KR20200007714A

KR20200007714A - 회전 메커니즘에 속하는 적어도 하나의 움직이는 부분의 회전으로부터 유래된 진동 신호를 분석하는 방법

Info

Publication number: KR20200007714A
Application number: KR1020190083925A
Authority: KR
Inventors: 에르베 모헬; 조나단 호드리게즈
Original assignee: 에어버스 헬리콥터스
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2020-01-22
Also published as: US11480460B2; FR3083861A1; US20200018637A1; EP3594641A1; FR3083861B1; EP3594641B1

Abstract

본 발명은 드라이브 토크를 전송하기 위해 드라이브 트레인(4) 전부 또는 일부를 형성하는 회전 메커니즘(3)에 속하는 적어도 하나의 움직이는 부분(2)의 회전으로부터 유래된 진동 신호를 분석하는 방법을 제공하고, 이러한 회전 메커니즘(3)은 항공기(5, 5')에 적합하게 되어 있으며, 이러한 방법은:
- 적어도 하나의 방향으로 진동을 측정하고 시간의 함수로서 회전 메커니즘(3)의 동작을 표시하는 진동 신호를 발생시키는 적어도 하나의 제1 측정 단계로서, 적어도 하나의 진동 센서(6)에 의해 수행되는, 상기 제1 측정 단계; 및
- 움직이는 부분(2)의 각 위치를 측정하는 것을 포함하는 적어도 하나의 제2 측정 단계로서, 상기 움직이는 부분(2)은 각각의 회전축(Z) 둘레에서 회전 운동하는 적어도 하나의 자유도를 가지는, 상기 제2 측정 단계를 포함한다.
이러한 분석 방법은 진동 신호에 관한 적어도 하나의 사용 가능한 범위를 결정하는 것을 가능하게 한다.

Description

회전 메커니즘에 속하는 적어도 하나의 움직이는 부분의 회전으로부터 유래된 진동 신호를 분석하는 방법{A METHOD OF ANALYZING A VIBRATORY SIGNAL DERIVED FROM ROTATION OF AT LEAST ONE MOVING PART BELONGING TO A ROTARY MECHANISM}

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 개시 내용의 전문이 본 명세서에 의해 참조로서 편입되는 2018년 7월 12일 출원된 FR　18　00739의 우선권을 주장한다.

본 발명은 항공기 분야에 관계된 것으로, 더 구체적으로는 시간의 함수로서 회전 메커니즘의 작동에 의해 발생된 진동 신호를 분석하는 방법들의 분야에 관계된 것이고, 그러한 회전 메커니즘은 예컨대 비행기 또는 회전익기와 같은 항공기에 맞추어져 있다.

구체적으로, 항공기는 일반적으로 적어도 하나의 엔진, 구동 토크를 전달하기 위한 구동 트레인(drive train), 및 항공기에 추진력과 가능하게는 또한 공중에서의 양력을 제공하는 역할을 하는 추진 및 양력 수단을 포함한다.

예를 들면, 회전 메커니즘은 구동 토크를 전달하기 위한 구동 트레인의 부분을 형성하는 유성 기어열(epicyclic gear train) 형성부를 형성할 수 있다. 따라서 그러한 회전 메커니즘은 회전축 주위에서 회전하고 항공기의 구조에 관하여 발생하는 적어도 하나의 움직이는 부분(moving part)을 포함한다. 예를 들면, 이러한 회전하는 움직이는 부분은 선 기어(sun gear), 유성 기어(planet gear), 또는 유성 기어열의 유성 기어로 이루어질 수 있다.

일단 진동 신호가 획득되면, 회전하는 움직이는 부분에서의 마멸(wear)을 감시하는 방법, 크랙(crack)들 및/또는 구조적인 파손을 형성하는 방법이 수행될 수 있다.

게다가, 진동 신호와 비교하여, 획득된 진동 신호는 간섭(interference), 노이즈(noise), 또는 실제로는 항공기의 설계 및/또는 항공기가 만들어지는 방식에 고유한 다른 결점들을 제공할 수 있다. 그러한 결점들은 특히 높거나 낮은 왜곡의 레벨들, 타임 오프셋(time offset)들, 또는 국부적인 불안정성으로 이루어질 수 있어서, 회전하는 움직이는 부분(들)에서의 구조적 결함이나 마멸의 귀납적인(a posteriori) 식별을 방지한다.

일반적으로, 그리고 문서들인 EP0889316, FR2900746, EP3284669, US7325461, US7363172, 및 US2011/0046929에서 설명된 것처럼, 어떤 메커니즘의 작동을 대표하는 진동 신호를 측정 및 분석함으로써 그러한 메커니즘의 품질 저하(degradation)를 감시 및 식별하는 것이 알려져 있다.

그렇지만, 그러한 문서들에서는 적어도 하나의 사용 가능한 범위를 결정하기 위해 적당한 분석으로부터 진동 신호 업스트림(upstream)에 대한 어떠한 사전 확인도 수행되지 않는다. 그 결과, 진동 신호의 분석은 잘못된 것으로 판정될 수 있고 움직이는 부분(들)의 고장 또는 심한 마멸을 유지보수 담장자에게 경고하는 임의의 알람(alarm)을 발생시키는 데 실패할 수 있고, 이에 반해, 그러한 분석은 똑같이 잘못된 알람들을 생성하여 유지보수 담장자가 움직이는 부분(들)을 효과 없이 분해하게 할 수 있다.

게다가, 2017년 11월 10일 "Journal of Sound and Vibration", Vol. 408에서 발표되고 저자들인 Ke Feng, kesheng Wag, Qing Ni, Ming J. Zuo, 및 Dongdong Wei에 의해 쓰여진 제목이 "A phase angle based diagnostic scheme to planetary gear faults diagnostics under non-stationary operational conditions"인 문서는 복잡한 진동 신호를 사용하고, 복잡한 진동 신호로부터 얻어진 복소수(complex number)들의 인수(argument)를 분석함으로써 회전 메커니즘에서의 결점들을 분석하는 방법을 설명한다. 또한, 복소 평면에서는 복소수의 인수는 복잡한 진동으로부터 획득된 복소수의 이미지인 포인트(point)를 통과하는 축과 가로 좌표축 사이의 라디안(radian)들로 표현된 각도로 이루어진다. 그러한 복소수의 인수는 또한 흔히 "위상(phase)"이라는 용어로 불리거나 실제로는 "위상 각(phase angle)"이라는 용어로 불린다.

따라서, 비록 전술한 문서가 유성 기어에서의 결함을 식별하기 위해 위상 각을 분석하는 것과 관계되더라도, 그러한 유성 기거에서의 결함을 식별하기 위해 적당한 신호를 분석하기 전에 진동 신호에 대한 사용 가능한 범위를 확인하는 역할을 하는 임의의 정보를 제공하지는 않는다.

그러므로 본 발명의 목적은 그러한 진동 신호가 나중에 사용될 수 있는 것을 보장하는 것을 가능하게 하는 분석 방법을 제안하는 것이다. 따라서 그러한 방법은 움직이는 부분(들)에서의 구조적 결함을 식별하기 위해 나중에 사용 가능하지 않는 진동 신호의 일정한 값들(certain values)을 회피하는 역할을 한다.

따라서 전술한 바와 같이, 본 발명은 구동 토크를 전달하기 위한 구동 트레인의 전부 또는 일부를 형성하는 회전 메커니즘에 속하는 적어도 하나의 움직이는 부분의 회전으로부터 획득된 진동 신호를 분석하는 방법을 제공하고, 그러한 회전 메커니즘은 항공기에 적합하게 되어 있는 것이며, 그러한 방법은:

- 적어도 하나의 방향으로 진동을 측정하는 단계, 시간의 함수로서 상기 회전 메커니즘의 동작을 나타내는 진동 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 적어도 하나의 제1 측정 단계로서, 상기 제1 측정 단계는 적어도 하나의 진동 센서에 의해 수행되는, 상기 적어도 하나의 제1 측정 단계; 및

- 상기 움직이는 부분(들)의 각 위치(angular position)를 측정하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 제2 측정 단계로서, 상기 움직이는 부분(들)은 각각의 회전축 둘레에서 회전 운동하는 적어도 하나의 자유도를 가지고, 상기 제2 측정 단계(들)는 상기 각각의 회전축 주위에서의 상기 움직이는 부품(들)의 회전들의 결정된 개수(n)를 세는 역할을 하는, 상기 적어도 하나의 제2 측정 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 그러한 방법은 적어도:

- 각각의 회전축 주위에서 움직이는 부분(들)의 미리 결정된 회전들의 개수(n)의 사이클(cycle)에 걸쳐 진동 센서(들)에 의해 측정된 진동 신호의 복잡한 진동들로부터 생성된 복소수들의 복수의 인수들을 계산하기 위한 전처리(preprocessing) 단계;

- 복수의 인수들에 관련되는 각 오프셋(angular offset)을 결정하기 위한 제1 분석 단계로서, 각 오프셋의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제1 분석 결과(D1)를 생성하는 역할을 하는, 상기 제1 분석 단계;

- "낮은(low)" 왜곡으로 참조되는, 상기 복수의 인수들의 제1 왜곡을 결정하기 위한 제2 분석 단계로서, 상기 제1 왜곡의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제2 분석 결과(D2)를 생성하는 역할을 하는, 상기 제2 분석 단계;

- 상기 복수의 인수들의 국부적인 불안정성을 결정하기 위한 제3 분석 단계로서, 상기 국부적인 불안정성의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제3 분석 결과(D3)를 생성하는 역할을 하는, 상기 제3 분석 단계;

- "높은(high)" 왜곡으로 참조되는, 상기 복수의 인수들의 제2 왜곡을 결정하기 위한 제4 분석 단계로서, 상기 제2 왜곡의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제4 분석 결과(D4)를 생성하는 역할을 하는, 상기 제4 분석 단계; 및

- 상기 진동 신호에 대한 적어도 하나의 사용 가능한 시간 범위를 결정하기 위한 확인(validation) 단계로서, 제1 분석 결과(D1), 제2 분석 결과(D2), 제3 분석 결과(D3), 및 제4 분석 결과(D4)에 동시에 의존하는(depending on), 상기 확인 단계를 포함한다는 점에서 주목할 수 있다.

다시 말해, 그러한 분석 방법은 진동 신호를 대표하는 획득된 데이터가 사용 가능한 성질의 것이라는 것을 보장하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방법에 포함되는 4가지 분석 단계들은 나란히 동시에 수행될 수 있거나, 차례로 연속하여 수행될 수 있다. 그러한 분석 단계들은 그것들이 각 오프셋, 낮은 왜곡, 국부적인 불안정성, 또는 높은 왜곡에 관련되는 적어도 하나의 결함을 포함하므로 사용 가능하지 않은 진동 신호의 범위들로부터 멀어지게 하는 역할을 한다.

그러므로 제1 분석 단계는 복수의 인수들에 관련되는 각 오프셋을 결정하는 역할을 한다. "각 오프셋(angle offset)"이라는 용어는 1 사이클 동안에 로터의 각각의 회전 사이에서 측정된 위상(phase)들에 관한 신호의 오프셋을 의미하기 위해 사용된다. 움직이는 부분(들)의 회전들의 미리 결정된 개수(n)의 각각의 사이클에 대해, 진동 신호와 평균 신호 사이의 각 오프셋, 즉 진동 신호와 평균 신호 사이의 가로 좌표 시간 축을 따라 존재하는 오프셋이 계산된다. 이후, 계산된 각 오프셋의 값의 함수로서 제1 분석 결과(D1)가 결정된다.

마찬가지로, 제2 분석 단계는 복수의 인수들에 관련되는 낮은 왜곡을 결정하는 역할을 한다. "낮은 왜곡"이라는 용어는 1 사이클 동안에 로터의 각각의 회전 사이에서 측정된 위상들에 관한 신호의 균일한 변형을 의미하기 위해 사용된다. 움직이는 부분(들)의 회전들의 미리 결정된 개수(n)의 각각의 사이클에 대해, 진동 신호와 참조 신호 사이의 세로 좌표축을 따라 진폭 차이가 계산된다. 계산된 진폭 차이에 대응하는 값의 함수로서 제2 분석 결과(D2)가 결정된다.

또한, 제3 분석 단계는 복수의 인수들에 관련되는 국부적인 불안정성을 결정하는 역할을 한다. "국부적인 불안정성"이라는 용어는 1 사이클 동안의 로터의 각각의 회전 사이의 측정된 위상 신호의 균일하지 않은 변형을 의미하기 위해 사용된다. 움직이는 부분(들)의 회전들의 미리 결정된 개수(n)의 각각의 사이클에 대해, 진동 신호에 기초하여 국부적인 불안정성이 계산된다. 그런 다음 상기 계산된 국부적인 불안정성의 값의 함수로서 제3 분석 결과(D3)가 결정된다.

마지막으로, 제4 분석 단계가 복수의 인수들에 관련되는 왜곡을 결정하는 역할을 한다. "높은 왜곡"이라는 용어는 우세한 측 고조파들(side harmonics)의 출현과 함께 균일한 위상 신호의 변형을 의미하기 위해 사용되고, 이러한 균일한 변형은 1 사이클 동안의 로터의 각각의 회전 사이에서 측정된다. 움직이는 부분(들)의 회전들의 미리 결정된 개수(n)의 각각의 사이클에 대해, 진동 신호의 에너지가 계산되고, 그것은 평균 에너지와 비교된다. 진동 신호의 에너지의 값의 함수로서 제4 분석 결과(D4)가 결정된다. 물론, 그러한 높은 왜곡은 낮은 왜곡보다 큰 강도 및/또는 더 높은 차수(order)의 왜곡에 대응한다.

유리하게, 확인 단계는 상기 제1 분석 결과(D1), 상기 제2 분석 결과(D2), 상기 제 3 분석 결과(D3), 및 상기 제4 분석 결과(D4) 각각이 충족되지 않는 각각의 상태로 이루어진다면 조건으로 이루어진다면 성공적이다.

다시 말해, 제1 분석 결과(D1), 제2 분석 결과(D2), 제3 분석 결과(D3), 및 제3 분석 결과(D4)는 오직 2개의 서로 떨어진 값들만을 각각 가지는 각각의 논리 변수들(logic variables)에 의해 형성될 수 있다. 또한, 충족되지 않는 그러한 상태는, 예를 들면 값 1 또는 "참(true)" 상태와는 대조적으로 불 방식의(Boolean) 전문용어에서의 값 0 또는 "거짓(false)" 상태로 이루어질 수 있다. 그러한 상황에서, 확인 단계는 분석 결과들(D1 내지 D4) 전부가 거짓 상태에 있을 때 진동 신호에 대한 사용 가능한 범위를 결정한다.

실제로, 전처리 단계, 제1 분석 단계, 제2 분석 단계, 제3 분석 단계, 제4 분석 단계, 및 확인 단계는 항공기에 탑재된 채로 수행될 수 있고, 그러한 항공기는 적어도 사용 가능한 범위(들)에 걸쳐 진동 신호를 저장하기 위한 온보드 메모리(onboard memory)를 포함한다.

다시 말해, 그러한 분석 방법은 항공기가 임무 비행을 하면서 진동 신호에 대한 사용 가능한 범위(들)를 직접 결정하는 것을 가능하게 한다. 그러한 분석 방법은 온보드 메모리에서 저장되는 데이터의 양을 제한하는 역할을 하고, 그러한 경우 진동 신호는 사용 가능한 범위에만 저장된다.

본 발명의 유리한 일 구현예에서는, 확인 단계가 지상(ground)에서 수행되고, 그러한 항공기는 진동 신호를 계속해서 저장하기 위한 온보드 메모리를 포함한다.

그러한 상황에서, 확인 단계는 항공기의 임무가 종료된 후 귀납적으로(a posteriori) 특별히 수행될 수 있다. 진동 신호를 나타내는 데이터 전부는 일단 항공기가 지상에 있게 되면 그것이 분석되는 것을 가능하게 하도록 온보드 메모리에 저장된다.

유리하게, 이러한 방법은 진동 신호를 나타내는 데이터가 적어도 하나의 지상국(ground station)에 전송되는 것을 가능하게 하는 데이터 전송 단계를 포함할 수 있다.

그러므로 그러한 변화 단계는 확인 단계가 항공기에 탑재되어 수행될 때 선택적인 것이 될 수 있거나, 확인 단계가 항공기로부터 분리되는 처리기 유닛에서 지상에서 수행될 때에는 필수적일 수 있다.

게다가, 데이터 전송 단계는 상기 제1 분석 결과(D1), 상기 제2 분석 결과(D2), 상기 제3 분석 결과(D3), 및 상기 제4 분석 결과(D4)에 동시에 의존해서 생길 수 있다.

특히, 그러한 데이터 전송 단계는 또한 진동 신호의 사용 가능한 범위를 결정하기 위한 확인 단계와 연관될 수도 있다. 그러므로 그러한 전송 단계는 진동 신호의 사용 가능한 데이터만을 지상으로 전송하기 위해 수행될 수 있다.

실제로, 전처리 단계는:

- 진동 신호로부터 제1 무빙 윈도우 푸리에 변환(first moving window Fourier transform)을 계산하기 위한 서브단계; 및

- n개의 인수들(ANG_k)의 제1 매트릭스(ANG_1->N)를 계산하기 위한 제2 서브단계를 포함할 수 있고,

k는 1 내지 n의 범위에서 변하고, n은 상기 각각의 회전축 둘레에서 상기 움직이는 부분(들)의 회전수들에 대응한다.

다시 말해, 그러한 전처리 단계와, 더 구체적으로는 제1 푸리에 변환을 계산하는 서브단계는 복소 평면에서 n개의 인수-그리고-주파수 차트들을 제공하는 역할을 한다. 이들 차트들은 가로 좌표축이 예컨대 항공기의 MGB(main power transmission gearbox)의 유성 기어열의 유성 캐리어(planet carrier)로 구성된 움직이는 부분(들)의 1회전에 걸치는 각 값들에 대응하도록 되어 있다. 세로 좌표축은 제1 푸리에 변환의 다양한 고조파들에서의 주파수 값에 대응하고, 이들 차트들의 제3 축은 제1 무빙 윈도우 푸리에 변환으로부터 계산된 바와 같은 복잡한 진동 신호의 진폭 값들에 대응한다. 게다가, "무빙 윈도우 푸리에 변환"이라는 용어는 윈도우를 가지고 고려중인 윈도우에 담긴 신호의 각각의 피스(piece)로 푸리에 변환을 적용한 다음, 그러한 윈도우 전부를 복잡한 진동 신호를 따라서 시프트(shift)하는 것으로 이루어지는 푸리에 변환을 가리키기 위해 사용된다.

이러한 복잡한 진동 신호에 기초하면, 움직이는 부분(들)의 n개의 회전들에 걸쳐 제1 매트릭스(ANG_1→n)를 계산하기 위한 계산 서브단계를 수행하는 것이 가능하다.

본 발명의 유리한 일 구현예에서는, 제1 분석 단계가:

- P_k=cos(ANG_k)이 되도록, 제1 매트릭스(ANG_1->N)의 n개의 코사인 값들(P_k)로부터 각도 코사인들의 제2 매트릭스(P_1->n)를 계산하기 위한 계산 서브단계;

- 상기 제2 매트릭스(P_1->n)를 구성하는 n개의 코사인 값들(P_k)로부터 평균 값(P_moy)을 계산하기 위한 계산 서브단계;

- 상기 평균 값(P_moy)과, 상기 제2 매트릭스(P_1->n)를 구성하는 n개의 코사인 값들(P_k) 각각의 사이의 최소 유클리디안 거리(minimum euclidean distance)를 계산함으로써 중앙값 신호(median signal)(P_med)를 식별하기 위한 식별 서브단계;

-

이 되도록 n개의 교차상관 값들(

)을 계산하기 위한 계산 서브단계로서, 상기 n개의 교차상관 값들(

)은 상기 중앙값 신호(P_med)와, 상기 제2 매트릭스(P_1->n)를 구성하는 n개의 코사인 값들(P_k) 각각의 사이의 컨볼루션 곱(convolution product)을 취함으로써 계산되고, Z_c는 상기 움직이는 부분(들)과 협력하는 고정 링(stationary ring)의 톱니(teeth)의 개수에 대응하는, 상기 계산 서브단계;

- T_k가 n개의 교차상관 값들(

)을 나타내는 곡선의 절대 최대치에 대한 가로 좌표 값에 대응하고, k는 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하며, k=P_med일 때

이 되도록 n개의 타임 오프셋 값들(T_k)을 계산하기 위한 계산 서브단계; 및

- 상기 제1 분석 결과(D1)를 생성하기 위한 제1 진단 서브단계로서, 상기 제1 분석 결과(D1)는 k가 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하면서 타임 오프셋(T_k)의 n개의 값들 중 적어도 하나가 제1 미리 결정된 문턱 값(S1)보다 크다면 충족되는 상태와, 반대로 타임 오프셋(T_k)의 n개의 값들 전부가 상기 제1 미리 결정된 문턱 값(S1) 이하이라면 충족되지 않는 상태로 이루어지는, 상기 제1 진단 서브단계를 포함할 수 있다.

게다가, n개의 교차상관 값들(

)을 계산하는 서브단계는 교차상관 또는 교차 공분산에 대응하고, 기존 방식으로 2개의 신호들 사이의 유사성의 측정을 결정하는 역할을 한다.

또한, 제1 진단 서브단계는 제1 미리 결정된 문턱 값(S1)과 다양한 타임 오프셋 값들(T_k)을 비교하는 것으로 이루어진다. 그러므로 그러한 제1 미리 결정된 문턱 값(S1)은 시험에 의해 또는 시뮬레이션에 의해 결정되고 저장 유닛에 저장된다. 따라서 만약 필요하다면 제1 미리 결정된 문턱 값(S1)을 감소시키거나 증가시킴으로써 이러한 제1 진단 서브단계의 엄격함을 수정하는 것이 가능하다. 특히 이러한 제1 미리 결정된 문턱 값(S1)이 작을수록 충족되는 상태로 이루어지는 제1 분석 결과(D1)의 가능성이 더 커지고, 반대로 제1 미리 결정된 문턱 값(S1)이 클수록 충족되지 않는 상태를 구성하는 제1 분석 결과(D1)의 가능성이 더 커진다.

유리하게, 제2 분석 단계는:

- 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하는 k에 대해 n개의 재설정 값들(C_k)의 제3 매트릭스(C_1→n)를 생성하기 위해 타임 오프셋(T_k)의 n개의 값들에 대응하는 개수에 의해 제2 매트릭스(P_1→n)를 구성하는 n개의 코사인 값들을 재설정하는 재설정 서브단계;

- 중앙값 신호(P_med)로부터 제2 푸리에 변환을 계산하기 위한 계산 서브단계;

- 제2 푸리에 변환의 미리 결정된 고조파(H_m)에 대한 평균 인수 값(

_moy)을 계산하기 위한 계산 서브단계로서, 이러한 평균 인수 값(

_moy)은:

가 되게 되어 있고, 이 경우 x=Re(Hm)는 제2 푸리에 변환의 미리 결정된 고조파(H_m)의 실수 부분이며, y=Im(Hm)는 제2 푸리에 변환의 미리 결정된 고조파(H_m)의 허수 부분인, 상기 계산 서브단계;

-

가 되도록 참조 인수(P_ref)의 n개의 값들을 계산하기 위한 계산 서브단계로서, 계수 A는 1이고, 각주파수

인, 상기 계산 서브단계;

- 참조 인수(P_ref)의 n개의 값들과 제3 매트릭스(C_1→n)를 구성하는 n개의 재설정 값들(C_k)을 비교하기 위한 비교 서브단계로서,

가 되도록 n개의 상이한 값들(I_k)을 생성하며, k는 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하는, 상기 비교 서브단계;

-

가 되도록 정규화된 왜곡(EC)을 계산하기 위한 계산 서브단계; 및

- 제2 분석 결과(D2)를 생성하기 위한 제2 진단 서브단계를 포함할 수 있고, 이러한 제2 분석 결과(D2)는 정규화된 왜곡(EC)이 제2 미리 결정된 문턱 값(S2)보다 크다면 충족되는 상태와, 반대로 정규화된 왜곡(EC)이 제2 미리 결정된 문턱 값(S2) 이하이라면 충족되지 않는 상태로 이루어진다.

따라서, 제2 진단 서브단계는 다양한 정규화된 왜곡 값들(EC)을 제2 미리 결정된 문턱 값(S2)과 비교하는 것으로 이루어진다. 그러므로 그러한 제2 미리 결정된 문턱 값(S2)은 시험에 의해 또는 시뮬레이션에 의해 마찬가지로 결정될 수 있고, 저장 유닛에 저장될 수 있다. 그러므로 만약 필요하다면 제2 미리 결정된 문턱 값(S2)을 감소시키거나 증가시킴으로써 이러한 제2 진단 서브단계의 엄격함을 수정하는 것이 가능하다. 특히 제2 문턱 값(S2)이 작을수록 충족되는 상태로 이루어지는 제2 분석 결과(D2)의 가능성이 더 커지고, 반대로 제2 문턱 값(S2)이 클수록 충족되지 않는 상태를 이루는 제2 분석 결과(D2)의 가능성이 더 커진다.

실제로, 제3 분석 단계는:

- 변환된 값들(Pc_k)의 제4 매트릭스(Pc_1→n), π 라디안들 내지 -π 라디안들의 범위에서의 규정된 각들에 대응하는 n개의 인수들(ANG_k) 및 2π 라디안들의 배수들인 각들에 대응하는 n개의 변환된 값들(Pc_k)을 생성하도록 제1 매트릭스(ANG_1→n)를 구성하는 n개의 인수들(ANG_k)의 전부 또는 일부를 변환하기 위한 변환 서브단계;

- 상기 제4 매트릭스(Pc_1→n)를 구성하는 n개의 변환된 값들(Pc_k)로부터 분산(V)을 계산하기 위한 계산 서브단계로서, 상기 분산(V)은 dim(V)=Z_c가 되도록 디멘젼(dimension)을 가지며, Z_c는 움직이는 부분(들)과 협력하는 고정 링의 톱니(teeth)의 개수인, 상기 계산 서브단계; 및

- 제3 분석 결과(D3)를 생성하기 위한 제3 진단 서브단계를 포함할 수 있고, 이 경우 제3 분석 결과(D3)는 제3 미리 결정된 문턱 값(S3)보다 분산(V)의 최대 값이 크다면 충족되는 상태와, 반대로 분산(V)의 최대 값이 제3 미리 결정된 문턱 값(S3) 이하라면 충족되지 않는 상태로 이루어진다.

위에서와 같이, 제3 진단 서브단계는 분산(V)의 최대 값을 제3 미리 결정된 문턱 값(S3)과 비교하는 것으로 이루어진다. 그러므로 그러한 제3 미리 결정된 문턱 값(S3)은 마찬가지로 시험에 의해 또는 시뮬레이션에 의해 결정될 수 있고 저장 유닛에 저장될 수 있다. 그러므로 만약 필요하다면, 제3 문턱 값(S3)을 감소시키거나 증가시킴으로써 이러한 제3 진단 서브단계의 엄격함을 수정하는 것이 가능하다. 특히, 제3 문턱 값(S3)이 작을수록 충족되는 상태로 이루어지는 제3 분석 결과(D3)의 가능성이 더 커지고, 반대로 제3 문턱 값(S3)이 클수록 충족되지 않는 상태를 이루는 제3 분석 결과(D3)의 가능성이 더 커진다.

본 발명의 유리한 일 구현예에서는, 제4 분석 단계가:

- 제3 매트릭스(C_1→n)를 구성하는 n개의 재설정 값들(C_k)로부터 복수의 n개의 푸리에 변환들을 계산하기 위한 계산 서브단계로서, 차수들(orders)

에서의 진폭들(A_k)의 제5 매트릭스(A_1→n)를 생성하는 역할을 하는, 상기 계산 서브단계;

-

가 되도록, 차수(p)와는 상이한 차수들에서 변조 에너지(modulation energy)들(E_band)의 합을 계산하기 위한 계산 서브단계;

-

가 되도록, 에너지들의 합(E_p)을 계산하기 위한 계산 서브단계; 및

- 제4 분석 결과(D4)를 생성하기 위한 제4 진단 서브단계를 포함할 수 있고, 이러한 제4 분석 결과(D4)는 비(

)가 제4 미리 결정된 문턱 값(S4)보다 크다면 충족되는 상태와, 반대로 비(

)가 제4 미리 결정된 문턱 값(S4) 이하이라면 충족되지 않는 상태로 이루어진다.

그러므로 제4 진단 서브단계는 비(

)의 다양한 값들과 제4 미리 결정된 문턱 값(S4)과 비교하는 것으로 이루어진다. 그러한 제4 미리 결정된 문턱 값(S4)은 마찬가지로 시험에 의해 또는 시뮬레이션에 의해 결정될 수 있고, 저장 유닛에 저장될 수 있다. 그러므로 만약 필요하다면, 제4 문턱 값(S4)을 감소시키거나 증가시킴으로써 이러한 제4 진단 서브단계의 엄격함을 수정하는 것이 가능하다. 특히, 제4 문턱 값(S4)이 작을수록 충족되는 상태로 이루어지는 제4 분석 결과(D4)의 가능성이 더 커지고, 반대로 제4 문턱 값(S4)이 클수록 충족되지 않는 상태를 이루는 제4 분석 결과(D4)의 가능성이 더 커진다.

본 발명 및 이의 이점은 예시로서 제공된 실시예들에 대한 이어지는 설명과 연계하여 그리고 다음의 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 나타날 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 분석 방법을 수행하기 위한 지상국과 항공기의 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 분석 방법의 제1 변형예를 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 분석 방법의 제2 변형예를 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 분석 방법의 전처리 단계의 다양한 하부 단계들을 보여주는 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 분석 방법의 제1 분석 단계의 다양한 하부 단계들을 보여주는 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 분석 방법의 제2 분석 단계의 다양한 하부 단계들을 보여주는 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 분석 방법의 제3 분석 단계의 다양한 하부 단계들을 보여주는 블록도.
도 8은 본 발명에 따른 분석 방법의 제4 분석 단계의 다양한 하부 단계들을 보여주는 블록도.

도면들 중 2개 이상에 존재하는 요소들은 그것들 각각에서 동일한 참조 번호가 주어진다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 적어도 하나의 움직이는 부분의 회전으로부터 획득된 진동 신호를 분석하는 방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 움직이는 부분(들)(2)은 항공기(5, 5')에 배치되고, 이러한 항공기(5, 5')에서 움직이는 부분(들)(2)은 동력 전달 구동 트레인에서의 회전 메커니즘(3)의 전부 또는 일부를 형성한다. 그러므로 그러한 구동 트레인(4)은 공중에서의 양력 그리고 가능하게는 또한 추진력을 항공기에 제공하는 역할을 하는 적어도 하나의 로터(65)와 엔진(64) 사이에 배치된다.

움직이는 부분(들)(2)은 회전축(Z) 주위에서의 회전 운동의 적어도 하나의 자유도를 제공한다. 예를 들면, 움직이는 부분(들)(2)은 선 기어, 유성 기어, 또는 회전 메커니즘(3)을 형성하는 유성 기어열의 유성 기어에 의해 형성될 수 있다.

게다가, 항공기(5, 5')는 적어도 하나의 방향에서의 진동을 측정하고, 시간의 함수로서 회전 메커니즘(3)의 작동을 나타내는 진동 신호를 생성하는 역할을 하는 적어도 하나의 진동 센서(6)를 포함한다.

그러한 항공기(5, 5')는 또한 회전 메커니즘(3)의 작동을 나타내는 진동 신호의 전부 또는 일부를 저장하는 역할을 하는 온보드 메모리(onboard memory)(60, 60')를 포함할 수 있다.

임의로, 항공기(5, 5')는 또한 회전 메커니즘(3)의 작동을 나타내는 진동 신호를 대표하는 데이터를 적어도 하나의 지상국(62)에 전송하기 위한 데이터 전송 유닛(63)을 포함할 수 있다. 진동 신호를 나타내는 데이터의 그러한 전송은 당연히 항공기(5, 5')가 임무로부터 되돌아온 후, 또는 실제로는 항공기(5, 5')가 임무를 수행하면서 비행 중인 단계에 있는 동안에 지상에서 일어날 수 있다.

따라서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 움직이는 부분(들)(2)의 회전으로부터 획득된 진동 신호를 분석하기 위한 분석 방법(1, 1')은 적어도 하나의 방향에서의 진동을 측정하고, 시간의 함수로서 회전 메커니즘(3)의 작동을 나타내는 진동 신호를 생성하기 위한 제1 측정 단계(7, 7')와, 움직이는 부분(들)(2)의 각 위치를 측정하기 위한 적어도 하나의 제2 측정 단계(8, 8')를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 구현예에서는 제1 측정 단계(들)(7)와 제2 측정 단계(들)(8)이 연속하여 수행될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2 구현예에서는 제1 측정 단계(들)(7')와 제2 측정 단계(들)(8')이 동시에 또는 나란히 수행될 수 있다.

또한, 분석 방법(1, 1')은 각각의 회전축(Z) 주위에서의 움직이는 부분(들)(2)의 미리 결정된 회전들의 개수(n)의 사이클에 걸쳐 진동 센서(들)(6)에 의해 측정된 것처럼 진동 신호의 복잡한 진동들로부터 생성된 복소수들의 복수의 인수들을 계산하기 위한 전처리 단계(9, 9')를 포함한다.

이후, 분석 방법(1, 1')은 복수의 인수들에 관련되는 각 오프셋을 결정하기 위한 제1 분석 단계(10, 10')를 가지고, 이러한 제1 분석 단계(10, 10')는 제1 분석 결과(D1)를 생성하는 역할을 한다. 게다가, 그러한 제1 분석 결과(D1)는 각 오프셋의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어진다.

그러한 분석 방법(1, 1')은 또한 복수의 인수들의 낮은 왜곡을 결정하기 위한 제2 분석 단계(20, 20')를 가지고, 이러한 제2 분석 단계(20, 20')는 제2 분석 결과(D2)를 생성하는 역할을 한다. 그럴 경우 제2 분석 결과(D2)는 낮은 왜곡의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어진다.

그럴 경우 분석 방법(1, 1')은 복수의 인수들에서의 국부적인 불안정성을 결정하기 위한 제3 분석 단계(30, 30')를 가지고, 이러한 제3 분석 단계(30, 30')는 제3 분석 결과(D3)를 생성하는 역할을 한다. 이러한 제3 분석 결과(D3)는 마찬가지로 국부적인 불안정성의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어진다.

또한, 분석 방법(1, 1')은 복수의 인수들의 높은 왜곡을 결정하기 위한 제4 분석 단계(40, 40')를 가지고, 이러한 제4 분석 단계(40, 40')는 제4 분석 결과(D4)를 생성하는 역할을 한다. 위에서와 같이, 제4 분석 결과(D4)는 높은 왜곡의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어진다.

마지막으로, 분석 방법(1, 1')은 진동 신호의 적어도 하나의 사용 가능한 범위를 결정하기 위한 확인 단계(50, 50')를 포함하고, 이러한 확인 단계(50, 50')는 제1 분석 결과(D1), 제2 분석 결과(D2), 제3 분석 결과(D3), 및 제4 분석 결과(D4)에 동시에 의존한다.

또한, 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 방법(1')은 또한 진동 신호를 대표하는 데이터를 지상국(들)(62)에 전송하는 역할을 하는 데이터 전송 단계(61')를 가질 수 있다. 그럴 경우 그러한 전송 단계(61')는 확인 단계(50')가 항공기(5')로부터 떨어져서 수행되는 것을 가능하게 하는 역할을 한다. 이러한 목적을 위해, 온보드 메모리(60')가 항공기(5') 탑승 중 진동 신호를 계속해서 저장하는 역할을 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전처리 단계(9, 9')는 진동 신호에 근거하여 제1 무빙 윈도우 푸리에 변환을 계산하기 위한 계산 서브단계(9a)를 포함할 수 있다. 또한, 전처리 단계(9, 9')는 n개의 인수들(ANG_k)의 제1 매트릭스(ANG_1→n)를 계산하기 위한 계산 서브단계(9b)도 포함할 수 있고, 이 경우 k는 1 부터 n까지의 범위에 걸쳐 변하고, n은 각각의 회전축(Z) 주위에서의 움직이는 부분(들)(2)의 회전들의 개수에 대응한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 분석 단계(10, 10')는 상기 제1 매트릭스(ANG_1→n)의 n개의 코사인 값들(P_k)로부터 그리고 P_k = cos(ANG_k)가 되도록 각 코사인들(angle cosines)의 제2 매트릭스(P_1→n)를 계산하기 위한 계산 서브단계(11)를 포함할 수 있다.

그러한 제1 분석 단계(10, 10')는 또한 제2 매트릭스(P_1→n)를 구성하는 n개의 코사인 값들(P_k)로부터의 평균 값(P_moy)을 계산하기 위한 계산 서브단계(12)와, 그 다음에 오는 식별 서브단계(13)를 포함할 수 있고, 이러한 식별 서브단계(13)는 상기 제2 매트릭스(P_1→n)를 구성하는 n개의 코사인 값들(P_k) 각각과 평균 값(P_moy) 사이의 최소 유클리디안 거리를 계산함으로써 중앙값 신호(median signal)(P_med)를 식별하기 위한 것이다.

또한, 제1 분석 단계(10, 10')는

가 되도록 n개의 상호 상관값들(

)을 계산하기 위한 계산 서브단계(14)를 포함할 수 있고, 이 경우 n개의 상호 상관값들(

)은 제2 매트릭스(P_1→n)를 구성하는 n개의 코사인 값들(P_k) 각각과 중앙값 신호(P_med) 사이의 컨볼루션 곱을 수행함으로써 얻어지며, Zc는 움직이는 부분(들)(2)과 협력하는 유성 기어열의 정지되어 있는 고리의 톱니(teeth)의 개수에 대응한다.

이후, 제1 분석 단계(10, 10')는 T_k가 n개의 상호 상관값들(

)을 나타내는 곡선의 절대 최대값에 대한 가로 좌표 값에 대응하도록 n개의 타임 오프셋 값들(T_k)을 계산하기 위한 계산 서브단계(15)를 포함할 수 있고, k는 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하며, k=P_med일 때,

이다.

마지막으로, 제1 분석 단계(10, 10')는 제1 분석 결과(D1)를 생성하기 위한 제1 진단 서브단계(16)를 포함할 수 있고, 이러한 제1 분석 결과(D1)는 k가 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하면서 타임 오프셋(T_k)의 n개의 값들 중 적어도 하나가 제1 미리 결정된 문턱 값(S1)보다 크면 충족되는 상태와, 반대로 타임 오프셋(T_k)의 n개의 값들 전부가 제1 미리 결정된 문턱 값(S1) 이하이라면 충족되지 않는 상태로 이루어진다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제2 분석 단계(20, 20')는 k가 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하면서 n개의 리셋 값들(C_k)의 제3 매트릭스(C_1→n)를 생성하도록 타임 오프셋(T_k)의 n개의 값들에 대응하는 수(number)에 의해 제2 매트릭스(P_1→n)를 구성하는 n개의 코사인 값들(P_k)을 재설정하기 위한 재설정 서브단계(21)를 포함할 수 있다.

그럴 경우 제2 분석 단계(20, 20')는 계산 서브단계(22)와 이어지는 계산 서브단계(23)를 포함할 수 있고, 이 경우 계산 서브단계(22)는 중앙값 신호(P_med)로부터의 제2 무빙 윈도우 푸리에 변환을 계산하기 위한 것이고, 계산 서브단계(23)는 제2 푸리에 변환의 미리 결정된 고조파(harmonic)(H_m)에 대한 평균 인수 값(

_moy)을 계산하기 위한 것이며, 이러한 평균 인수 값(

_moy)은:

이 되게 되어 있고, 이 경우 x=Re(Hm)는 제2 푸리에 변환의 미리 결정된 고조파(H_m)의 실수 부분이며, y=Im(Hm)는 제2 푸리에 변환의 미리 결정된 고조파(H_m)의 허수 부분이다.

그럴 경우 제2 분석 단계(20, 20')는 또한

가 되도록 참조 인수(P_ref)의 n개의 값들을 계산하기 위한 계산 서브단계(24)를 포함할 수 있고, 이 경우 계수 A는 1이고, 각주파수

이다.

또한, 그러한 제2 분석 단계(20, 20')는 참조 인수(P_ref)의 n개의 값들과 제3 매트릭스(C_1→n)를 구성하는 n개의 재설정 값들(C_k)을 비교하는 비교 서브단계(25)를 포함할 수 있고, 이 경우 그러한 비교 서브단계는

가 되도록 n개의 상이한 값들(I_k)을 생성하며, 이 때 k는 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변한다.

이후, 제2 분석 단계(20, 20')는 수학식

에 의해 규정된 정규화된 왜곡(EC)을 계산하기 위한 계산 서브단계(26)를 포함한다.

마지막으로, 제2 분석 단계(20, 20')는 정규화된 왜곡(EC)이 제2 미리 결정된 문턱 값(S2)보다 크면 충족되는 상태와, 반대로 정규화된 왜곡(EC)이 제2 미리 결정된 문턱 값(S2) 이하이면 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제2 분석 결과(D2)를 생성하기 위한 제2 진단 단계(27)를 포함할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제3 분석 단계(30, 30')는 변환된 값들(Pc_k)의 제4 매트릭스(Pc_1→n)를 생성하도록 제1 매트릭스(ANG_1→n)를 구성하는 n개의 인수들(ANG_k)의 전부 또는 일부를 변환하기 위한 변환 서브단계(31)로 시작할 수 있고, 이 경우 n개의 인수들(ANG_k)은 π 라디안들 내지 -π 라디안들의 범위에서의 규정된 각들에 대응하고, n개의 변환된 값들(Pc_k)은 2π 라디안들의 배수들인 각들에 대응한다.

그럴 경우 제3 분석 단계(30, 30')는 dim(V)=Z_c를 가지고, 제4 매트릭스(Pc_1→n)를 구성하는 n개의 변환된 값들(Pc_k)로부터 분산(V)을 게산하기 위한 계산 서브단계(32)를 포함할 수 있고, 마지막으로 제3 진단 서브단계(33)를 포함할 수 있으며, 이러한 제3 진단 서브단계(33)는 분산(V)의 최대값이 제3 미리 결정된 문턱 값(S3)보다 크다면 충족되는 상태와, 반대로 분산(V)의 최대값이 제3 미리 결정된 문턱 값(S3) 이하이라면 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제3 분석 결과(D3)를 생성하기 위한 것이다.

마지막으로, 그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 제4 분석 단계(40, 40')는 제3 매트릭스(C_1→n)를 구성하는 n개의 재설정 값들(C_k)로부터 복수의 n개의 푸리에 변환들을 계산하기 위한 계산 서브단계(41)를 포함할 수 있고, 이러한 계산 서브단계(41)는 차수들(orders)

에서의 진폭들(A_k)의 제5 매트릭스(A_1→n)를 생성하는 역할을 한다.

이후 제4 분석 단계(40, 40')는:

가 되도록, 차수(p)와는 상이한 차수들에서 변조 에너지(modulation energy)들(E_band)의 합을 계산하기 위한 계산 서브단계(42)를 포함할 수 있다.

이러한 제4 분석 단계(40, 40')는:

가 되도록, 에너지 합(E_p)을 계산하는 계산 서브단계(43)를 포함할 수 있다.

마지막으로, 제4 분석 단계(40, 40')는 제4 분석 결과(D4)를 생성하기 위한 제4 진단 서브단계(44)를 포함할 수 있고, 이러한 제4 분석 결과(D4)는 비(

)가 제4 미리 결정된 문턱 값(S4) 이하라면 충족되지 않는 상태로 이루어진다.

물론, 본 발명은 이의 구현에 대해 다양한 변형을 받을 수 있다. 여러 실시예가 설명되었지만, 가능한 모든 실시예를 완전히 식별하는 것이 고려될 수 없다는 것은 쉽게 이해될 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 균등한 수단으로 설명된 임의의 수단을 교체하는 것을 당연히 생각할 수 있다.

Claims

구동 토크를 전달하기 위한 구동 트레인(drive train)(4)의 전부 또는 일부를 형성하는 회전 메커니즘(3)에 속하는 적어도 하나의 움직이는 부분(2)의 회전으로부터 얻어지는 진동 신호를 분석하는 방법(1, 1')에 있어서,
상기 회전 메커니즘(3)은 항공기(5, 5')에 적합하게 되어 있고, 상기 방법(1, 1')은:
- 적어도 하나의 방향으로 진동을 측정하는 단계, 시간의 함수로서 상기 회전 메커니즘(3)의 상기 동작을 나타내는 진동 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 적어도 하나의 제1 측정 단계(7, 7')로서, 적어도 하나의 진동 센서(6)에 의해 수행되는, 상기 적어도 하나의 제1 측정 단계(7, 7'); 및
- 상기 움직이는 부분(들)(2)의 각 위치(angular position)를 측정하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 제2 측정 단계(8, 8')로서, 상기 움직이는 부분(들)(2)은 각각의 회전축(Z) 둘레에서 회전 운동하는 적어도 하나의 자유도를 가지고, 상기 제2 측정 단계(들)(8, 8')는 상기 각각의 회전축(Z) 주위에서의 상기 움직이는 부품(들)(2)의 회전들의 결정되는 개수(n)를 세는 역할을 하는, 상기 적어도 하나의 제2 측정 단계(8, 8')를 포함하고,
상기 방법(1, 1')은 적어도:
- 상기 각각의 회전축 주위에서 상기 움직이는 부분(들)(2)의 회전들의 상기 미리 결정되는 개수(n)의 사이클(cycle) 동안에 상기 진동 센서(들)(6)에 의해 측정되는 상기 진동 신호의 복합 진동(complex vibration)들로부터 생성되는 복소수(complex number)들의 복수의 인수(argument)들을 계산하기 위한 전처리(preprocessing) 단계(9, 9');
- 상기 복수의 인수들에 관련되는 각 오프셋(angular offset)을 결정하기 위한 제1 분석 단계(10, 10')로서, 상기 각 오프셋의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제1 분석 결과(D1)를 생성하는 역할을 하는, 상기 제1 분석 단계(10, 10');
- "낮은(low)" 왜곡으로 참조되는, 상기 복수의 인수들의 제1 왜곡을 결정하기 위한 제2 분석 단계(20, 20')로서, 상기 제1 왜곡의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제2 분석 결과(D2)를 생성하는 역할을 하는, 상기 제2 분석 단계(20, 20');
- 상기 복수의 인수들의 국부적인 불안정성(local instability)을 결정하기 위한 제3 분석 단계로서(30, 30'), 상기 국부적인 불안정성의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제3 분석 결과(D3)를 생성하는 역할을 하는, 상기 제3 분석 단계(30, 30');
- "높은(high)" 왜곡으로 참조되는, 상기 복수의 인수들의 제2 왜곡을 결정하기 위한 제4 분석 단계(40, 40')로서, 상기 제2 왜곡의 함수로서 충족되거나 충족되지 않는 상태로 이루어지는 제4 분석 결과(D4)를 생성하는 역할을 하고, 상기 제2 왜곡은 상기 제1 왜곡과는 상이한, 상기 제4 분석 단계(40, 40'); 및
- 상기 진동 신호에 대한 적어도 하나의 사용 가능한 시간 범위를 결정하기 위한 확인(validation) 단계(50, 50')로서, 상기 제1 분석 결과(D1), 상기 제2 분석 결과(D2), 상기 제3 분석 결과(D3), 및 상기 제4 분석 결과(D4)에 동시에 의존하는(depending on), 상기 확인 단계(50, 50')를 더 포함하는, 진동 신호를 분석하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 확인 단계(50, 50')는 상기 제1 분석 결과(D1), 상기 제2 분석 결과(D2), 상기 제 3 분석 결과(D3), 및 상기 제4 분석 결과(D4) 각각이 충족되지 않는 각각의 조건으로 이루어진다면 성공적인, 진동 신호를 분석하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 사전 처리 단계(9), 상기 제1 분석 단계(10), 상기 제2 분석 단계(20), 상기 제3 분석 단계(30), 상기 제4 분석 단계(40), 및 상기 확인 단계(50)는 상기 항공기(5)에 탑승한 채로 수행되고, 상기 항공기(5)는 적어도 상기 사용 가능한 범위(들)에 걸쳐 상기 진동 신호를 저장하기 위한 온보드 메모리(onboard memory)(60)를 포함하는, 진동 신호를 분석하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 확인 단계(50')는 지상에서 수행되고, 상기 항공기(5')는 상기 진동 신호를 계속해서 저장하기 위한 온보드 메모리(60')를 포함하는, 진동 신호를 분석하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 방법(1')은 상기 진동 신호를 나타내는 데이터가 적어도 하나의 지상국(ground station)(62)에 전송되는 것을 가능하게 하는 데이터 전송 단계(61')를 포함하는, 진동 신호를 분석하는 방법.
제5 항에 있어서,
상기 데이터 전송 단계(61')는 상기 제1 분석 결과(D1), 상기 제2 분석 결과(D2), 상기 제3 분석 결과(D3), 및 상기 제4 분석 결과(D4)에 동시에 의존하여 일어나는, 진동 신호를 분석하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 전처리 단계(9, 9')는
- 상기 진동 신호로부터 제1 무빙 윈도우 푸리에 변환(first moving window Fourier transform)을 계산하기 위한 계산 서브단계(substep)(9a); 및
- n개의 인수들(ANG_k)의 제1 매트릭스(ANG_1->n)를 계산하기 위한 제2 계산 서브단계(9b)로서, k는 1 내지 n의 범위에서 변하고, n은 상기 각각의 회전축(Z) 주위에서의 상기 움직이는 부분(들)(2)의 회전들의 개수에 대응하는, 상기 제2 계산 서브단계(9b)를 포함하는, 진동 신호를 분석하는 방법.
제7 항에 있어서,
상기 제1 분석 단계(10, 10')는:
- P_k=cos(ANG_k)이 되도록, 상기 제1 매트릭스(ANG_1->n)의 n개의 코사인 값들(P_k)로부터 각도 코사인들의 제2 매트릭스(P_1->n)를 계산하기 위한 계산 서브단계(11);
- 상기 제2 매트릭스(P_1->n)를 구성하는 상기 n개의 코사인 값들(P_k)로부터 평균 값(P_moy)을 계산하기 위한 계산 서브단계(12);
- 상기 평균 값(P_moy)과, 상기 제2 매트릭스(P_1->n)를 구성하는 상기 n개의 코사인 값들(P_k) 각각의 사이의 상기 최소 유클리디안 거리(minimum euclidean distance)를 계산함으로써 중앙값 신호(median signal)(P_med)를 식별하기 위한 식별 서브단계(13);
-
이 되도록 n개의 교차상관 값들(
)을 계산하기 위한 계산 서브단계(14)로서, 상기 n개의 교차상관 값들(
)은 상기 중앙값 신호(P_med)와, 상기 제2 매트릭스(P_1->n)를 구성하는 상기 n개의 코사인 값들(P_k) 각각의 사이의 상기 컨볼루션 곱(convolution product)을 취함으로써 계산되고, Z_c는 상기 움직이는 부분(들)(2)과 협력하는 고정 링(stationary ring)의 톱니(teeth)의 상기 개수에 대응하는, 상기 계산 서브단계(14);
- Tk가 상기 n개의 교차상관 값들(
)을 나타내는 곡선의 절대 최대치(absolute maximum)에 대한 가로 좌표 값에 대응하고, k는 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하며, k=P_med일 때
이 되도록 n개의 타임 오프셋 값들(T_k)을 계산하기 위한 계산 서브단계(15); 및
- 상기 제1 분석 결과(D1)를 생성하기 위한 제1 진단 서브단계(16)로서, 상기 제1 분석 결과(D1)는 k가 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하면서 상기 타임 오프셋(T_k)의 상기 n개의 값들 중 적어도 하나가 제1 미리 결정되는 문턱 값(S1)보다 크다면 충족되는 상태와, 반대로 상기 타임 오프셋(T_k)의 상기 n개의 값들 전부가 상기 제1 미리 결정되는 문턱 값(S1) 이하라면 충족되지 않는 상태로 이루어지는, 상기 제1 진단 서브단계(16)를 포함하는, 진동 신호를 분석하는 방법.
제8 항에 있어서,
상기 제2 분석 단계(20, 20')는:
- 상기 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하는 k에 대해 n개의 재설정 값들(C_k)의 제3 매트릭스(C_1→n)를 생성하기 위해, 타임 오프셋(T_k)의 상기 n개의 값들에 대응하는 개수에 의해 상기 제2 매트릭스(P_1→n)를 구성하는 상기 n개의 코사인 값들(C_k)을 재설정하는 재설정 서브단계(21);
- 상기 중앙값 신호(P_med)로부터 제2 무빙 윈도우 푸리에 변환을 계산하기 위한 계산 서브단계(22);
- 상기 제2 푸리에 변환의 미리 결정되는 고조파(H_m)에 대한 평균 인수 값(
_moy)을 계산하기 위한 계산 서브단계(23)로서, 상기 평균 인수 값(
_moy)은:

가 되게 되어 있고, x=Re(Hm)는 상기 제2 푸리에 변환의 상기 미리 결정되는 고조파(H_m)의 상기 실수 부분이며, y=Im(Hm)는 상기 제2 푸리에 변환의 상기 미리 결정되는 고조파(H_m)의 상기 허수 부분인, 상기 계산 서브단계(23);
-
가 되도록 참조 인수(P_ref)의 n개의 값들을 계산하기 위한 계산 서브단계(24)로서, 상기 계수 A는 1이고, 각주파수는
인, 상기 계산 서브단계(24);
- 상기 제3 매트릭스(C_1→n)와 상기 참조 인수(P_ref)의 상기 n개의 값들을 구성하는 상기 n개의 재설정 값들(C_k)을 비교하기 위한 비교 서브단계(25)로서,
가 되도록 n개의 상이한 값들(I_k)을 생성하며, k는 상기 1 내지 n의 범위에 걸쳐 변하는, 상기 비교 서브단계(25);
-
가 되도록 정규화되는 왜곡(EC)을 계산하기 위한 계산 서브단계(26); 및
- 상기 제2 분석 결과(D2)를 생성하기 위한 제2 진단 서브단계(27)로서, 상기 제2 분석 결과(D2)는 상기 정규화되는 왜곡(EC)이 제2 미리 결정되는 문턱 값(S2)보다 크다면 충족되는 상태와, 반대로 상기 정규화되는 왜곡(EC)이 상기 제2 미리 결정되는 문턱 값(S2) 이하이라면 충족되지 않는 상태로 이루어지는, 상기 제2 진단 서브단계(27)를 포함하는, 진동 신호를 분석하는 방법.
제7 항에 있어서,
상기 제3 분석 단계(30, 30')는:
- 변환되는 값들(Pc_k)의 제4 매트릭스(Pc_1→n), π 라디안들 내지 -π 라디안들의 상기 범위에서의 규정되는 각들에 대응하는 상기 n개의 인수들(ANG_k) 및 2π 라디안들의 배수들인 각도들에 대응하는 상기 n개의 변환되는 값들(Pc_k)을 생성하도록, 상기 제1 매트릭스(ANG_1→n)를 구성하는 상기 n개의 인수들(ANG_k)의 전부 또는 일부를 변환하기 위한 변환 서브단계(31);
- 상기 제4 매트릭스(Pc_1→n)를 구성하는 상기 n개의 변환되는 값들(Pc_k)로부터 분산(V)을 계산하기 위한 계산 서브단계(32)로서, 상기 분산(V)은 dim(V)=Z_c가 되도록 디멘젼(dimension)을 가지며, Z_c는 상기 움직이는 부분(들)(2)과 협력하는 상기 고정 링의 톱니의 상기 개수인, 상기 계산 서브단계(32); 및
- 제3 분석 결과(D3)를 생성하기 위한 제3 진단 서브단계(33)로서, 상기 제3 분석 결과(D3)는 상기 분산(V)의 최대 값이 제3 미리 결정되는 문턱 값(S3)보다 크다면 충족되는 상태와, 반대로 상기 분산(V)의 최대 값이 상기 제3 미리 결정되는 문턱 값(S3) 이하라면 충족되지 않는 상태로 이루어지는, 제3 진단 서브단계(33)를 포함하는, 진동 신호를 분석하는 방법.
제9 항에 있어서,
상기 제4 분석 단계(40, 40')는:
- 상기 제3 매트릭스(C_1→n)를 구성하는 상기 n개의 재설정 값들(C_k)로부터 복수의 n개의 푸리에 변환들을 계산하기 위한 계산 서브단계(41)로서, 차수들(orders)
에서의 진폭들(A_k)의 제5 매트릭스(A_1→n)를 생성하는 역할을 하는, 상기 계산 서브단계(41);
-
가 되도록, 상기 차수(p)와는 상이한 차수들에서 변조 에너지(modulation energy)들의 합(E_band)을 계산하기 위한 계산 서브단계(42);
-
가 되도록, 에너지들의 합(E_p)을 계산하기 위한 계산 서브단계(43); 및
- 제4 분석 결과(D4)를 생성하기 위한 제4 진단 서브단계(44)로서, 상기 제4 분석 결과(D4)는 비(
)가 제4 미리 결정되는 문턱 값(S4)보다 크다면 충족되는 상태와, 반대로 상기 비(
)가 상기 제4 미리 결정되는 문턱 값(S4) 이하이라면 충족되지 않는 상태로 이루어지는, 상기 제4 진단 서브단계(44)를 포함하는, 진동 신호를 분석하는 방법.