KR20020000868A - 접근이 용이하지 않거나 운동하는 부품의 내부 온도를모니터링하기 위한 장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

접근 곤란 및/또는 운동 가능한 기계 부품 내의 온도를 측정하기 위한 장치 및 시스템. 장치는, 운동 가능한 부품 내측에 장착될 수 있고 상기 부품의 온도 정보를 포함하는 신호를 제어 유니트에 의하여 수신될 수 있는 방식으로 송출하도록 설계된 감온 요소를 포함한다. 감온 요소는 온도가 측정될 기계 부품 내 구멍의 최하단에 배치되는 SAW 칩으로서, 상기 기계 부품 내의 상기 구멍 외측에 제공되는 제 1 안테나에 연결된다.

Description

접근이 용이하지 않거나 운동하는 부품의 내부 온도를 모니터링하기 위한 장치 및 시스템{DEVICE AND SYSTEM FOR MONITORING INTERNAL TEMPERATURE OF INACCESSIBLE OR MOVING PARTS}
본 발명은 접근이 어렵고/어렵거나 운동 가능한 부품 내측의 온도를 모니터링하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.
예를 들어 디젤 엔진과 같은 중대형 기계 장치 및 엔진에는, 작동시에 손상을 입을 수도 있는 수 많은 베어링이 있다. 이를 방지하기 위한, 현재까지의 표준 과정은 온도 또는 진동을 연속적으로 또는 주기적으로 측정함으로써 이러한 베어링을 모니터링하는 것이었다. 대형 디젤 엔진에 필요한 사양들은 주 베어링의 온도 모니터링에 관한 분류 협회(classificatiion societies)에 기재되어 왔다. 하지만, 이러한 필요 사양들은 크랭크샤프트 베어링과 관련해서는 기재되어 있지 않은데, 이러한 온도를 측정함에 적합한 장치가 없기 때문이다.
4행정 중속 및 고속 디젤 엔진의 경우, 크랭크샤프트 베어링에 대한 손상을 초기 단계에서 감지할 수 있다면 그것은 매우 큰 장점일 것이다. 이러한 엔진에서 손상은 급격하게 성장할 수 있고, 그리고 크랭크샤프트 베어링이 손상된 결과는 매우 엄청날 것이다.
주로 심각한 엔진 손상은 최초 손상(초기 손상)이 엔진 고장을 일으키는 경우에 발생한다. 이러한 최초 손상의 한 예는 피스톤 크라운(piston crown) 상에 탄소(carbon)가 형성됨으로 인하여 또는 실린더에서의 연소 실패로 인하여 피스톤이 실린더 내의 윤활을 잃는 경우일 것이다. 이러한 피스톤은 원활하지 못하게 이동하기 시작할 것이고, 그래서 크랭크 베어링 상에 보다 큰 부하/표면 압력을 가할 것이다. 엔진에 심각한 손상을 일으킬 수 있는 최초 손상의 다른 예로는, 윤활유 오일 펌프로부터의 공급 고장 또는 크랭크샤프트 내 오일 채널의 막힘으로 인하여, 크랭크샤프트 베어링에의 윤활유 공급 실패가 있다. 이와 관련하여 언급될 수 있는 최초 손상의 최종 예는 크랭크 볼트가 느슨하게 되거나 손상되는 경우이다.
상기 언급된 모든 상황은 아마도 엔진, 특히 크랭크샤프트, 피스톤 로드(커넥팅 로드), 그리고 엔진 블록 상에 큰 손상을 가할 것이다. 수 많은 경우에 피스톤 로드는 피스톤에의 부착이 파손에 의해 느슨하게 되고(크랙이 발생되고), 최악의 경우에는 수 개의 회전 부품이 엔진으로부터 떨어져 나갈 수도 있다. 엔진실 승무원이 엔진 근처에 있다면, 이러한 종류의 사태는 큰 위험을 수반할 수도 있다. 만약 엔진이 배의 추진용으로 제공된다면, 이 배는 상당한 기간 동안 그 추력(propulsion) 및 조정 가능성(manoeuvring ability)을 잃을 수도 있는데, 이에 따라는 배가 좌초되거나 공해 문제가 생길 수 있다.
상당히 빠른 온도 센서는 엔진 작동을 매우 빠르게 정지시킬 수 있어서, 이러한 심각한 손상을 신속하게 피할 수 있고, 최악의 경우에서도 온도 증가로 인한 최초 손상과 관련하여 단지 부품을 교체하거나 수리하면 될 것이다.
지금까지 일반적으로 엔진 부품, 상세하게는 중대형 디젤 엔진의 크랭크샤프트 베어링과 관련하여 이러한 문제를 기술하였다. 하지만, 유사한 문제들은 예를들어 전기 모터, 휠 베어링, 브레이크 디스크 등과 같은 수 개의 회전 부품과 관련하여서도 일어난다.
SE-B-391.031에 운동 가능한 기계 부품의 온도를 측정하는 것이 기술되어 있다. 이 공보에는 이러한 장치가 어떻게 디젤 엔진에서의 크로스헤드 베어링(crosshead bearing) 온도의 모니터링용으로 채택될 수 있는지가 설명되어 있다. 이 장치에서 센서는 감온 저항(temperature-sensitive resistor)이고, 테스트 신호의 전달은 전기 용량적으로(capacitively) 이루어진다. 신호 전달이 미끄럼 접촉에 의하여 또는 유도적(inductively)으로 실행되는 유사한 방법도 존재한다. 회로의 전기적 특성이 변할 수 있다는 사실로 인하여 이러한 대안들에는 측정에 있어 불확실한 요소가 있고, 이들 중 어느 것도 극단적으로 거리가 짧은 경우 외에 다른 전기적 접촉이 없이 데이터를 전송할 수 없다.
WO 97/09596호에는 온도를 포함하는 전기 모터에서 온도 상태 데이터를 감지하기 위한 센서가 기술되어 있다. 이러한 센서는 표면파 음향 요소(surface wave acoustic element) 또는 SAW 칩으로 형성된다. SAW 칩의 특성은 측정되어야 하는 물리적 조건의 함수로서 변화되는 점인데, 이는 전달 함수의 변경을 초래한다. 특정한 특성을 지닌 라디오 신호(radio signal) 형태인 폴링 신호(polling signal)는 폴링 유니트로부터 전달되고, SAW 칩에 의하여 수신된다. 그리고 이 신호는 전기 신호로 변환되고, 그런 후에 요소의 표면을 따라 전달되고 반사되는 음향 신호로 변환되는데, 이 경우에 먼저 전기 신호로 그리고 그런 후에 폴링 유니트로 복귀되는 라디오 신호로 다시 변환된다. SAW 칩의 전달 함수에서의 변화의 결과인 폴링신호에서의 변화에 기초하여 물리적 상태 데이터(physical status data)가 유도된다. 상기 공보에는 권선(winding) 내측에 센서를 배치하고 이를 그 외부에 배치된 안테나에 어떻게 연결할 수 있는지가 기술되어 있다. 하지만, 이러한 센서가 적절한 방식으로 장착되고 특히 가혹한 환경에서 사용되는 경우에 상당한 내구성을 가지도록 하기 위하여 어떻게 설계될 수도 있는가는 상기 공보에 기술되어 있지 않다.
유사한 센서가 WO 93/13495에 기술되어 있는데, 이는 열차에서의 휠 베어링 및 브레이크 블록에 대한 것이다.
하지만, SAW 칩은 특히 가혹한 환경에서 견고하지 않으며, 종래의 공지된 응용예에서 이들은 단지 모니터링될 요소의 표면에 장착되도록 제안되었다. 이는 무엇보다도 첫 번째로는 이렇게 하는 것이 단순하고 실제 부품에 아무런 변경도 필요하지 않기 때문이며, 둘째로는 만약 SAW 칩이 부품 요소의 내부에 배치된다면 폴링 신호를 전달하기 어려운데 이는 모니터링되어야 하는 부품 요소가 차폐물(screen)로 작용하기 때문이다. 그러므로 종래 공지된 이러한 유형의 센서는 특히 엔진과 연계된 많은 응용예에 적합하지 않고, 특히 표면에서보다는 부품의 더 깊은 내부의 온도를 측정함에 적합하지 않다.
US-A-5,438,322에는 볼트형 온도 센서가 제시되어 있다. 하지만 이는, 온도가 일정한 임계치(critical value)를 초과하는 경우 볼트의 표면에 대하여 가압되고 활성화되는 라디오 트랜스미터를 포함하여, 경보 신호가 전달되게 한다. 이러한 센서는 실제 온도가 얼마나 되는가의 정보는 제공하지 않고, 단지 한계값을 초과하는 경우에 경보 신호를 방출하도록 설계되었을 뿐이다.
종래 공지된 방법과는 달리, 본 발명에서는 가혹한 환경에 대하여서도 견고한 센서를 제공하고, 모니터링될 부품의 깊은 내부 온도를 측정하기 위해서도 채택될 수 있다. 더욱이 상기 센서가, 수신기에 대하여 상대적으로 운동할 수 있고 수신기로부터 일정한 거리로 배치되는 부품에 설치되는 경우라도, 본 발명은 상기 센서로부터 수신기로 온도 데이터가 전달될 수 있게 한다.
상기 언급된 특징들은 독립항에서 설명되는 특징적인 구조에 의하여 이루어진다.
상기 언급된 특징들과 더불어, 본 발명은 기존 설비에 용이하게 장착될 수 있는 시스템을 제공한다. 예를 들어, 이 설비는 장비 공급자로부터의 정비공(fitters)에 의하여 실행될 수 있다. 즉 엔진 및 다른 기계 장치의 공급자가 이 시스템을 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 방식으로 설계해야 할 필요가 없다.
본 발명은 실시예의 형태와 다음에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 기술될 것인데,
도 1은 본 발명이 크랭크샤프트 베어링에서의 온도를 측정함에 사용되는 응용예를 나타내는 주 도면이고,
도 2는 본 발명에서 센서 요소로서 채택될 수 있는 SAW 칩을 도시하고,
도 3은 본 발명에 따라 온도를 모니터링하기 위한 센서 설계를 도시하고,
도 4는 본 발명에 따라 온도를 모니터링하기 위한 센서의 대안적인 설계를 도시하고,
도 5는 본 발명에 따라 온도를 모니터링하기 위한 센서의 또 다른 대안적인 설계를 도시하고,
도 6은 배의 엔진 장착을 모니터링함에 본 발명을 사용하는 것을 도시한다.
도 1은 본 발명이 특별하게는 크랭크샤프트 베어링, 특히 중대형 디젤 엔진에서의 크랭크샤프트 베어링에서 온도를 측정하기 위한 시스템에 어떻게 채택될 수 있는 가를 설명한다. 시스템은 네 개의 주 구성 요소, 즉 센서(1)(바람직하게는 각 실린더에 하나씩), 안테나(2)(바람직하게는 각 센서에 대하여 하나씩), 제어 유니트(3) 및 레코딩 유니트(4)로 구성된다. 여기서 센서(1)는 크랭크샤프트 베어링 하우징에 자유롭게 장착된다. 안테나(2)는 엔진 내부에 장착되고 제어 유니트(3)에 연결되는데, 제어 유니트(3)는 하나 이상의 안테나/센서로부터 테스트 데이터가 수신될 수 있게 하는 멀티플레서(multiplexer)를 포함하는 것이 바람직하다. 제어 유니트(3)는 엔진 근처에 설치되고 신호 케이블(signal cable, 5)을 거쳐 안테나(2)에 연결되는 것이 바람직할 것이다. 레코딩 유니트(recording unit, 4)는, 이력(historical) 데이터를 저장하고, 테스트 데이터를 그래픽 및 영숫자 형태로 표시하며, 경보 한계(alarm limits)를 구성하고, 가능하다면 경보 센터(alarm center)와 소통되며, 레포트를 인쇄하기 위한 소프트웨어를 구비한 컴퓨터인 것이 바람직하다. 이러한 유니트는 모니터링되어야 하는 기계 장치 또는 엔진의 제어실에 배치되는 것이 바람직할 것이고, 예를 들어 데이터 버스 방법(data bussolution, 6)과 같은 데이터 전송용 표준 연결을 통하여 제어 유니트에 연결될 것이다. 많은 경우에 이 컴퓨터는 이미 이러한 제어실에 배치되고 모니터링되어야 하는 기계 장치의 작동과 연계된 다른 소프트웨어를 동시에 실행시키는 컴퓨터일 수 있다.
제어 유니트(3)는 멀티플렉서와 관련 센서(1)에 연결된 안테나(2)를 거쳐 상기 어느 하나의 센서에 폴링 신호를 전달시킬 수 있도록 설계된다. 이 폴링 신호는 센서(1)의 표면 상의 하나 또는 그 이상의 점으로부터 수정된 형태(예를 들어, 시간 지연 또는 위상 변이)로 반사되어, 상기 센서로부터 복귀되어 안테나(2)에 의하여 수신되며, 그런 후에 멀티플렉서를 거쳐 제어 유니트(3)에 복귀될 수 있다. 수정된 신호는 제어 유니트에서 산정될 것이고, 크랭크샤프트 베어링에서의 온도는 이로부터 유도될 것이다. 유도된 온도는 기록 및 다른 처리를 위하여 레코딩 유니트(4)에 전달된다.
감온 요소 자체가 어떻게 설계될 수 있는지가 도 2에서 설명된다. 상기 요소는 종종 인터디지털 변환기(interdigital transducer)라고 불리는 변환기(transducer, 12), 그리고 하나 또는 그 이상의 반사체(reflector, 13)를 구비한 SAW 칩으로 구성된다. 고주파 신호가 변환기(12)에 인가되는 경우, 이 신호는 SAW 칩의 표면을 따라 전달되어 각각의 반사체(13)에서 반사되고 각각의 반사체로부터 반사된 신호로 구성되는 수정된 신호의 형태로 변환기에 복귀되는 음향 신호로 변환될 것이다. 변환기(12)는 반사된 신호를 다시 변환기로부터 송출되는 전기 신호로 변환한다. SAW 칩의 표면을 따르는 신호 경로의 특성은 SAW 칩의 온도에 종속된다. SAW 칩은 온도 종속 전달 함수(temperature dependent transfer function)를 갖는 신호 프로세싱 요소로서 작동할 것이다. 전달 함수에서의 변화는 반사된 신호의 특성으로부터 유도될 수 있을 것이고, 이에 기초하여 온도가 유도될 수 있다. 이는 다음에 보다 자세하게 논의될 것이다.
도 3은 센서(1)가 어떻게 설계될 수 있는가의 예를 설명한다. 실제 감온 요소(temperature-sensitive element)인 SAW 칩(11)은 통상적으로는 하우징에 밀봉된다. 다음에, SAW 칩과 밀봉(encapsulation) 또는 하우징으로 구성된 요소는 센서 요소(14)로 명명된다. 이 실시예에서 센서 요소(14)가 볼트(15) 내에 배치된다. 하지만, 센서 요소(14)는 모니터링되어야 하는 부품에 자유롭게 배치될 수도 있는데, 이는 아래에서 보다 자세하게 기술된다. 예를 들어, 상기 요소는 홀더(holder) 또는 소켓(socket, 16)에 장착되는데, 이는 소형 회로 보드(small circuit board)일 수도 있고, 예를 들어 동축 케이블과 같은 전달 라인(transmission line,18)에 의하여 차례로 안테나(17)에 연결된다. 안테나(17)는 모니터링되어야 하는 부품으로부터 돌출되는 방식으로 배치된다. 안테나(17)는 예를 들어 소형 회로 보드의 형태로 볼트의 상단면에 장착될 수도 있다. 그러므로, 실시예에서 안테나는 센서를 형성하는 볼트(1)의 통합 부분(intergrated part)이다. 하지만, 안테나는 분리되어 개별적으로 제공될 수도 있고, 상기 전달 라인(18)의 연장을 통하여 센서에 연결될 수도 있다.
폴링 신호가 안테나(17)에 의하여 수신되는 경우, 이는 센서 요소(14)로 전달되고 여기에서 상기 수신된 신호가 이미 기술된 바와 같이 SAW 칩에 인가되는 음향 신호로 변환된다. 반사된 신호가 변환기(12)에 의하여 수신되는 경우, 그것은 음향 신호로부터 전기 신호로 변환되는데, 이 전기 신호는 안테나(17)에 인가되고, 이로부터 수정된 폴링 신호로 전달된다. 이 신호는 안테나(2)에 의하여 수신되고, 상기한 바와 같이 더 처리된다.
볼트(15)의 실제 설계는 센서(1)가 장착되는 환경이 어떠한 종류의 것인가에 의하여 변할 수 있다. 바람직한 실시예로서, 볼트는 숫나사로 설계될 수 있는데, 이에 따라 볼트는 장착되어야 하는 요소에 나사식으로 삽입될 수 있다. 하지만, 다른 설계도 가능하다. 예를 들어, 볼트(15)는 평활면 또는 일정한 정도의 거칠기를 가진 표면으로 설계될 수도 있고, 인장과 마찰에 의하여 장착되는 협소한 구멍에 밀어넣어질 수도 있다. 볼트(15)의 내면은 개개의 요소를 적절한 위치로 유지시키는, 예를 들어 에폭시(epoxy) 또는 내열 고무 슬리브(heat-resistant rubber sleeve)와 같은 재료(19)로 채워지는 것이 바람직할 것이다.
도 4에는 대안적인 설계가 설명되는데, 도 3에서 설명된 것과 동일하거나 대응되는 요소는 동일한 도면 부호로 표시된다. 이 실시예에서 센서 요소(14)는 볼트 내부에 장착되지 않는다. 이 경우의 볼트(15)는 단지 장착 구멍을 폐쇄하고, 실제 요소를 고정하도록 제공된다. 대신에, 센서 요소(14)는 모니터링되어야 하는 부품에서 구멍의 하부에 자유롭게 장착된다. 도 3에 설명된 실시예에서와 동일한 방식으로, 센서 요소는 홀더(16)에 장착될 수 있고, 전달 라인(18)에 연결될 수도 있다. 이러한 전달 라인은 모니터링되어야 하는 부품의 외측 상의 안테나(도시 안됨)에 차례로 연결될 것이다. 도면의 실시예에서, 볼트(15)에 의하여 가두어진스프링(10)이 구멍의 하부에 대하여 센서 요소(14)를 어떻게 가압하는지가 도시된다. 스프링에 대한 대안으로서, 예를 들어 내열 고무와 같은 적당한 재료로 제조된 슬리브가 채택될 수도 있다. 구멍은 에폭시 또는 이와 유사한 것으로 채워질 수도 있으나, 이 실시예에서의 바람직한 해법은 아닌데, 센서 요소(14) 및 다른 요소를 제거하거나 대체하기가 어려울 것이기 때문이다.
다른 실시예가 도 5에 설명되어 있는데, 여기서 앞선 도면에서의 도면 부호에 대응되는 번호를 다시 사용한다. 이 실시예에서, 전달 라인(18)을 통하여 관통되는 구멍을 갖는 스크류(20)에 의하여 폐쇄된 밀봉(encapsulation, 15a) 내부에 센서 요소(14) 및 홀더(16)가 장착된다. 이러한 통로는 예를 들어 에폭시(19a)와 같은 것에 의하여 차례로 실링(seal)될 수도 있다. 상기 밀봉은 스프링(19a) 또는 차례로 전달 라인을 통하여 관통되는 구멍을 갖는 볼트(15b)에 의하여 적절한 위치를 유지하는 슬리브에 의하여 배치된 구멍의 하부에 대하여 가압될 것이다. 도면의 실시예에서 볼트(15b) 내의 내부 표면(23)에 대한 가스킷 또는 O-링(22)을 가압하는 스크류(21)가 이 구멍에 제공되는데, 결과적으로 O-링(22)은 전달 라인(18)을 빈틈없이 둘러 싼다. 전달 라인(18)은 모니터링되는 부품의 외측상의 안테나(도시 안됨)에 연결된다.
도 3을 참조하여 기술되는 설계는 표준 길이, 즉 실제 감온 요소가 항상 모니터링되어야 하는 부품의 내측에 동일한 거리로 장착되는 경우에 적합한 반면, 도 4 및 도 5에 도시된 실시예는 가변 길이에 적합한데, 여기서 개별적인 장착 구멍의 깊이에 따라, 모니터링하는 부품으로 감온 요소가 얼마나 깊이 장착되는지가 결정된다.
모니터링되어야 하는 요소에 센서를 장착하는 경우, 상기 요소를 불필요하게 약하게 하는 손상의 발생을 피하는 것이 중요하다. 만약 센서가, 크랭크샤프트 베어링의 경우에서와 같이 응력에 노출되는 부품을 모니터링해야 한다면, 어디에 어떻게 장착되어야 하는지에 대한 규격을 준비하는 것과, 이 작업이 우수한 전문가에 의하여 실행되게 하는 것이 매우 중요하다.
도 6에는 본 발명이 두 개의 주 엔진(31), 및 두 개의 보조 엔진(33, 34)으로 구성된 배의 엔진 장착을 모니터링하는데 어떻게 채택될 수 있는지가 설명되어 있다. 안테나와 연계된 다수의 센서는 이미 기술한 바와 같이, 각각의 엔진에 배치되고, 이들은 이 실시예에서 멀티플렉서 또는 개개의 센서로 그리고 센서로부터의 신호를 제어하는 다른 형태의 선택기(selector)를 포함하는 제어 유니트(3)에 연결된다. 제어 유니트(3)는 엔진 근처의 엔진실에 장착되는 것이 바람직하다. 제어 유니트(3)로부터 신호들이 데이터 버스(6)를 거쳐 컴퓨터(4)로 전달되는데, 이는 위에 기술된 레코딩 유니트를 구성하고, 배의 제어실에 배치되어 있다. 이는 프린터(35) 및 경보 센터(36)에 연결된다.
컴퓨터(4)는 상이한 센서에서 측정된 온도 정보를 전송하는 데이터 신호를 제어 유니트(3)로부터 수신한다. 이 정보는 온도 데이터와 개별적인 센서를 확인하는 데이터 모두를 포함하는 것이 바람직한데, 그 대신 컴퓨터(4)는, 항상 컴퓨터가 폴링 신호를 전달하기 위하여 선택하는 센서로부터 언제나 온도 데이터가 수신되는 방식으로 제어 유니트(3) 내의 멀티플렉서를 제어할 수도 있다. 수신된 온도 데이터는 컴퓨터 내에 저장되고, 그리고 온도 정보는 컴퓨터 스크린 상에 그래픽 또는 영숫자로써 표시될 수 있다. 온도 리스트 및 이력 데이터는 연계된 프린터로 출력될 수 있다.
컴퓨터는 정해진 경보 한계치를 초과하는 온도에 반응하도록 프로그램되는 것이 바람직할 것이다. 어느 하나의 센서가 정해진 온도 한계치보다 높은 온도를 지시한다면, 경보 신호가 생성되어 경보 센터(36)에 전달될 것이다. 또한 경보 상태가 존재한다는 것을 컴퓨터 상에 지시될 수도 있다. 경보 상태가 존재한다는 것을 시각(visual) 또는 가청(audible) 정보의 형태로 지시하기 위하여, 경보 센서는 다수의 상이한 방식으로 설계될 수 있다. 경보 센터(36) 또는 컴퓨터(4)는 사전 설정된 하나 또는 그 이상의 경보 상태의 경우에 하나 또는 그 이상의 엔진을 작동 중지시키도록 배치될 수도 있다. 예를 들어 시각 경보가 제 1 단계에서 주어지고, 가청 경보가 제 2 단계에서 활성화되며, 제 3 단계에서 엔진 또는 엔진들 상의 구동 속도 또는 부하가 낮춰지거나 정지되는 것과 같은, 개개의 센서에 대한 수 개의 경보 단계(alarm level)를 정할 수도 있다.
본 발명의 범위 내에서 수 많은 변화와 대안들을 실시하는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 볼트(15)의 물리적인 형상은 센서가 장착되는 요소에 적응되도록 변경될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 센서는 단지 여기에서 언급된 것만이 아니라, 기계 장치 및 자동차의 수 많은 다양한 부품의 온도를 모니터링하는데에도 적합할 것이다. 센서의 온도를 구하기 위하여 제어 유니트에서 수 많은 상이한 방식으로 실제 신호 처리를 실행할 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 수정된 폴링 신호는 칩의 표면 상에서 수 개의 지점으로부터의 반사(reflections)로 구성되고, 각 개별적인 반사로부터의 절대 위상은 적합한 측정 장치에 의해 측정된다. 이러한 상이한 절대 위상을 결합함으로써 바람직하게는 이들 사이의 일정한 차이점을 나타내기 위하여, 온도를 명확하게 결정하고, 센서와 제어 유니트 사이에서 취해지는 경로 및 관련 지연(delay)과 무관하게 신호를 구할 수 있다. 더욱이, 이러한 차이점을 계산함으로써 측정값이 비교되는 개별적인 기준 요소를 구비함으로써 동일한 값을 구할 수도 있다. 그러므로, 칩 상에 기준(reference)을 가진다고 말할 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 실제 폴링 신호는 전기 계측 회로(electronic metering circuits)에서 원래의 폴링 신호로부터 수정된 폴링 신호를 구별할 수 있기 위해, 진폭 또는 펄스가 변조된 일정한 주파수를 가질 것이다. 예를 들어 주파수-변조 폴링 신호(chirps)를 채택하는 변형예를 실시할 수도 있다.
수정된 폴링 신호의 처리는 제어 유니트(3)와 레코딩 유니트(4)에 배분될 수 있고, 에저 유니트 및 이들로부터 구해진 신호의 임의의 특성은, 추가의 처리 예를 들어, 제어 유니트 또는 레코딩 유니트에서의 데이터 파일에 저장될 수 있는 센서 요소를 위한 교정치(calibratioon value)와의 비교를 위해 레코딩 유니트에 전달된다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (14)

  1. 접근이 용이하지 않고/않거나 운동 가능한 기계 부품의 내측의 온도를 측정하기 위한 장치로, 온도 종속 전달 함수를 갖는 SAW 칩(11)을 구비한 감온 요소를 포함하며, 상기 SAW 칩이 상기 부품의 외측 상에 장착된 안테나에 연결되도록 설계된 변환기를 구비한 장치에 있어서,
    상기 부품 내의 장착 구멍에서의 적절한 위치에 배치되고 유지될 수 있도록 설계된 밀봉(14; 15; 15a)에 상기 감온 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 밀봉(14; 15; 15a)이 상기 장착 구멍에 스크류 삽입되도록 설계된 중공 볼트(hollow bolt, 15, 도 3)로 구성되고, 상기 감온 요소는 상기 볼트의 내부에 배치되는 반면, 상기 부품으로부터 돌출된 상기 볼트의 일부분에서 전달 라인(18)을 통하여 상기 감온 요소에 연결된 안테나(17)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 볼트(15, 도 3)는, 상기 감온 요소를 제자리에 유지시키는 재료(19)로 그 내부가 채워지는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 재료가 에폭시 또는 내열 고무 슬리브인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 밀봉(14; 15a)이 상기 장착 구멍의 하단부에 개별적으로 배치되도록 설계되고, 상기 장치는 상기 장착 구멍을 폐쇄하기 위한 볼트(15b)와, 밀봉(14;15a) 사이에 배치되도록 설계된 재료(19; 19a, 19b)를 포함하며, 상기 재료(19; 19a, 19b)는 상기 볼트(15b)와 밀봉(14;15a) 사이에 배치되도록 설계되며, 따라서 장착 후 상기 밀봉(14;15a)을 제 위치에 견고하게 유지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 재료(19; 19a; 19b)는, 상기 장치가 장착되는 경우에, 상기 장착 구멍의 하단부에 대하여 상기 밀봉(14; 15a)을 가압하는 스프링인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 재료(19; 19a; 19b)는 에폭시 또는 내열 고무 슬리브인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 하나 또는 그 이상의 접근이 용이하지 않고/않거나 운동 가능한 기계 부품에서 온도를 모니터링하기 위한 시스템으로, 모니터링되는 각각의 부품의 내부에 온도 종속 전달 함수를 갖는 SAW 칩(11)을 구비한 감온 요소를 포함하는 하나 또는 그 이상의 센서(1)가 배치되고, 각각의 SAW 칩은 상기 각각의 부품의 외측 상에 장착되는 개별적인 제 1 안테나(17)에 연결되는 변환기를 구비한 시스템에 있어서,
    상기 감온 요소는 상기 각각의 기계 부품에서 장착 구멍에서의 적절한 위치에 배치되고 유지되는 밀봉(14; 15; 15a)에 제공되고;
    상기 각각의 센서(1)에 대하여 상기 제 1 안테나(17)를 통하여 센서(1)로 신호를 전달하고 센서(1)로부터 신호를 수신할 수 있는 방식으로 배치되는 제 2 안테나(2)가 제공되고, 상기 제 2 안테나는 상기 시스템이 하나 이상의 센서(1)를 포함하는 경우 신호 케이블(5)을 통하여 멀티플렉서를 포함하는 제어 유니트(3)와 연결되고; 그리고
    상기 제어 유니트(3)는 연계된 신호 케이블(5) 및 연계된 제 2 안테나(2)를 통하여 상기 어느 하나의 센서(1)로 폴링 신호를 전달하고 상기 어느 하나의 센서(1)로부터 수정된 폴링 신호를 수신할 수 있도록 배치되며, 상기 제어 유니트(3)는 상기 수신된 수정 폴링 신호를 프로세싱하고 상기 수정된 폴링 신호의 특성에 기초하여 상기 센서(1)의 온도를 나타내는 데이터 신호를 생성하도록 더 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 SAW 칩 상에 다수 개의 반사체(13)가 제공되고, 상기 제어 유니트(3)는, 상기 각각의 반사체에 연결된 상기 수정된 폴링 신호 요소의 절대 위상을 측정하고 상기 절대 위상들 사이의 차이에 의하여 상기 데이터 신호를 생성할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 8항 및 제 9항에 있어서, 상기 제어 유니트(3)는, 데이터 버스(6)를 통하여 레코딩 유니트(4)에 더 연결되고 상기 센서(1)의 온도를 나타내는 상기 데이터 신호를 상기 레코딩 유니트(4)에 전달하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 레코딩 유니트(4)는 이로부터 유도된 상기 수신된 데이터 신호 또는 수치를 저장하기 위한 저장소(store)와 이 저장된 수치를 도해식으로 또는 영숫자 문자의 형태로 정보를 표시하기 위한 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 레코딩 유니트(4)는, 상기 어느 하나의 센서(1)의 온도가 사전 설정된 한계치보다 높다는 것을 알리는 데이터 신호를 수신하는 경우 경보 상태를 알리는 신호를 생성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 12항에 있어서, 경보 조건을 알리는 상기 신호가 시각 또는 가청 경보를 작동시키는 것을 특징으로하는 시스템.
  14. 제 12항에 있어서, 경보 조건을 알리는 상기 신호에 의해 부하가 감소되거나, 구동 속도가 감소되거나, 온도가 모니터링되는 부품이 포함되어 있는 기계 장치, 엔진 또는 프로세스의 작동이 중지되는 것을 특징으로 하는 시스템.
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