.

На фиг. 14А показана блок-схема алгоритма варианта осуществления способа для установления характерного значения А_РК пиковой амплитуды на основе значений Ар пиковой амплитуды, собранных в сеансе 870 измерения (см. фиг. 11А). Способ варианта осуществления на фиг. 14А иллюстрирует то, как может быть удален шум большой амплитуды. Соответственно способ в соответствии с фиг. 14А может успешно использоваться для анализа пикового уровня от вращательных частей, имеющих скорость меньше чем 50 об/мин.

На этапе 8150 считывают соответствующие данные для анализа. Это включает в себя значение параметра К, используемого в сеансе 870 измерения, и значение параметра п. Это может также включать в себя данные измерения пикового значения в формате гистограммы, как показано на фиг. 13А, 13В или 13С. Анализируемые данные измерения пикового значения могут быть данными, собранными так, как описано выше, например, в связи с вышеупомянутыми этапами 870 и 880 и/или как описано в связи с фиг. 12А или 12В.

На этапе 8160 идентифицируют вершину п-го наибольшего детектированного значения пиковой амплитуды. Обращаясь к фиг. 13В, предположение, что данные отсортированы так, чтобы ячейка наибольшей амплитуды была с правой стороны таблицы на фиг. 13В (то есть амплитуда А_г750, связанная с ячейкой г₇₅₀, отображает наибольшее детектированное значение амплитуды), означает начало с наступления события Ν_γ750, перемещение влево и добавление значений Ν_Γ1 наступления события пока сумма не будет равна п. Имея найденной п-ю наибольшую детектированную амплитуду, последующий этап 8170 включает в себя идентификацию ячейки г₁ амплитуды, отображающей п-е наибольшее детектированное значение пиковой амплитуды и соответствующее значение А_Г1 амплитуды.

На последующем этапе 8180 выбирают идентифицированное значение А_Г1 амплитуды как оценку характерной пиковой амплитуды А_РК

Арк * ⁼А_Г1

Соответственно вариант осуществления изобретения включает в себя способ функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью Р_КОт вращения, содержащий этапы, на которых принимают первый цифровой сигнал 8ми, 8_К, 8_Р, зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

анализируют первый цифровой сигнал, чтобы детектировать значения А_р пиковой амплитуды в течение конечного периода Т_Рт времени, соответствующего определенному количеству оборотов вращательной части; причем определенное количество оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

сортируют каждое детектированное значение Ар пиковой амплитуды в соответствующую амплитудную ячейку 500, Γι-γ₇₅₀ (см. фиг. 13В и 13С), чтобы отражать появление N детектированных значений А_р пиковой амплитуды в пределах множества Ν_κ диапазонов амплитуд;

оценивают характерное значение А_РК пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений А_р пиковой амплитуды и определенного количества оборотов; причем определенное количество оборотов включает в себя, по меньшей мере, пхК оборотов, причем п - число, имеющее числовое значение, по меньшей мере, равное двум, и К соответствует нескольким оборотам, и причем этап оценки включает в себя этап, на котором выбирают п-ю наибольшую детектированную пиковую амплитуду как характерное значение А_РК пиковой амплитуды.

Это решение успешно отклоняет п-1 наибольшие значения амплитудных пиков как шум и предоставляет п-е наибольшее значение пика амплитуды как характерное значение А_РК пиковой амплитуды. В соответствии с этим вариантом осуществления продолжительность сеанса измерения, выраженная как число оборотов, будет пхК, и число отклоненных пиковых значений шума - п-1.

В соответствии с вариантом осуществления п - число, имеющее числовое значение, по меньшей мере, равное двум, и К имеет числовое значение по меньшей мере 8, что обеспечивает измерение и сбор значений пиковой амплитуды в течение, по меньшей мере, пхК=2х8=16 оборотов контролируемой части (этапы 870 и 880 на фиг. 11В).

- 19 024339

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, рассматривая этапы 810 и 820 на фиг. 11А, параметр К устанавливается, по меньшей мере, как 10, и параметр η устанавливается как 5, обеспечивая измерение и сбор значений пиковой амплитуды в течение пхК=5х 10=50 оборотов контролируемой части (этапы 870 и 880 на фиг. 11В).

Если истинное пиковое значение генерируется, по меньшей мере, однажды на К оборотах и имеется также некоторое количество шума большой амплитуды в виде ложных пиковых значений, то в соответствии с этим вариантом осуществления четыре наибольших пиковых значения могут быть отклонены, и способ будет все еще идентифицировать истинное пиковое значение в виде η-го наибольшего детектированного пикового значения, то есть пятого наибольшего детектированного пикового значения. Соответственно, предполагая, что величина возмущения большой амплитуды приводит, самое большее, к четырем из высших пяти пиковых значений, этот вариант осуществления предоставляет амплитуду 5-го наибольшего пикового значения как характерного значения А_РК пиковой амплитуды.

В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления изобретения параметр К может принимать значения от 8 и выше, и параметр η может иметь значения 2 и выше. В соответствии с этими вариантами осуществления продолжительность сеанса измерения, выраженная в числе оборотов, будет пхК, и число отклоненных шумовых пиковых значений - п-1.

Приведенная ниже табл. 1 показывает несколько примеров комбинаций установки параметров для К и п вместе с получающейся продолжительностью сеанса измерений и соответствующей возможностью отклонения шума.

Таблица 1

К	η	Продолжительность | Число | сеанса измерения отклоненных (обороты) ι шумовых ΐ ' | пиков |
8	5	40	4
9	5	45	4
10	5	50	4
10		60	5
10	7	70	6
10	8	80	7
10	9	90	8
10	10	100	9
10	11	110	10
10	12	120	11
10	13	130	12
10	14	140	13
9	6	54	5
9	7	63	6
9	8	72	7
9	9	81	8
9	10	90	9
9	11	99	10
9	12	108	11

Однако, автор также заключил, что поскольку распределение истинных значений пиковой амплитуды, происходящих от вращения контролируемой вращательной части, близко следует нормальному распределению, то оказывается возможным оценить значение пиковой амплитуды, которое появляется статистически редко, на основе детектированных значений пиковой амплитуды, которые появляются чаще. На основе этого обстоятельства автор продолжил разработку дополнительного удачного варианта оценки характерного значения А_РК пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений А_р пиковой амплитуды и количества К вращения контролируемой части, как рассматривается ниже в связи с фиг. 14В.

Еще дополнительно улучшенное характерное пиковое значение и удаление шума.

На фиг. 14В показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая еще один вариант осуществления способа для оценки характерного значения А_РК пиковой амплитуды на основе значений А_р пиковой амплитуды, собранных в сеансе 870 измерения. Способ на фиг. 14В может быть вариантом осуществления этапа 890 на фиг. 11В.

На этапе 8200 параметр д устанавливают равным значению (пх К)/ср:

Параметр ср может иметь числовое значение 1 или больше чем 1. В соответствии с вариантами осуществления изобретения параметр ср предварительно устанавливается равным значению между единицей (1) и тремя (3).

На этапе 8210 идентифицируют амплитудный диапазон г_д (см. фиг. 13), поддерживающий д-е наибольшее детектированное значение пиковой амплитуды.

На этапе 8220 параметр к устанавливают равным значению (пхК)/д₂:

В соответствии с вариантами осуществления изобретения параметр ср предварительно устанавли- 20 024339 вают равным значению между двумя (2) и пятью (5). В соответствии с вариантом осуществления параметр с|₂ может иметь числовое значение четыре (4). Значение параметра с|₂ всегда больше, чем значение параметра ср >41

На этапе 8230 идентифицируют амплитудный диапазон г_ь (см. фиг. 13), поддерживающий 1-е наибольшее детектированное значение пиковой амплитуды.

На этапе 8240 оценку характерного значения А_и< пиковой амплитуды осуществляют на основе значений (г_д, д) и (т_ь, 1). Это подробнее рассматривается ниже в связи с фиг. 15А.

Установка параметров п=5, К=10 и с|1=1 на этапе 8200 дает д=50. Следовательно, сеанс измерения включает в себя 50 оборотов (поскольку пхК=50), и установка д=50 подразумевает, что мы идентифицируем позицию на гистограмме, где сохраняется 50-й наибольший детектированный импульс. Следовательно, обращаясь, например, к гистограмме на фиг. 13, мы идентифицируем позицию, где будут отражены амплитуды импульса, которые появляются с частотой один раз на оборот. Иначе говоря, ясно, что, поскольку распределение истинных значений пиковой амплитуды, появляющихся от вращения контролируемой вращательной части, близко следует нормальному распределению, то сортировка детектированных значений пиковой амплитуды по амплитудным ячейкам г, 500 (см. фиг. 13А, 13В и/или 13С), и затем идентификация амплитудной ячейки г, 500, поддерживает д-е наибольшее детектированное значение пиковой амплитуды, предоставляет идентификацию амплитудного значения г_д, которое появляется 50 раз (поскольку д=50) в течение 50 оборотов (поскольку пхК=50), то есть статистически, пиковая амплитуда, по меньшей мере, значение г_д пиковой амплитуды, появляется д/(пхК) раз/оборот, что соответствует одному разу на оборот, когда д=50 и пхК=50. Иначе говоря, средняя частота £_ад возникновения амплитуды, имеющей значение г_д или выше, выражаемая как возникновения за оборот, имеет вид £_ад=д/(п*К) возникновений /оборот

Аналогично, установка параметра с|₂=4 на этапе 8200 дает 1=пхК/ц₂=12,5. Следовательно, сеанс измерения включает в себя 50 оборотов (поскольку пхК=50), и установка 1=12 подразумевает, что мы идентифицируем позицию на гистограмме, где сохранен 12-й наибольший детектированный импульс. Следовательно, мы идентифицируем позицию на гистограмме на фиг. 13, где будут отражены импульсы, которые появляются с частотой один раз на каждые четыре оборота. Иначе говоря, средняя частота Л наступления события амплитуды, имеющей значение г_ь или выше, выраженная как возникновения на оборот, имеет вид £аЪ=Ь/ (п*К) возникновений /оборот

Когда параметры п=5, К=10 и 1=пхК/ц2=12,5, то имеем £_а1=1/(пхК)=1/4 событий/оборот, то есть одно событие на каждые четыре оборота.

Как отмечено выше, характер гауссовой функции или колоколообразной кривой таков, что амплитуда и частота значений малой амплитуды фактически могут до некоторой степени свидетельствовать об амплитуде не часто появляющихся наибольших значений пиковой амплитуды. Это справедливо даже если только часть амплитудно-частотной характеристики (см. фиг. 9, 10, 13А, 13В, 13С) похожа на гауссову функцию или колоколообразную кривую, например, если часть характеристики с большой амплитудой детектированных пиковых значений следует гауссовой функции или колоколообразной кривой.

Поскольку по меньшей мере часть с большой амплитудой распределения истинных значений пиковой амплитуды, появляющихся от вращения контролируемой вращательной части, близко следует нормальному распределению, эти две позиции в гистограмме могут быть использованы для оценки значения пиковой амплитуды, которое статистически появляется реже. Как отмечено выше (см. выше заголовок Конечный период времени для детектирования пикового значения), характерное значение А_РК пиковой амплитуды может быть амплитудой, которая статистически появляется однажды на каждые К оборотов. Соответственно установив параметр К равным значению 10, способ включает в себя оценку амплитуды пикового значения, появляющегося один раз за десять оборотов, на основании наблюдения частоты появления и амплитуды пиков, появляющихся один раз за оборот и один раз за четыре оборота. Предпочтительно этот способ допускает отклонение 11 значений ложных пиков с большой амплитудой, при этом допуская оценку точного характерного значения А_РК пиковой амплитуды, когда параметры д и 1 соответственно установлены так, как отмечено выше, то есть д=50 и 1=12,5. Кроме того, следует отметить, что этот способ допускает отклонение 11 значений ложных пиков с большой амплитудой, сокращая необходимую продолжительность Т_РМ сеанса измерения до длительности только в 50 оборотов. Это так потому, что пхК=5х 10=50. Этот эффект успешно достигается потому, что параметры С|1 и с|2 выбираются так, что два параметра д и 1 выбираются равными значениям, отображающим относительно высокую частоту появления значений пиковой амплитуды, и амплитуды значений с большой частотой появления используются для оценки значения А_РК пиковой амплитуды, которое статистически появляется реже, например один раз за К оборотов. Следовательно, характерный уровень А_РК пиковой амплитуды, имеющий среднее появление один раз за каждый К-й оборот, может быть оценен на основании уровней пиковой амплитуды, имеющих среднее появление один раз за каждый д-й оборот, и уровней пиковой амплитуды, имеющих среднее появление один раз за каждый 1-й оборот. Число отклоненных шумовых пиков Р_ж на еди- 21 024339 ницу меньше, чем усеченное значение Ь

Рык=ткиис(Ь)-1

Соответственно вариант осуществления в соответствии с фиг. 14В допускает, по существу, ту же самую точность оценки характерного значения А_РК пиковой амплитуды на основании измерения в течение 50 оборотов, как и в способе в соответствии с вариантом осуществления на фиг. 14А на основании измерения в течение 120 оборотов (ср. с вышеприведенной табл. 1). Нижеприведенная табл. 2 показывает несколько примеров комбинаций установок параметров К и п вместе с получающейся продолжительностью сеанса измерений и соответствующей возможностью отклонения шума.

Таблица 2

В соответствии с вариантом осуществления изобретения оценка может быть выполнена посредством выработки накопленной таблицы гистограммы, отражающей все амплитуды, детектированные в сеансе измерения, и частоту их появления. На фиг. 13С изображена иллюстрация такой совокупной таблицы 530 гистограммы, соответствующей таблице гистограммы на фиг. 13В. Совокупная таблица гистограммы на фиг. 13С включает в себя то же самое число ячеек диапазона амплитуд, что и таблица на фиг. 13В. В совокупной гистограмме наступление Ν' событий отражено как число появлений детектированных пиков, имеющих амплитуду выше, чем амплитуда А_г' соответственной амплитудной ячейки г. Это успешно предоставляет более гладкую кривую, когда совокупная гистограмма переводится в характеристику. Тогда как обычная гистограмма, отражающая ограниченное число наблюдений, отражает недостаток наблюдений Ν в амплитудной ячейке как провал или зубец в данной ячейке, совокупная гистограмма предоставляет более гладкую кривую, которая делает ее более подходящей для использования в оценке наступления события на одном уровне амплитуды, основанном на наблюдении наступления событий на других уровнях амплитуды.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения уровни амплитуды отражены как логарифмические значения, и также совокупное наступление событий отражено логарифмическим значением совокупного наступления событий.

На фиг. 15А изображена иллюстрация, отражающая принцип совокупной гистограммы, получающейся в результате измерения, и соответствующая таблице на фиг. 13С. Хотя совокупная гистограмма, использующая реальные детектированные значения, может использовать различные формы из показанных на фиг. 15А, принцип оценки характерной пиковой амплитуды А_РК, отражающей уровень амплитуды, которая появляется один раз на каждый К-й оборот, показан на фиг. 15А.

Одна ось 542 совокупной гистограммы отражает возникновение события, и другая ось 544 отражает амплитуду. Когда п=5, К=10, ц1=1, тогда §=50, отображая 50 возникновение событий, что также соответствует одному возникновению события за оборот. Одно возникновение события за оборот может быть записано как 1/1. Соответственно ось 542 совокупной гистограммы, отражающей возникновение событий, может отражать д как 1/1. Аналогично, Ь может отражать единичное возникновение события за четыре оборота, также выражаемое как 1/4, и когда К=10, тогда К может отражать единичное возникновение события за десять оборотов, также выражаемое как 1/10 (см. фиг. 15А).

Значения параметров гд, д и гЬ, Ь могут быть определены таким образом, как описано выше в связи с фиг. 14В. Значения параметров гд, г отражают точку 550 на совокупной гистограмме, указывающей пики, которые появляются один раз за оборот. Значения параметров гЬ, Ь отражают точку 5б0 на сово- 22 024339 купной гистограмме, указывающей пики, которые появляются один раз за четыре оборота. Автор заключил, что в логарифмической совокупной гистограмме эта часть кривой нормального распределения близко соответствует прямой линии, позволяя провести прямую линию 570 через точки 550 и 560. Когда эта линия 570 продлевается, она пересечет линию 580, отображающую К-возникновение события в точке 590. Значение амплитуды точки 590 отображает уровень А_РК амплитуды, который появляется один раз на каждый К-й оборот. Следовательно, характерный уровень А_РК пиковой амплитуды, имеющий среднее появление как один раз на каждый К-й оборот, может быть оценен на основе уровней пиковой амплитуды, имеющих среднее появление как один раз на каждый д-й оборот, и уровни пиковой амплитуды, имеющие среднее возникновение как один раз за каждый к-й оборот. На фиг. 15А это показано с примерными значениями д=1, к=4 и К=10.

На основе тестирования автор установил, что параметр С|1 предпочтительно должен иметь значение не меньше чем единица (1), поскольку выбор параметра С|1 как меньшего единицы может привести к неудовлетворительным результатам процесса оценки, поскольку совокупная гистограмма, отражающая опорный подшипник, имеющий внешнее кольцевое повреждение, отклоняется сравнительно больше от прямой линии, тем самым, давая большую ошибку при оценке.

Соответственно вариант осуществления изобретения включает в себя способ функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью £_КОТ вращения, содержащий этапы, на которых принимают первый цифровой сигнал 8_Μυ, 8_К, 8_Б, зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

детектируют значения А_р пиковой амплитуды, появляющиеся в первом цифровом сигнале в течение конечного периода Т_Рт времени, соответствующего определенному количеству оборотов вращательной части; причем определенное количество оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

сортируют каждое детектированное значение Ар пиковой амплитуды в соответствующую амплитудную ячейку 500, г_£-г₇₅₀ (см. фиг. 13В и 13С), чтобы отражать появление N детектированных значений А_р пиковой амплитуды в пределах множества Ν_Γ1 диапазонов амплитуд;

оценивают характерное значение А_РР пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений А_р пиковой амплитуды и определенного количества оборотов; причем определенное количество оборотов включает в себя, по меньшей мере, К оборотов, и причем этап оценки включает в себя этап, на котором оценивают значение А_РР амплитуды, которое появляется в среднем, по существу, один раз за К оборотов в зависимости от детектированных амплитудных уровней А_Р, которые в среднем возникают чаще чем один раз за К оборотов.

В соответствии с вариантом осуществления вышеупомянутого решения определенное количество оборотов включает в себя, по меньшей мере, пхК оборотов, причем η - число, имеющее числовое значение по меньшей мере 1, и К имеет числовое значение по меньшей мере 8.

В соответствии с другим вариантом осуществления η - число, имеющее числовое значение по меньшей мере 2, и К имеет числовое значение по меньшей мере 8.

В соответствии с вариантом осуществления предоставляется способ функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью £_КОТ вращения, содержащий этапы, на которых принимают первый цифровой сигнал 8_Μυ. 8_К, 8_Б, зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

детектируют значения А_р пиковой амплитуды, возникающие в первом цифровом сигнале в течение конечного периода Т_Рт времени, соответствующего определенному количеству оборотов вращательной части; причем определенное количество оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

сортируют каждое детектированное значения Ар пиковой амплитуды в соответствующую амплитудную ячейку 500, г_£-г₇₅₀ (см. фиг. 13В и 13С), чтобы отражать появление N детектированных значений А_р пиковой амплитуды в пределах множества Νκ диапазонов амплитуд;

оценивают характерное значение А_РК пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений А_р пиковой амплитуды и определенного количества оборотов; причем определенное количество оборотов включает в себя, по меньшей мере, пхК оборотов, причем η - число, имеющее числовое значение, по меньшей мере, равное двум, и К имеет числовое значение по меньшей мере 8, и причем этап оценки включает в себя этап, на котором оценивают значение А_РК амплитуды, которое появляется в среднем, по существу, один раз за К оборотов в зависимости от детектированных амплитудных уровней А_р, которые возникают один раз за каждый к-й оборот, причем к имеет числовое значение, меньшее чем пхК. В соответствии с аспектом этого решения этап оценки включает в себя этап, на котором оценивают значение А_РК амплитуды, которое появляется в среднем, по существу, один раз за К оборотов в зависимости от детектированных амплитудных уровней А_Р, которые возникают один раз за каждый к-й оборот, причем к имеет числовое значение, меньшее чем пхК, и в зависимости от детектированных амплитудных

- 23 024339 уровней А_Р, которые возникают один раз за каждый д-й оборот, причем д имеет числовое значение, меньшее чем п.

Вариант осуществления изобретения включает в себя способ функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью Г_К0Т вращения, содержащий этапы, на которых принимают первый цифровой сигнал 8_Μυ, 8_К, 8_Р, зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

детектируют значения А_р пиковой амплитуды, появляющиеся в первом цифровом сигнале в течение конечного периода Т_Рт времени, соответствующего определенному количеству оборотов вращательной части; причем определенное количество оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

сортируют каждое детектированное значение Ар пиковой амплитуды в соответствующую амплитудную ячейку 500, г_р-г₇₅₀ (см. фиг. 13В и 13С), чтобы отражать появление N детектированных пиковых значений А_р амплитуды в пределах множества Ντί диапазонов амплитуд;

оценивают характерное значение А_РК пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений А_р пиковой амплитуды и определенного количества оборотов; причем определенное количество оборотов включает в себя, по меньшей мере, пхК оборотов, и, причем этап оценки включает в себя этап, на котором оценивают значение А_РК амплитуды, которое появляется в среднем, по существу, один раз за К оборотов, в зависимости от детектированных уровней А_Р амплитуды, которые в среднем возникают чаще чем один раз за К оборотов.

Это решение успешно обеспечивает воспроизводимые результаты, поскольку предоставляемый амплитудный уровень А_РК основан на измеряемых значениях, имеющих высокую частоту появления. Кроме того, предоставляемый амплитудный уровень А_РК представляет собой, по существу, наибольший измеряемый уровень амплитуды, детектируемый от вращающейся машинной части в течение конечного периода Т_Рт времени, как рассмотрено выше и как показано тестами, выполненными автором.

Подавление шумового эха.

Кроме того, автор понял, что ударный шум в производственном окружении, который может быть вызван элементом, ударяющим по корпусу машины, имеющей контролируемую вращающуюся часть 8, может вызвать ударные волны, которые распространяются назад и вперед, отражаясь в корпусе машины. Соответственно такие отражающиеся ударные волны могут быть зарегистрированы датчиком 10 (фиг. 1, 2А, 5) и могут отображаться в результирующем сигнале 8_К, 8_миР (фиг. 6В, 7) как всплеск амплитудных пиков.

Следовательно, такой всплеск амплитудных пиков может, к сожалению, вызвать искажение анализа пиковых уровней, если влияние таких всплесков не может быть уменьшено или устранено.

На фиг. 12В изображена блок-схема алгоритма, иллюстрирующая вариант осуществления способа выполнения этапа 870 (фиг. 11В), чтобы выполнить сеанс измерения пикового уровня и дополнительно направленный на воздействие всплесков шумовых амплитудных пиков.

Этап 8300 варианта осуществления способа, показанного на фиг. 12В, может быть выполнен после этапа 860, как описано выше в связи с фиг. 11В. На этапе 8300 анализатор пикового уровня считывает текущую скорость Г_К0Т вращения, которая может быть подана от детектора 450 скорости, как описано выше (см. фиг. 5). Считывание в реальном времени значения скорости Г_К0Т вращения успешно позволяет выполнить данный способ также тогда, когда анализируемая вращательная часть вращается с переменной скоростью вращения.

На этапе 8310 вычисляется период Т_е подавления эха. Период Т_е8 подавления эха устанавливается как

Т_е5 :=1/ (е*£_т)

Причем в соответствии с вариантом осуществления е коэффициент, имеющий значение, равное десяти или меньшее десяти е<10

Эффект от способа подавления эха заключается в уменьшении числа пиковых значений за оборот контролируемой части 8 до максимального числа е пиков за оборот. Соответственно выбор е=10 дает максимально 10 пиков за оборот. Иначе говоря, период Т_е подавления эха будет иметь продолжительность, соответствующую длительности одной десятой оборота, когда е=10. Коэффициент е может быть выбран с другим значением, например 8 или 12.

На этапе 8320 принимают анализируемый измерительный сигнал 8\_Ш|,, 8_К, и на этапе 8330 анализируют амплитуду принятого сигнала 8_К, чтобы детектировать любые принятые пиковые значения.

На этапе 8340 любые детектированные пиковые значения А_Р доставляют на частоте Г_е или меньшей, причем каждое доставленное значение пиковой амплитуды отражает наибольшую детектированную амплитуду в течение периода Т_е8 подавления эха. Это делается так, чтобы имелось более продолжительное время, чем один период Т_е подавления эха, между двумя последовательно поданными выходными значениями от подавителя эха, но период между двумя последовательно поданными выходными значениями от подавителя эха никогда не бывает короче периода Т_е подавления эха.

- 24 024339

На последующем этапе 8350 пиковые значения А_Р, поданные подавителем эха, принимаются логарифмическим генератором. Логарифмический генератор вычисляет логарифм пикового значения А_Р в режиме реального времени.

На этапе 8360 амплитудную ячейку, соответствующую данному пиковому значению А_Р, идентифицируют в табл. 470 гистограммы и/или 530 (см. табл. 470 гистограммы и совокупную табл. 530 гистограммы на фиг. 13В и 13С соответственно), и на этапе 8370 соответствующее значение Ν_Γ1, Ν_Γ1' отсчета наступления события увеличивают на одну единицу.

На фиг. 16 изображена блок-схема варианта осуществления аппарата 14 анализа. Блок 10 датчика выполнен с возможностью генерирования аналогового сигнала 8_ΕΑ в ответ на колебания, как описано выше в этом описании. Блок 10 датчика может быть датчиком колебаний, как рассмотрено выше в связи с фиг. 2В. Альтернативно, блок 10 датчика может быть резонансным датчиком 10 измерения ударного импульса, имеющим частоту Гш механического резонанса, как рассмотрено выше в связи с фиг. 2В. Этот признак механического резонанса датчика измерения ударного иимпульса успешно обеспечивает воспроизводимые результаты измерения в том смысле, что выходной сигнал от датчика измерения ударного импульса имеет устойчивую резонансную частоту, по существу, независимую от физического пути между источником сигнала ударного импульса и датчиком ударного импульса.

Аналоговый сигнал 8_ΕΑ может быть доставлен на устройство 42 ввода Α/Ο преобразователя 40, который выполнен с возможностью генерирования цифрового сигнала 8_м|х имеющего частоту Г, дискретизации, как рассмотрено выше. Цифровой сигнал 8\_Ш может быть доставлен на полосовой фильтр 240, генерирующий в ответ на это отфильтрованный сигнал 8_Р. Отфильтрованный сигнал 8_Е может быть доставлен на выпрямитель 270, как рассмотрено выше в связи с фиг. 6В, подающий выпрямленный сигнал 8_К, имеющий частоту Г, дискретизации. Выпрямленный сигнал 8_К может быть при необходимости доставлен на фильтр 280 нижних частот, чтобы выработать цифровой сигнал 8_ΕΝν огибающей, имеющий частоту Г, дискретизации, как рассмотрено выше.

В соответствии с вариантом осуществления цифровой сигнал 8_ΕΝν огибающей может быть доставлен на устройство 220 ввода блока 230 оценки, как рассмотрено выше в связи с фиг. 6В и фиг. 7 (см. также фиг. 16). Цифровой сигнал 8_ΕΝν огибающей может быть доставлен на устройство ввода пикового детектора 310. Пиковый детектор 310 может работать для подачи детектированных пиков сигнала или детектированных значений А_р пиков сигнала на устройство 315 вывода в ответ на цифровой сигнал 8_ΕΝν огибающей. Как отмечено выше, цифровая обработка сигналов может быть успешно осуществлена выполнением программного кода процессором 50 данных, для того чтобы вызвать выполнение цифровой обработки сигналов процессором 50 данных. В соответствии с вариантом осуществления изобретения процессор 50 реализован как процессор цифровых сигналов, Ό8Ρ 50. Процессор Ό8Ρ 50 успешно функционирует достаточно быстро, чтобы позволить выполнение описанной цифровой обработки сигналов с принятым сигналом 8ΕΝν, имеющим ту же самую, или, по существу, ту же самую частоту Г, дискретизации, как подается Α/Ώ преобразователем 40. Особенность выполнения обработки сигналов с сигналами частоты Г, дискретизации гарантирует предпочтительно точное детектирование пикового значения. Возможно также предоставить прореживатель перед детектором пикового значения, чтобы детектировать пиковые значения на прореженном сигнале, имеющем более низкую частоту дискретизации. Однако, выполненные автором тесты указывают, что выполнение детектирования пикового значения на сигнале с более высокой частотой Г_, дискретизации предпочтительно гарантирует более точное детектирование пикового значения.

Детектированные пики сигнала или детектированные значения Ар пиков сигнала могут быть доставлены от устройства 315 вывода пикового детектора на устройство 320 ввода дополнительного подавителя 330 эха. Альтернативно, детектированные пики сигнала или детектированные значения А_р пиков сигнала могут быть доставлены от устройства 315 вывода пикового детектора на устройство 340 ввода логарифмического генератора 350. Логарифмический генератор 350 выполнен с возможностью генерирования логарифмических значений амплитуды, соответствующих амплитуде принятых детектированных пиков сигнала или детектированных значений А_р пиков сигнала. Следовательно, устройство 360 вывода логарифмического генератора 350 выполнено с возможностью доставки логарифмических значений амплитуды. Сортировщик 370 значений выполнен с возможностью приема логарифмических значений амплитуды и сортировки принятых логарифмических значений амплитуды по амплитудным ячейкам, соответствующим принятым логарифмическим значениям амплитуды. Следовательно, сортировщик 370 значений может быть выполнен с возможностью доставки отсортированных значений А_Р амплитуды, например, в виде табл. 470 или совокупной табл. 530 гистограммы, как рассмотрено выше и показано в связи с фиг. 13В и/или 13С.

Формирователь 375 пикового значения может быть выполнен с возможностью установки характерного пикового значения Α_ΡΚ в зависимости от отсортированных пиковых значений Ар амплитуды и определенного количества К оборотов контролируемой вращающейся части. Как отмечено выше, в связи с фиг. 11В детектор 450 может генерировать сигнал, показательный для количества К оборотов, и продолжительностью измерения можно управлять исключительно в зависимости от количества оборотов вращательной части 8 независимо от времени. Альтернативно, продолжительностью Т_Рт сеанса измерения

- 25 024339 можно управлять в зависимости от информации о времени, предоставляемой тактовым генератором 190 (фиг. 5) вместе с информацией о скорости Г_К0Т вращения, подаваемой детектором 450 так, чтобы продолжительность Т_Рт была выполнена с возможностью гарантии того, что контроль выполнен за желаемое количество оборотов ихК В связи с этим следует отметить, что К - положительное число, большее единицы, и η - положительное число, равное единице (1) или большее единицы (1). Параметр К может быть целым числом, но альтернативно он может быть десятичным числом. Как рассмотрено выше, значения параметров К и η могут быть предварительно установлены изготовителем аппарата 14, и эти значения могут быть сохранены в энергонезависимом запоминающем устройстве 52 или в энергонезависимом запоминающем устройстве 60 (см. фиг. 2А). Альтернативно, значения параметров К и η могут быть установлены пользователем аппарата 14 до выполнения сеанса измерения, как рассмотрено выше в связи с фиг. 11А. Значения параметров К и η могут быть установлены пользователем посредством пользовательского интерфейса 102, 107, описанного в связи с фиг. 2А.

Формирователь 375 пикового значения может быть выполнен с возможностью доставки характерного пикового значения А_РК на устройство 378 вывода (см. фиг. 16), позволяющее доставлять генерированное характерное пиковое значение А_РК на дисплей 106 или на порт 16.

Соответственно в отношении фиг. 16 вариант осуществления аппарата 14 включает в себя пиковый детектор 310, объединенный с логарифмическим генератором 350, сортировщик 370 значений и формирователь 375 характерного пикового значения, чтобы выполнить способ, описанный выше в связи с фиг. 11А, 11В и 12А.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления аппарат 14 также включает в себя подавитель 330 эха, как рассмотрено выше в связи с фиг. 16. Подавитель 330 эха, также обозначаемый как режектор 330 всплесков, может быть присоединен с возможностью приема детектированных пиковых значений А_Р от пикового детектора 310. Аппарат 14, включающий в себя режектор 330 всплесков, может быть выполнен с возможностью выполнить способ, описанный в связи с фиг. 12В. Следовательно, режектор 330 всплесков может быть выполнен с возможностью доставки выходных пиковых значений А_Р0 на устройство 333 вывода режектора всплесков в ответ на принятые детектированные пиковые значения А_Р. Режектор 330 всплесков может быть выполнен с возможностью управления доставкой выходных пиковых значений А_Р0 так, что выходные пиковые значения А_Р0 доставляют на частоте £_е, подачи, причем частота подачи £_е$=е*£_кот, причем £_К0Т - скорость вращения, и е - коэффициент, имеющий предварительно определенное значение.

Claims (22)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью (£_К0Т) вращения, содержащий этапы, на которых принимают цифровой сигнал (§мо, §р), зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

   анализируют цифровой сигнал, чтобы детектировать значения (А_р) пиковой амплитуды в течение конечного периода (ТРт) времени;

   определяют множество (Ν_κ) диапазонов амплитуд;

   сортируют значения (Ар) детектированной пиковой амплитуды по соответствующим диапазонам амплитуд так, чтобы отразить возникновение (Ν) значений (Ар) детектированной пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов амплитуд;

   конечный период времени соответствует количеству (К) оборотов вращательной части, причем количество (К) оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

   оценивают характерное значение (А_РК) пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений (А_р) пиковой амплитуды и количества (К); причем этап оценки включает в себя этап, на котором выбирают К-ю наибольшую амплитуду как характерное значение (А_РК) пиковой амплитуды, причем К представляет количество оборотов вращательной части в течение конечного периода.
2. 2. Способ по п.1, в котором количество К оборотов соответствует по меньшей мере восьми оборотам (К=8) контролируемой вращательной части.
3. 3. Способ функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью (£_К0Т) вращения, содержащий этапы, на которых принимают цифровой сигнал (8мо, 8_К, 8р), зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

   анализируют цифровой сигнал, чтобы детектировать значения (Ар) пиковой амплитуды в течение конечного периода (ТРт) времени;

   определяют множество (Ν) диапазонов амплитуд;

   сортируют значения (А_р) детектированной пиковой амплитуды по соответствующим диапазонам

   - 26 024339 амплитуд так, чтобы отразить возникновение (Ν) значений (А_р) детектированной пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов амплитуд;

   конечный период времени соответствует количеству (К) оборотов вращательной части; оценивают характерное значение (А_РК) пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений (А_р) пиковой амплитуды и количества (К); причем количество оборотов включает в себя по меньшей мере ихК оборотов, причем η имеет числовое значение, равное по меньшей мере 1, и К имеет числовое значение, равное по меньшей мере 8; причем числовое значение η составляет по меньшей мере 2; и этап оценки включает в себя этап, на котором выбирают η-ю наибольшую детектированную пиковую амплитуду.
4. 4. Способ по п.3, в котором числовое значение К составляет по меньшей мере 10.
5. 5. Способ функционирования аппарата для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью (£_КОТ) вращения, содержащий этапы, на которых принимают цифровой сигнал (8мо, 8_К, 8_Ρ), зависящий от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

   анализируют цифровой сигнал, чтобы детектировать значения (Ар) пиковой амплитуды в течение конечного периода (Т_Рт) времени;

   определяют множество (Νκ) диапазонов амплитуд;

   сортируют значения (А_р) детектированной пиковой амплитуды по соответствующим диапазонам амплитуд так, чтобы отразить возникновение (Ν) значений (А_р) детектированной пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов амплитуд;

   конечный период времени соответствует количеству (К) оборотов вращательной части; причем количество (К) оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части; и оценивают характерное значение (А_РК) пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений (Ар) пиковой амплитуды и количества (К); причем этап оценки включает в себя оценку не часто появляющегося характерного значения (А_РК, 590) пиковой амплитуды на основании характера гауссовой функции или колоколообразной кривой, такой что частота появления значений (550, 560) малой амплитуды несет информацию об амплитуде не часто появляющихся характерных значений (А_РК, 590) пиковой амплитуды.
6. 6. Способ по любому из пп.1-5, дополнительно содержащий этап, на котором доставляют характерное значение (А_РК) пиковой амплитуды на пользовательский интерфейс для представления пользователю.
7. 7. Способ по любому из пп.1-6, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют функцию (Ρ1, Ρ2, Ρη) контроля состояния так, чтобы анализировать состояние машины в зависимости от характерного значения (А_РК) пиковой амплитуды.
8. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором этап оценки включает в себя этап, на котором создают накапливаемую гистограмму.
9. 9. Способ по п.5, в котором количество оборотов включает в себя по меньшей мере пхК оборотов, причем η имеет числовое значение, равное по меньшей мере 1, и К имеет числовое значение, равное по меньшей мере 8.
10. 10. Способ по любому из пп.5-9, в котором этап оценки не часто появляющегося характерного значения (А_РК, 590) пиковой амплитуды использует детектированные значения (А_р, г_д, г_И, 550) пиковой амплитуды, имеющие среднюю частоту появления как единица на оборот (д) и/или меньше чем единица на оборот (И) для оценки значения (А_РК, 590) амплитуды для пика, имеющего среднюю частоту появления как единица на восемь оборотов или меньше чем единица на восемь оборотов (К); причем детектированные значения (А_р, г_д, г_И, 550) пиковой амплитуды, используемые для этапа оценки, имеют среднюю частоту появления больше чем единица на восемь оборотов.
11. 11. Машиночитаемый носитель, содержащий сохраненную на нем компьютерную программу, которая побуждает аппарат для анализа состояния машины выполнять способ по пп.1-10 для анализа состояния машины, имеющей часть, которая вращается со скоростью (£_КОТ) вращения.
12. 12. Аппарат для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью (£_КОТ) вращения, содержащий средство для приема цифрового сигнала (8|<|._|3. δ_Μυ. δ_ΕΝν), зависящего от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

    средство для анализа цифрового сигнала (8|<|._|Р δ_ΜΙ.)· 8_ΕΝν), выполненное с возможностью детектировать значения (А_р) пиковой амплитуды в течение конечного периода (Т_Рт) времени, причем конечный период времени соответствует количеству (К) оборотов вращательной части, причем количество (К) оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

    средство для сортировки детектированных значений (А_р) пиковой амплитуды по множеству (Νκ) соответствующих диапазонов амплитуд, выполненное с возможностью отразить возникновение (Ν) де- 27 024339 тестированных значений (А_р) пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов амплитуд;

    средство для оценки, выполненное с возможностью оценивать характерное значение (А_рк) пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений (А_р) пиковой амплитуды и количества (К), средство для оценки включает в себя средство для выбора К-й наибольшей амплитуды как характерного значения (А_рк) пиковой амплитуды, причем К представляет количество оборотов вращательной части в течение конечного периода времени.
13. 13. Аппарат по п.12, в котором количество К оборотов соответствует по меньшей мере восьми оборотам контролируемой вращательной части.
14. 14. Аппарат для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью (£_К0Т) вращения, содержащий средство для приема цифрового сигнала (8^0, 8_Μϋ, 8_ΕΝν), зависящего от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

    средство для анализа цифрового сигнала (8^0, 8_Μϋ, 8_ΕΝν), выполненное с возможностью детектировать значения (А_р) пиковой амплитуды в течение конечного периода (Т_Рт) времени, причем конечный период времени соответствует количеству (К) оборотов вращательной части, причем количество (К) оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

    средство для сортировки детектированных значений (А_р) пиковой амплитуды по множеству (Ν_κ) соответствующих диапазонов амплитуд, выполненное с возможностью отражать возникновение (Ν) детектированных значений (А_р) пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов амплитуд, средство для оценки, выполненное с возможностью оценивать характерное значение (А_рк) пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений (А_р) пиковой амплитуды и количества (К), количество оборотов включает в себя по меньшей мере пхК оборотов, причем η - число, имеющее числовое значение, по меньшей мере равное 1, и К имеет числовое значение, по меньшей мере равное 8, числовое значение η составляет по меньшей мере 2; и средство для оценки включает в себя средство для выбора ηй наибольшей детектированной пиковой амплитуды как характерного значения (А_рк) пиковой амплитуды.
15. 15. Аппарат по п.14, в котором числовое значение К составляет по меньшей мере 10.
16. 16. Аппарат для анализа состояния машины, имеющей часть, вращающуюся со скоростью (ί_κοτ) вращения, содержащий средство для приема цифрового сигнала (8_ΡΕϋ, 8_Μϋ, 8_ΕΝν), зависящего от механических колебаний, возникающих от вращения упомянутой части;

    средство для анализа цифрового сигнала (8_ΡΕϋ, 8_Μϋ, 8_ΕΝν), выполненное с возможностью детектировать значения (А_р) пиковой амплитуды в течение конечного периода (Т_Рт) времени, причем конечный период времени соответствует количеству (К) оборотов вращательной части, причем количество (К) оборотов соответствует больше чем одному обороту контролируемой вращательной части;

    средство для сортировки детектированных значений (А_р) пиковой амплитуды по множеству (Ν_κ) соответствующих диапазонов амплитуд, выполненное с возможностью отражать возникновение (Ν) детектированных значений (Ар) пиковой амплитуды в пределах множества диапазонов амплитуд;

    средство для оценки, выполненное с возможностью оценивать характерное значение (А_рк) пиковой амплитуды в зависимости от отсортированных значений (А_р) пиковой амплитуды и количества (К); средство для оценки включает в себя средство для оценки не часто появляющегося характерного значения (А_рк, 590) пиковой амплитуды на основании характера гауссовой функции или колоколообразной кривой, такой что частота появления значений (550, 560) малой амплитуды несет информацию об амплитуде не часто появляющихся характерных значений (А_рк, 590) пиковой амплитуды.
17. 17. Аппарат по любому из пп.12-16, дополнительно содержащий пользовательский интерфейс и средство для подачи характерного значения (А_рк) пиковой амплитуды на пользовательский интерфейс для представления пользователю.
18. 18. Аппарат по любому из пп.12-17, дополнительно содержащий средство для выполнения функции (Ρ1, Ρ2, Ρη) контроля состояния для анализа состояния машины в зависимости от характерного значения (А_рк) пиковой амплитуды.
19. 19. Аппарат по любому из пп.12-18, в котором средство для оценки включает в себя средство для создания накапливаемой гистограммы.
20. 20. Аппарат по п.16, причем количество оборотов включает в себя по меньшей мере пхК оборотов, причем η - число, имеющее числовое значение, по меньшей мере равное 1, и К имеет числовое значение, по меньшей мере равное 8.
21. 21. Аппарат по п.16, в котором средство для оценки не часто появляющегося характерного значения (А_рк, 590) пиковой амплитуды выполнено с возможностью использования детектированных значений (А_р, г_д, г_И, 550) пиковой амплитуды, имеющих среднюю частоту появления как один раз за оборот (д) и/или меньше чем один раз за оборот (И) для оценки значения (А_рк, 590) амплитуды для пика, имеющего среднюю частоту появления один раз за восемь оборотов или меньше чем один раз за восемь оборотов (К); причем детектированные значения (А_р, г_д, г_И, 550) пиковой амплитуды, используемые для этапа

    - 28 024339 оценки, имеют среднюю частоту появления больше чем один раз за восемь оборотов.
22. 22. Аппарат по п.21, в котором детектированные значения (А_р, гд, г_ь 550) пиковой амплитуды, используемые для этапа оценки, имеют среднюю частоту появления больше чем один раз за пять оборотов.