TW201319527A - 狀況監視系統 - Google Patents

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TW201319527A
TW201319527A TW101125073A TW101125073A TW201319527A TW 201319527 A TW201319527 A TW 201319527A TW 101125073 A TW101125073 A TW 101125073A TW 101125073 A TW101125073 A TW 101125073A TW 201319527 A TW201319527 A TW 201319527A
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Lars-Olov Elis Hedin
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Spm Instr Ab
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Abstract

一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(RS)，該預設的迴轉量(RS)係對應於受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；界定複數個振幅範圍，每個振幅範圍係對應於一在每次迴轉具有超過一波峰的波峰出現頻率；將該偵測到的波峰振幅值(Ap)分類到對應的振幅範圍中，以便於反映偵測到的波峰振幅值(Ap)在該複數個振幅範圍內的出現次數；對於在每次迴轉具有大約NL個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰建立一波峰振幅值(APL)，該出現頻率值NL是一大於1的數目。

Description

狀況監視系統
本發明係有關於一種用於分析一機器的狀況之方法，並且有關於一種用於分析一機器的狀況之裝置。本發明亦有關於一種包含此一裝置之系統並且有關於一種操作此一裝置之方法。本發明亦有關於一種用於使得一電腦執行一分析功能之電腦程式。
具有移動的零件的機器隨著時間的過去會遭受到磨損，此經常會造成該機器狀況的劣化。此種具有可移動的零件的機器的例子為馬達、泵、發電機、壓縮機、車床以及CNC機器。該可移動的零件可包括一軸與軸承。
為了避免機器失效，此種機器應該根據該機器的狀況而受到維修。因此，此種機器的操作狀況較佳的是時常加以評估。該操作狀況可藉由量測從一軸承發出的震動或是藉由量測在機器的殼體上的溫度來判斷出，該些溫度是根據該軸承的操作狀況而定的。具有旋轉或其它移動的零件的機器之此種狀況檢查係對於安全性並且也對於此種機器的壽命長度而言是極為重要的。以人工在機器上執行此種量測是已知的。此通常是由操作者在一量測設備的幫助下在一或多個機器上的量測點執行量測來完成的。
一些市售的設備是可供利用的，該些設備係依據在滾動元件的軸承中的缺陷會產生短脈波(通常稱為衝擊脈波) 的實際狀況。一衝擊脈波量測裝置可以產生指出一軸承或是一機器的狀況的資訊。
WO 03062766係揭示一具有一量測點以及一具有某個軸直徑的軸之機器，其中當該機器在使用時，該軸可以旋轉。WO 03062766亦揭示一種用於分析一具有一旋轉軸的機器的狀況之裝置。該被揭露的裝置係具有一用於產生一指出在一量測點的震動之量測到的值之感測器。在WO 03062766中揭露的裝置係具有一資料處理器以及一記憶體。該記憶體可以儲存程式碼，當該程式碼在該資料處理器上執行時，將會使得該分析裝置執行一機器狀況監視功能。此種機器狀況監視功能可包含衝擊脈波量測。
當一滾珠(ball)或滾柱(roller)軸承是正確地安裝、充分地潤滑、或者是適當地處理時，造成失效的狀況實質上被消除，其中例外的是材料疲勞。在一適當的軸承安裝中，軸承潤滑劑的效用是依據其充分分開滾動表面的能力而定。薄的保護性彈性流體動力的(elastohydrodynamic)潤滑劑膜的厚度通常是僅稍大於藉由其分開的潤滑的軸承表面的粗糙度之總和。理論及分析的調查已經導致發展出一彈性流體動力的潤滑劑膜參數，以評等在滾珠及滾柱軸承應用中的潤滑效用。之後的參數係包括潤滑劑膜厚度及潤滑的表面的粗糙度之一函數。對於在滾動元件軸承中的標稱的線及點接觸兩者提供用於該彈性流體動力的潤滑劑膜參數的基礎之理論上的預測，已經利用像是電容量測結合已知該潤滑劑的介電常數來估計膜厚度的技術而根據實驗地 加以確認。其它利用X射線透射技術、透明材質、及干涉測量法之實驗性調查已經被用來研究潤滑劑膜厚度及形狀。潤滑劑膜厚度在軸承耐久性上的影響的一定性指示，亦已經藉由量測在一操作的軸承中金屬到金屬的接觸是因為該潤滑劑膜的存在而避免的時間百分比來加以獲得。
彈性流體動力的潤滑劑膜參數Λ的值對於大多數軸承應用而言一般是降低到0.8到4的範圍內。當Λ的值小於0.8時，由於偶爾發生的潤滑劑膜中斷，表面損壞的風險會存在，此係指出可能需要矯正的手段以改善潤滑。一大於4的Λ值係指出滾動表面是藉由一充分的彈性流體動力的潤滑劑膜而持續的分開。當此狀況存在時，對於該軸承的“額定(rating)壽命”可被預期是該特定的軸承之表列的目錄額定值的至少兩倍。然而，在最佳的操作狀況下，其中最小化軸承間隙且同時為了令人滿意的軸承壽命而維持充分的膜分開是所要的，Λ的值將會是略為小於4。此一狀況例如在一種例如是導螺桿機構、機器主軸或類似者的精密裝置中可能是所期望的。
對於在一滾柱軸承中的標稱線接觸或是在一滾珠軸承應用中的點接觸的Λ的理論值可被計算出，並且此種計算在滾柱及滾珠軸承應用的分析及設計中是相當有用的。設計標準的正確性可藉由在上文中大致敘述的實驗性技術中之一來加以確認，然而，儘管此種實驗性技術是有益於檢查該理論上預測的潤滑劑膜厚度，但它們並不提供實際用於評估一軸承在現場操作狀況下的潤滑狀況之手段。
許多軸承設備是運作在不太理想的狀況下，而在大多數的理論及實驗性調查中通常是假設或提供理想的狀況。一項重要的實際考慮是潤滑劑在該滾動元件接觸區域的附近的供應及分布。經常存在但並未總是被注意到的潤滑劑不足可能對於潤滑劑膜厚度以及軸承動作的其它彈性流體動力的特點具有一壓倒性影響。
本發明的一特點係有關於提供用於分析一具有一旋轉零件的機器的狀況的一種改良的方法以及一種改良的裝置的議題。
此議題的解決係藉由一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(RS)，該預設的迴轉量(RS)係對應於受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；界定複數個振幅範圍，每個振幅範圍係對應於一具有每次迴轉有超過一波峰的波峰出現頻率；分類該偵測到的波峰振幅值(Ap)到對應的振幅範圍中，以便於反映偵測到的波峰振幅值(Ap)在該複數個振幅範 圍內的出現次數；對於具有每次迴轉大約NL個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰建立一波峰振幅值(APL)，該出現頻率值NL是一大於1的數目。
該方法及裝置的各種實施例係在以下加以揭露。本發明的實施例1係包括：一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(RS、RD)，該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；界定複數個振幅範圍，每個振幅範圍係對應於一具有每次迴轉有超過一波峰的波峰出現頻率；分類該偵測到的波峰振幅值(Ap)到對應的振幅區間中，以便於反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅範圍區間內的出現次數(N)、或是以便於反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；對於具有每次迴轉大約NL個波峰的一出現(N’)頻率之偵測到的波峰建立一波峰振幅值(APL)，該出現頻率值NL是一大於1的數目。
實施例2。一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括：執行一用於對一特定類型的軸承建立對於複數個旋轉速率(fROT、Vr)的複數個參考值(APLrefVr)的程序；該建立參考值的程序係包含以下步驟：監視當以兩個不同的迴轉速率運行時的未潤滑的控制軸承，當以該第一速率(V1)運行該旋轉的零件時，對於具有每次迴轉大約NL個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰，記錄該波峰振幅值(APL)以作為一第一參考值(APLrefV1)，該出現頻率值NL是一大於1的數目，並且當以該第二速率(V2)運行該軸承時，對於具有每次迴轉大約NL個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰，記錄該波峰振幅值(APL)作為一第二參考值(APLrefV2)，當一受監測的軸承以一第三速率(V3)運行時，估計一第三參考值(APLrefV3)以使用作為一第三參考(APLrefV3)，該第三參考值(APLrefV3)係依賴該第一參考值(APLrefV1)以及該第二參考值(APLrefV2)來加以產生。
實施例3。根據實施例1或2之方法，其中具有每次迴轉大約NL個波峰的一出現頻率的偵測到的波峰的振幅係被使用於指出一潤滑狀況。
實施例4。根據任一前述實施例之方法，其中該建立步驟係包含：當該預設的迴轉量(RS、RD)已經達到時，識別一其中計 數有X個振幅值的振幅區間，其中X=RD * NL，並且其中RD是一對應於該預設的迴轉量(RS、RD)的數目；以及利用該識別出的振幅範圍的振幅值作為該波峰振幅值(APL)。
實施例5。根據實施例5之方法，其中該振幅範圍是在偵測到的波峰振幅值的一直方圖中之一範圍(500、r)。
實施例6。根據實施例1-3中之任一個之方法，其中該建立步驟係包含：當該預設的迴轉量(RS、RD)已經達到時，識別一其中計數有Z個振幅值的振幅區間，其中Z係反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於該相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；以及Z=RD * NL，並且其中RD是一對應於該預設的迴轉量的數目；並且該建立步驟進一步包含：利用該識別出的振幅範圍的振幅值作為該波峰振幅值(APL)。
實施例7。根據任一前述實施例之方法，其中該有限的時間期間(TPm)係依據一預設的迴轉量(RS)的值以及一指出一實際的迴轉量(RD)的信號來加以決定(875)；其中該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的 零件的至少兩次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少三次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少四次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少八次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少十次迴轉。
實施例8。根據實施例1-3中之任一個之方法，其中該建立步驟係包含：選擇第Y高的振幅峰值作為指出一潤滑狀況的該波峰振幅值(APL)；其中Y=RS * NL並且其中RS是該預設的迴轉量(RS)；並且NL是一具有一高於一(1)的值之整數。
實施例9。一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT)旋轉的一機器零件的潤滑狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPmL)偵測波峰振幅值(Ap)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉 的零件的某一迴轉量(RD)，該某一迴轉量(RD)係對應於受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；分類該偵測到的波峰振幅值(Ap)到對應的振幅區間以便於反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅範圍區間內的出現次數(N)、或是以便於反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；識別一包含被分類的波峰振幅值APL的振幅範圍(r)，該振幅範圍(r)在該有限的時間期間(TPmL)具有每次迴轉超過一次的一平均出現頻率(NL)。
實施例10。一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(A)，該預設的迴轉量(A)係對應於受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；分類該偵測到的波峰振幅值(Ap)到對應的振幅區間以便於反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅範圍區間內的出現次數(N)、或是以便於反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)； 利用和在該些振幅範圍中的至少一第一振幅範圍相關的振幅值(APR)作為一指出該旋轉的零件的狀況的一第一類型之值；利用和在該些振幅範圍中的至少一第二振幅範圍相關的振幅值(APL)作為一指出該旋轉的零件的狀況的一第二類型之值。
實施例11。一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(A)，該預設的迴轉量(A)係對應於受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；分類該偵測到的波峰振幅值(Ap)到對應的振幅區間以便於反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅範圍區間內的出現次數(N)、或是以便於反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；利用和在該些振幅區間中的至少兩個振幅區間相關的振幅值(APL、APR)作為一指出該旋轉的零件的狀況的一類型之值；根據每次迴轉的該些峰值的出現(NL、NR)數目在以下之 間做區別：用於指出軸承表面的一潤滑狀況之振幅值(APL、APR)；以及用於指出軸承表面的一機械狀態之振幅值(APL、APR)。
實施例12。根據實施例11之方法，其中用於指出軸承表面的一潤滑狀況的振幅值(APL)係具有以每次迴轉的峰值數目計算的一第一出現頻率值(NL)；該第一出現頻率值(NL)是每次迴轉有高於一個峰值的一數目。
實施例13。根據實施例11或12之方法，其中用於指出軸承表面的一機械狀態的振幅值(APR)係具有以每次迴轉的峰值數目計算的一第二出現頻率值；該第二出現頻率值是每次迴轉有低於一個峰值的一數目。
實施例14。根據任一前述實施例之方法，其中該出現頻率值NL是一高於10的數目。
實施例15。根據任一前述實施例之方法，其中該出現頻率值NL是一在範圍從15到150中的數目。
實施例16。根據任一前述實施例之方法，其中該出現頻率值NL是一在範圍從20到90中的數目。
實施例17。根據任一前述實施例之方法，其中該出現頻率值NL是一在範圍從25到70中的數目。
實施例18。根據任一前述實施例之方法，其中該出現 頻率值NL係反映一受監測的零件的每次迴轉的峰值的一數目。
實施例19。一種用於對和一可旋轉的零件相關的一軸承建立參考值(APRrefVr)之程序，其係包含以下步驟：接收一根據從該可旋轉的零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(Ap)，該有限的時間期間係對應於該軸承的某一迴轉量(R)，該某一迴轉量(R)係對應於受監測的可旋轉的零件之超過一次的迴轉；當以兩個不同的迴轉速率運行時，監視一控制軸承，當以該第一速率運行該控制軸承時，記錄每R次迴轉出現一次的最高的信號峰值(ApR)作為一第一參考值(APRV1)，以及當以該第二速率運行該控制軸承時，記錄每R次迴轉出現一次的最高的信號峰值(APR)作為一第二參考值(APRV2)，當一受監測的軸承以一第三速率運行時，估計一第三參考值(APRV3)以使用作為一參考，該第三參考值(APRV3)係依據該第一參考值(APRV1)以及該第二參考值(APRV2)來加以產生。
實施例20。一種用於執行根據任一前述實施例的方法之裝置。
實施例21。一種操作一用於分析一具有以一旋轉速率 (fROT)旋轉的一零件之機器的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(Ap)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量(R)，該某一迴轉量(R)係對應於受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；界定複數(NR)個振幅範圍；分類該偵測到的波峰振幅值(Ap)到對應的振幅範圍中，以便於反映偵測到的波峰振幅值(Ap)在該複數個振幅範圍內的出現次數(N)；依據該分類後的波峰振幅值(Ap)以及該某一量(R)來估計一代表性的波峰振幅值(APR)。
實施例22。根據實施例21之方法，其進一步包括傳遞該代表性的波峰振幅值(APR)至一使用者介面以用於呈現給一使用者。
實施例23。根據實施例21或22之方法，其進一步包括執行一狀況監視功能(F1、F2、Fn)以便於根據該代表性的波峰振幅值(APR)來分析該機器的狀況。
實施例24。根據任一前述實施例之方法，其中該估計係包含選擇第R高的振幅為該代表性的波峰振幅值(APR)。
實施例25。根據任一前述實施例之方法，其中該估計係包含一累積的直方圖的產生。
實施例26。根據任一前述實施例之方法，其中從該受監測的旋轉的零件的旋轉發出的振幅位準係緊密依循常態分布，亦稱為高斯分布；並且其中源自於該旋轉的零件的複數次迴轉的振幅位準係被記錄以便於偵測一相關的真正峰值，該相關的真正峰值係被使用於判斷該受監測的旋轉的零件的狀況。
實施例27。根據任一前述實施例之方法，其中該估計步驟係包含根據該高斯函數或鐘形曲線的本質來估計一個並非如此頻繁的最高波峰振幅值(APR、590)，使得低振幅值(550、560)的一出現頻率是提供有關該並非如此頻繁的最高波峰振幅值(APR、590)的振幅的資訊。
實施例28。根據任一前述實施例之方法，其中該某一迴轉量係包含至少n*R次迴轉，其中n是一具有一至少1的數值之數目，並且R具有一至少8的數值。
實施例29。根據實施例28之方法，其中n的數值是至少2；以及該估計步驟係包含選擇第n高的偵測到的波峰振幅。
實施例30。根據實施例28或29之方法，其中R的數值是至少10。
實施例31。一種操作一用於分析一具有以一旋轉速率(fROT)旋轉的一零件之機器的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)； 分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(Ap)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量(R)，該某一迴轉量(R)係對應於受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；界定複數(NR)個振幅範圍；分類該偵測到的波峰振幅值(Ap)到對應的振幅範圍中，以便於反映偵測到的波峰振幅值(Ap)在該複數個振幅範圍內的出現次數(N)；依據該分類後的波峰振幅值(Ap)以及該某一量(R)來估計一代表性的波峰振幅值(APR、630、640、650、660)；比較該代表性的波峰振幅值(APR)與參考資訊；以及藉由將該代表性的波峰振幅值(APR、630、640、650)關連到對應的參考資訊(APRrefVr、620)以產生一指出一偵測到的相關損壞之值。
在以下的說明中，在不同的實施例中類似的特點可藉由相同的參考圖號來加以指出。
圖1係展示根據本發明的一實施例的一種狀況分析系統2的一實施例之概要方塊圖。元件符號4係有關於帶有一具有一可動的零件8的機器6的客戶端位置。該可動的零件可包括當該機器在動作時會旋轉的軸承7以及一軸8。當該軸旋轉時，該軸8或一軸承7的操作狀況可以響應於從該軸及/或軸承發出的震動來加以判斷出。該客戶端位置 4亦可被稱為客戶端零件或使用者零件，其例如可以是一風力發電廠(亦即在一位置的一群組的風力渦輪機)的生產場所、或是一造紙廠的生產場所、或是某種其它具有可移動的零件的機器之製造工廠。
該狀況分析系統2的一實施例係操作在一感測器10被附接在該機器6的主體上、或在該主體的一量測點12上的時候。儘管圖1只描繪兩個量測點12，但將理解的是，一位置4可包括任意數目的量測點12。在圖1中所示的狀況分析系統2係包括一分析裝置14，該分析裝置14係用於以該感測器10所傳遞的量測值為基礎來分析一機器的狀況。
該分析裝置14具有一用於雙向資料交換的通訊埠16。該通訊埠16例如是經由一資料介面19而可連接至一通訊網路18。該通訊網路18可以是全球網際網路，亦以網際網路著稱。該通訊網路18亦可包括一公眾交換電話網路。
一伺服器電腦20係連接至該通訊網路18。該伺服器20可包括一資料庫22、使用者輸入/輸出介面24以及資料處理硬體26、以及一通訊埠29。該伺服器電腦20係位於一在地理上和該客戶端位置4分開的位置28。該伺服器位置28可以是在一第一城市中(例如瑞典的首都斯德哥爾摩)，並且該客戶端位置可以是在另一城市中(例如德國斯圖加特、或是在美國密西根州的底特律)。或者是，該伺服器位置28可以是在一城鎮的一第一部分中，並且該客戶端位置可以是在同一城鎮的另一部分中。該伺服器位置28亦可被稱為供應商零件28、或是供應商零件位置28。
根據本發明的一實施例，一中央控制位置31係包括一控制電腦33，該控制電腦33具有用於測量在該客戶端位置4的複數個機器的資料處理硬體及軟體。該些機器6可以是風力渦輪機或是用在風力渦輪機的齒輪箱。或者是，該些機器可包含在例如一造紙廠中的機器。該控制電腦33可包括一資料庫22B、使用者輸入/輸出介面24B以及資料處理硬體26B、以及一通訊埠29B。該中央控制位置31可以是和該客戶端位置4分開一段地理距離。該控制電腦33可藉由通訊埠29B來耦接，以經由埠16來和分析裝置14通訊。該分析裝置14可以傳遞被部份處理的量測資料，以便於容許在該中央位置31藉由控制電腦33執行進一步的信號處理及/或分析。
一供應商公司係佔用該供應商零件位置28。該供應商公司可以販售及遞送分析裝置14及/或用於一分析裝置14的軟體。該供應商公司亦可以販售及遞送用於在該中央控制位置31之控制電腦的分析軟體。此種分析軟體94、105係在以下相關圖4來加以論述。此種分析軟體94、105可藉由在該通訊網路18上的傳送來加以遞送。
根據該系統2的一實施例，該裝置14是一可攜式裝置，其可以偶爾連接至該通訊網路18。
根據該系統2的另一實施例，該裝置14係實質持續地連接至該通訊網路18。因此，根據此實施例的裝置14可以實質上總是“在線上”，可供利用於和該供應商電腦20及/或在控制位置31的控制電腦33通訊。
圖2A是在圖1中所示的狀況分析系統2的一部分的一實施例之概要方塊圖。如在圖2A中所繪，該狀況分析系統係包括一用於產生一量測到的值之感測器單元10。該量測到的值可以是根據移動而定、或是更明確地為根據當該軸旋轉時由軸承造成的震動或衝擊脈波而定。
該狀況分析系統2的一實施例係操作在一裝置30穩固地安裝在一機器6上、或是在機器6上的一量測點的時候。被安裝在該量測點之裝置30可被稱為一接觸柱(stud)30。一接觸柱30可包括一連接耦接器32，該感測器單元10係可移除地連接到該連接耦接器32。該連接耦接器32例如可包括用於使得該感測器單元能夠藉由¼轉的旋轉來和該接觸柱機械式嚙合的雙紋螺紋。
一量測點12可包括在該機器的殼體中之一帶螺紋的凹處。一接觸柱30可具有一突出的部分，該突出的部分所具有之螺紋為對應於該凹處的螺紋，以使得該接觸柱能夠藉由引進像是一螺栓到該凹處中而穩固地附接至該量測點。
或者是，一量測點可包括在該機器的殼體中之一帶螺紋的凹處，並且該感測器單元10可包括對應的螺紋，因而其可以被直接引入該凹處。或者是，該量測點只是利用一著色的標記而被標記在該機器的殼體上。
在圖2A中被例示的機器6可具有一帶有某一軸直徑d1的旋轉軸。當該機器6在使用時，在該機器24中的軸可以用一旋轉速率V1旋轉。
該感測器單元10可耦接至該裝置14以用於分析一機 器的狀況。參考圖2A，該分析裝置14係包括一用於接收一藉由該感測器10所產生之量測到的信號或量測資料之感測器介面40。該感測器介面40係耦接至一資料處理構件50，該資料處理構件50能夠根據程式碼來控制該分析裝置14的動作。該資料處理構件50亦耦接至一用於儲存該程式碼的記憶體60。
根據本發明的一實施例，該感測器介面40係包括一用於接收一類比信號的輸入42，該輸入42係連接至一類比至數位(A/D)轉換器44，該A/D轉換器44的數位輸出48係耦接至該資料處理構件50。該A/D轉換器44係利用某一取樣頻率fS來取樣該接收到的類比信號，以便傳遞一具有該某一取樣頻率fS的數位量測資料信號SMD，且其中每個樣本的振幅係依據在取樣之際接收到的類比信號的振幅而定。
根據本發明描繪在圖2B中的另一實施例，該感測器介面40係包括一用於從一衝擊脈波量測感測器接收一類比信號SEA的輸入42、一耦接以接收該類比信號的調節電路43、及一耦接以從該調節電路43接收經調節的類比信號的A/D轉換器44。該A/D轉換器44係利用某一取樣頻率來取樣該接收到的經調節的類比信號fS，以便於傳遞一具有該某一取樣頻率fS的數位量測資料信號SMD，並且其中每個樣本的振幅係依據在取樣之際接收到的類比信號的振幅而定。
若該取樣速率fS超過兩倍的待監視的類比信號SEA的最大頻率fSEAmax，則取樣定理係保證頻寬有限的信號(亦即，具有一最大頻率的信號)可以從其取樣的版本完美地加 以重建。因此，等於該取樣率一半的頻率是可藉由該取樣的信號SMD明確地表示的最高頻之一理論上的限制。此頻率(該取樣率的一半)被稱為該取樣系統的奈奎斯特(Nyquist)頻率。高於該奈奎斯特頻率fN的頻率可在該取樣的信號中被觀察到，但是其頻率是不明確的。換言之，一具有頻率f的頻率成分無法與其它具有頻率B*fN+f以及B*fN-f(對於非零的整數B而言)的成分區別開。此以疊頻(aliasing)著稱的不明確性可藉由在轉換成該取樣的離散表示之前，利用一反疊頻濾波器(通常是一具有截止頻率接近該奈奎斯特頻率的低通濾波器)以濾波該信號來加以處理。
為了提供一安全容限，以便容許一非理想的濾波器能夠在頻率響應中具有某一斜率，該取樣頻率可被選擇為一高於2的值。因此，根據本發明的實施例，該取樣頻率可被設定為：fS=k * fSEAmax，其中k是一具有一高於2.0的值之因數。
於是，該因數k可被選擇為一高於2.0的值。較佳的是，因數k可被選擇為一介於2.0到2.9之間的值，以便於提供一良好的安全容限，同時避免不必要地產生許多樣本值。根據一實施例，該因數k係有利地選擇，以使得100*k/2產生一整數。根據一實施例，該因數k可被設定為2.56。選擇k為2.56係產生100*k=256=2的8次方。
根據一實施例，該數位量測資料信號SMD的取樣頻率fS可以被固定到某一值fS，例如fS=102 kHz。
因此，當該取樣頻率fS被固定到某一值fS時，該類比 信號SEA的最大頻率fSEAmax將會是：fSEAmax=fS/k，其中fSEAmax是在該取樣的信號中待分析的最高頻率。
因此，當該取樣頻率fS被固定到某一值fS=102,400 Hz，並且該因數k被設定為2.56時，該類比信號SEA的最大頻率fSEAmax將會是：fSEAmax=fS/k=102400/2.56=40 kHz。
於是，一具有某一取樣頻率fS的數位量測資料信號SMD係響應於該接收到的類比量測信號SEA而被產生。該A/D轉換器44的數位輸出48係經由該感測器介面40的一輸出49而耦接至該資料處理構件50，以便於傳遞該數位量測資料信號SMD至該資料處理構件50。
該感測器單元10可包括一震動換能器，該感測器單元被建構成實際嚙合該量測點的連接耦接器，因而在該量測點的機器震動係傳送至該震動換能器。根據本發明的一實施例，該感測器單元係包括一具有一壓電元件的換能器。當該量測點12震動時，該感測器單元10或是其至少一部分亦震動，因而該換能器接著產生一電氣信號，該電氣信號的頻率及振幅係分別依據該量測點12的機械震動頻率及震動振幅而定。根據本發明的一實施例，該感測器單元10係一震動感測器，其係在頻率範圍1.00到10000Hz中提供一具有例如10 mV/g的類比振幅信號。此種震動感測器係被設計成傳遞實質相同的10 mV的振幅，不論其是否在1 Hz、3 Hz或10 Hz被施加1 g(9.82 m/s2)的加速度。因此，一典型的震動感測器係在一高達10 kHz左右的指定的頻率 範圍中具有一線性響應。在該頻率範圍中從旋轉的機器零件發出的機械震動通常是由不平衡或是失準所引起的。然而，當安裝在一機器上時，該線性響應的震動感測器通常亦具有根據在感測器與震動源之間的實體路徑而定的數個不同的機械共振頻率。
在一滾柱軸承中的損壞可能會造成以衝擊脈波著稱的相當尖的彈性波，其在到達該感測器之前係沿著在一機器的殼體中之一實體路徑行進。此種衝擊脈波通常具有一寬頻的頻譜。一滾柱軸承衝擊脈波的振幅通常是低於由不平衡或失準所造成的震動的振幅。
衝擊脈波的寬頻頻譜特性係使得其能夠啟動一“振鈴(ringing)響應”或是在一和該感測器相關的共振頻率的一共振。因此，來自一震動感測器之一典型的量測信號可具有一如圖2C中所示的波形，亦即一主控的低頻信號，其具有一重疊的較高頻率之較低振幅的諧振的“振鈴響應”。
為了致能通常是從一軸承的損壞發出的衝擊脈波特性的分析，該低頻成分必須被濾除。此可藉由一高通濾波器或是藉由一帶通濾波器來加以達成。然而，這些濾波器必須被調整成使得該低頻信號部分被阻擋，而該高頻信號部分則予以通過。一個別的震動感測器通常將會有和來自一衝擊脈波信號源的實體路徑相關的一共振頻率、以及和來自另一衝擊脈波信號源的實體路徑相關的一不同的共振頻率，即如同在US 6,053,047中所提及者。因此，當使用一震動感測器時，目標是通過該高頻信號部分的濾波器調整 係需要個別的調適。
當此種濾波器被正確地調整時，所產生的信號將會由衝擊脈波特性所組成。然而，從一震動感測器發出的衝擊脈波特性的分析係稍微受損於下列事實：振幅響應及共振頻率會固有地根據來自該些衝擊脈波信號源的個別實體路徑而改變的實際狀況。
有利地是，這些和震動感測器相關的缺點可以藉由一衝擊脈波量測感測器的使用而減輕。該衝擊脈波量測感測器係被設計且調適以提供一預設的機械共振頻率，即如同在以下更詳細敘述者。
該衝擊脈波量測感測器的此特點係有利地產生可重複的量測結果，其在於：來自一衝擊脈波量測感測器的輸出信號具有一穩定的共振頻率，其實質與該衝擊脈波信號源以及該衝擊脈波感測器之間的實體路徑無關。再者，相互不同的個別衝擊脈波感測器在共振頻率上係提供一非常小的偏差(若有的話)。
相對於上述當使用震動感測器時的情形，此之一有利的效果是信號處理被簡化，其在於濾波器並不需要個別地調整。再者，來自衝擊脈波感測器的振幅響應是定義明確的，使得當量測是根據由S.P.M.設備公司所界定的適當量測方法所執行時，一個別的量測係提供可靠的資訊。
圖2D係描繪由一衝擊脈波感測器所產生的一量測信號振幅，並且圖2E係描繪由一震動感測器所產生的一量測信號振幅。兩個感測器已被施加相同系列但不具有典型的低 頻信號內容之機械衝擊。如圖2D及2E中清楚可見，來自該衝擊脈波量測感測器的對於一衝擊脈波特性的一共振響應的持續期間係短於來自該震動感測器的對於一衝擊脈波特性之對應的共振響應。
該衝擊脈波量測感測器的此種提供不同的衝擊脈波特性響應的特點所具有的有利效果是提供一量測信號，而可從該量測信號對於在一段短的時間跨度內出現之不同的機械衝擊脈波之間做區別。
根據本發明的一實施例，該感測器是一衝擊脈波量測感測器。圖3是根據本發明的一實施例的一衝擊脈波量測感測器10之簡化的例圖。根據此實施例，該感測器係包括一具有某個質量或重量的零件110以及一壓電元件120。該壓電元件120是稍微撓性的，因而當被施加外力時，其可以收縮及擴張。該壓電元件120在相對的表面上係分別設置有導電層130及140。當該壓電元件120收縮及擴張時，其係產生一被該導電層130及140拾取的電氣信號。於是，一機械震動係被轉換成為一類比電氣量測信號SEA，該信號係在輸出端子145、150上被傳遞。如在圖3中所繪，該壓電元件120可以設置在該重物110以及一表面160之間，其在動作期間實際是附接至該量測點12。
該衝擊脈波量測感測器10係具有一依據該感測器的機械特徵而定的共振頻率，例如重物零件110的質量m以及壓電元件120的彈性。因此，該壓電元件具有一彈性及彈簧常數k。該感測器的機械共振頻率fRM因此亦根據該質量 m以及該彈簧常數k而定。
根據本發明的一實施例，該感測器的機械共振頻率fRM可藉由以下的方程式來加以決定：fRM=1/(2π)√(k/m) (方程式1)
根據另一實施例，一衝擊脈波量測感測器10之實際的機械共振頻率亦可以依據其它因素而定，例如該感測器10附接至該機器6的主體的本質。
該諧振的衝擊脈波量測感測器10係藉此對於具有一在該機械共振頻率fRM上、或是接近該機械共振頻率fRM的頻率之震動是特別靈敏的。該衝擊脈波量測感測器10可被設計成使得該機械共振頻率fRM是在範圍從28 kHz到37 kHz中的某處。根據另一實施例，該機械共振頻率fRM是在範圍從30 kHz到35 kHz中的某處。
於是，該類比電氣量測信號具有一可在該頻譜上變化的電氣振幅。為了描述理論背景之目的，可以假設若該衝擊脈波量測感測器10在從例如1 Hz到例如200,000 kHz的所有頻率中被施加具有相同振幅的機械震動，則來自該衝擊脈波量測感測器的類比信號SEA的振幅在該機械共振頻率fRM將會有一最大值，因為當利用該頻率“推動”該感測器時將會使該感測器共振。
參考圖2B，該調節電路43係接收該類比信號SEA。該調節電路43可被設計成一阻抗調適電路，該阻抗調適電路被設計以調適從該感測器端子145、150所見的A/D轉換器的輸入阻抗，使得一最佳的信號傳輸將會產生。因此，該 調節電路43可運作以調適從該感測器端子145、150所見的輸入阻抗Zin，使得一最大的電功率被傳遞至該A/D轉換器44。根據該調節電路43的一實施例，該類比信號SEA係被饋送至一變壓器的初級繞組，並且一經調節的類比信號係藉由該變壓器的一次級繞組來加以傳遞。該初級繞組係具有n1圈且該次級繞組係具有n2圈，該比例n1/n2=n12。因此，該A/D轉換器44係耦接以從該調節電路43接收經調節的類比信號。該A/D轉換器44具有一輸入阻抗Z44，且當該調節電路43是耦接在該感測器端子145、150及該A/D轉換器44的輸入端子之間時，從該感測器端子145、150所見的A/D轉換器的輸入阻抗將會是(n1/n2)2 * Z44。
該A/D轉換器44係利用某一取樣頻率fS取樣該接收到的經調節的類比信號，以便於傳遞一具有該某一取樣頻率fS的數位量測資料信號SMD，並且其中每個樣本的振幅係依據在取樣之際該接收到的類比信號的振幅而定。
根據本發明的實施例，該數位量測資料信號SMD係被傳遞至一用於數位信號處理的構件180(參見圖5)。
根據本發明的一實施例，該用於數位信號處理的構件180係包括該資料處理器50以及用於使得該資料處理器50執行數位信號處理的程式碼。根據本發明的一實施例，該處理器50係藉由一數位信號處理器來加以體現。該數位信號處理器亦可被稱為DSP。
參考圖2A，該資料處理構件50係耦接至一用於儲存該程式碼的記憶體60。該程式記憶體60較佳是一非揮發性記 憶體。該記憶體60可以是一讀取/寫入記憶體，亦即致能從該記憶體讀取資料以及寫入新的資料到該記憶體60上。根據一實施例，該程式記憶體60係藉由一快閃記憶體來加以體現。該程式記憶體60可包括一用於儲存一第一組程式碼80的第一記憶體區段70，該第一組程式碼80是可執行以便於控制該分析裝置14來執行基本的動作(圖2A及圖4)。該程式記憶體亦可包括一用於儲存一第二組程式碼94的第二記憶體區段90。在該第二記憶體區段90中的第二組程式碼94可包含用於使得該分析裝置處理該偵測到的一或多個信號的程式碼，以便產生一預處理的信號或是一組預處理的信號。該記憶體60亦可包含一用於儲存一第三組程式碼104的第三記憶體區段100。在該第三記憶體區段100中的該組程式碼104可包含用於使得該分析裝置執行一所選的分析功能105的程式碼。當一分析功能被執行時，可使得該分析裝置在使用者介面106上呈現一對應的分析結果、或是在埠16上傳遞該分析結果(參見圖1、圖2A及圖7)。
該資料處理構件50亦耦接至一用於資料儲存的讀取/寫入記憶體52。再者，該資料處理構件50可耦接至一分析裝置的通訊介面54。該分析裝置的通訊介面54係提供用於和一量測點的通訊介面56的雙向通訊，該量測點的通訊介面56可附接在該機器的量測點上、在該量測點處、或是在該量測點的附近。
該量測點12可包括一連接耦接器32、一可讀取且可寫入的資訊載體58、以及一量測點的通訊介面56。
如圖2中所繪，該可寫入的資訊載體58以及該量測點的通訊介面56可被設置在一個別的裝置59中，該個別的裝置59係被置放在該接觸柱30的附近。或者是該可寫入的資訊載體58以及該量測點的通訊介面56可設置在該接觸柱30之內。此係更詳細被描述在WO 98/01831中，該專利案的內容係藉此被納入作為參考。
該系統2係被配置以容許在該量測點的通訊介面56及該分析裝置的通訊介面54之間的雙向通訊。該量測點的通訊介面56及該分析裝置的通訊介面54較佳是被建構以容許有無線通訊。根據一實施例，該量測點的通訊介面以及該分析裝置的通訊介面係被建構以藉由射頻(RF)信號來彼此通訊。此實施例係包含一在該量測點的通訊介面56中的天線以及另一在該分析裝置的通訊介面54中的天線。
圖4是該記憶體60及其內容的一實施例之簡化的例圖。該簡化的例圖係欲傳達對於在記憶體60中儲存不同的程式功能之大致概念的理解，因而其不一定是以一程式將會被儲存在一真實的記憶體電路中所用的方式之正確的技術來教示。該第一記憶體區段70係儲存用於控制該分析裝置14以執行基本動作的程式碼。儘管圖4之簡化的例圖係展示虛擬碼，但將瞭解到的是，該程式碼80可以是由機器碼所構成、或是任何層級的可被該資料處理構件50執行或解譯的程式碼(圖2A)。
描繪在圖4中的第二記憶體區段90係儲存一第二組程式碼94。當區段90中的程式碼94在該資料處理構件50上 執行時，將會使得該分析裝置14執行一功能，例如數位信號處理功能。該功能可包括該數位量測資料信號SMD之一高等的數學處理。根據本發明的實施例，該程式碼94係被調適以使得該處理器構件50執行與在此文件中的圖5、6、9、10、11A、11B、12A、12B、13A到13C、14A、14B、15A及/或圖16相關所述的信號處理功能。
如同在以上相關圖1所提及，一用於控制該分析裝置的功能的電腦程式可從該伺服器電腦20下載。此係表示該待下載的程式是在該通訊網路18上傳送的。此可藉由調變一載波以在該通訊網路18上載有該程式而加以完成。於是，該被下載的程式可被載入到一數位記憶體中，例如記憶體60(參見圖2A及4)。因此，一信號處理程式94及/或一分析功能程式104、105可以經由一通訊埠，例如埠16(圖1與2A)來加以接收，以便於將其載入記憶體60中。類似地，一信號處理程式94及/或一分析功能程式104、105可以經由通訊埠29B(圖1)來加以接收，以便於將其載入電腦26B中的一程式記憶體位置中、或是在資料庫22B中。
本發明的一特點係有關於一種可載入一裝置的一數位記憶體之電腦程式產品，例如一程式碼構件94及/或程式碼構件104、105。該電腦程式產品係包括軟體碼部分，以用於在該產品在一用於分析一機器的狀況之裝置的一資料處理單元50上執行時，執行信號處理方法及/或分析功能。該術語“在一資料處理單元上執行”係表示該電腦程式加上該資料處理單元一起實行一種在此文件中所述類型的方法。
該措詞“一種可載入一狀況分析裝置的一數位記憶體之電腦程式產品”係表示一電腦程式可被引入一狀況分析裝置的一數位記憶體內，以便達成一被程式化而能夠或調適來實行一種上述類型的方法的狀況分析裝置。該術語“被載入一狀況分析裝置的一數位記憶體內”係表示以此種方式被程式化的狀況分析裝置係能夠或是被調適以實行一種上述類型的方法。
上述的電腦程式產品亦可以是可載入到一種電腦可讀取的媒體上，例如一光碟或DVD。此種電腦可讀取的媒體可被利用於遞送該程式到一客戶端。
根據該分析裝置14的一實施例(圖2A)，其係包括一使用者輸入介面102，操作者藉此可以和該分析裝置14互動。根據一實施例，該使用者輸入介面102係包括一組按鈕104。該分析裝置14的一實施例係包括一使用者輸出介面106。該使用者輸出介面可包括一顯示器單元106。當該資料處理構件50執行在該基本的程式碼80中所提供之一基本的程式功能時，其係藉由該使用者輸入介面102以及該顯示器單元106來提供互動給使用者。該組按鈕104可被限制為一些按鈕，例如圖2A中所繪的五個按鈕。一中央按鈕107可被利用於一輸入或選擇功能，而其它較週邊的按鈕可被利用於在該顯示器106上移動一游標。以此種方式，將瞭解到的是，符號及文字可經由該使用者介面而被輸入到該裝置14中。該顯示器單元106例如可以顯示一些符號，例如字符的字母，而該游標是可響應於使用者輸入而 在該顯示器上移動的，以便於容許該使用者能夠輸入資訊。
圖5是該分析裝置14在一帶有一具有可移動的軸8的機器6之客戶端位置4的一實施例之概要方塊圖。該感測器10可以是一衝擊脈波量測感測器，其係被展示為附接至該機器6的主體以便於拾取機械震動，並且以便於傳遞一指出該偵測到的機械震動的類比量測信號SEA至該感測器介面40。該感測器介面40可以如相關圖2A或2B所述地加以設計。該感測器介面40係傳遞一數位量測資料信號SMD至一用於數位信號處理的構件180。
該數位量測資料信號SMD係具有一取樣頻率fS，且每個樣本的振幅值係依據在取樣之際接收到的類比量測信號SEA的振幅而定。根據一實施例，該數位量測資料信號SMD的取樣頻率fS可被固定到某一值fS，例如fS=102,400 Hz。如在圖5中所繪，該取樣頻率fS可被一由時脈190所傳遞的時脈信號所控制。該時脈信號亦可被傳遞至用於數位信號處理的構件180。該用於數位信號處理的構件180可以響應於該接收到的數位量測資料信號SMD、該時脈信號及在該取樣頻率fS與該時脈信號之間的關係，來產生有關該接收到的數位量測資料信號SMD之時間的持續期間的資訊，因為在兩個連續的樣本值之間的持續期間係等於TS=1/fS。
根據本發明的實施例，該用於數位信號處理的構件180係包含一用於執行該數位量測資料信號SMD的一預處理的預處理器200，以便在一輸出210上傳遞一預處理的數位信號SMDP。該輸出210係耦接至一評估器230的一輸入220。 該評估器230係被調適以評估該預處理的數位信號SMDP，以便於傳遞該評估的一結果至一使用者介面106。或者是，該評估的結果可被傳遞至一通訊埠16，以便致能該結果例如發送到一位在控制位置31的控制電腦33(參見圖1)。
根據本發明的一實施例，相關在用於數位信號處理的構件180中的功能區塊、預處理器200以及評估器230所述的功能可藉由如同相關以上的圖4且相關記憶體區塊90及100所述的電腦程式碼94及/或104來加以體現。
使用者可能只需要一些基本的監視功能，以用於偵測一機器的狀況是否為正常或異常的。在偵測一異常狀況上，該使用者可能尋求特殊專業的維修人員以建立該問題的確切本質，並且尋求執行必要的維修工作。該專業的維修人員經常需要及使用一廣範圍的評估功能，此係使得建立一異常機器狀況的本質及/或原因成為可能的。因此，一分析裝置14的不同使用者可以對該裝置的功能提出非常不同的要求。該術語“狀況監視”功能在此文件中係被使用於一用於偵測一機器的狀況是否為正常或是稍微劣化或異常之功能。該術語“狀況監視”功能亦包括一評估功能，此係使得對於一異常機器狀況建立本質及/或原因成為可能的。
機器狀況監視功能的例子
該狀況監視功能F1、F2…Fn係包含例如以下的功能：震動分析、衝擊脈波量測、波峰位準分析、衝擊脈波量測資料的頻譜分析、震動量測資料的快速傅立葉轉換、狀況 資料在一使用者介面上的圖形呈現、狀況資料在該機器上之一可寫入的資訊載體中的儲存、狀況資料在該裝置中之一可寫入的資訊載體中的儲存、旋轉速率計量(tachometering)、不平衡偵測、以及失準偵測。
根據一實施例，該裝置14係包含以下的功能：F1=震動分析，F2=衝擊脈波量測，F3=波峰位準分析，F4=衝擊脈波量測資料的頻譜分析，F5=震動量測資料的快速傅立葉轉換，F6=狀況資料在一使用者介面上的圖形呈現，F7=狀況資料在該機器上之一可寫入的資訊載體中的儲存，F8=狀況資料在該裝置中之一可寫入的資訊載體52中的儲存，F9=旋轉速率計量，F10=不平衡偵測，以及F11=失準偵測。
F12=從該機器上之一可寫入的資訊載體58取出狀況資料。
F13=執行波峰位準分析F3並且執行功能F12“從該機器上之一可寫入的資訊載體58取出狀況資料”，以便於致能根據目前的波峰位準資料以及歷史波峰位準資料之一比較或趨勢。
F14=從該機器上之一可寫入的資訊載體58取出識別資料。
該功能F7“狀況資料在該機器上之一可寫入的資訊載體中的儲存”以及F13震動分析及取出狀況資料的實施例係更詳細被描述在WO 98/01831中，該專利案的內容係藉此被納入作為參考。
該波峰位準分析F3可用藉由該波封器(enveloper)250所傳遞之波封的(enveloped)時域信號SENV為基礎來加以執行。該信號SENV亦被稱為SMDP。
為了建立最大振幅位準之目的，該波峰位準分析F3係被調適以在一波峰監視期間TPM的持續期間監視該信號。
該波峰振幅可以指出在一受監測的軸承中的油膜厚度。因此，該偵測到的波峰振幅可以指出在該滾動介面中的金屬表面之間的分開。該油膜厚度可以依據潤滑劑供應且/或依據該軸的對準而定。再者，該油膜厚度可以依據在該軸上的負載而定，亦即依據金屬表面被壓在一起的力而定，而該些金屬表面例如是一軸承的金屬表面以及一軸的金屬表面。
該最大振幅位準之實際偵測到的值亦可能依據該些軸承表面的機械狀態，亦即該軸承組件的狀況而定。於是，該最大振幅位準之偵測到的值可能依據在該滾動介面中的金屬表面的粗糙度及/或在該滾動介面中的一金屬表面之損壞而定。該最大振幅位準之偵測到的值亦可能依據在該軸承組件中之鬆散粒子的出現而定。
圖6A係描繪根據本發明的一實施例的該預處理器200的一實施例之概要方塊圖。在此實施例中，該數位量測資料信號SMD係耦接至一數位帶通濾波器240，該數位帶通濾波器240具有一低截止頻率fLC、一高截止頻率fUC、以及介於該等高與低截止頻率之間的通帶頻寬。
來自該數位帶通濾波器240的輸出係連接至一數位波封器250。根據本發明的一實施例，從該波封器250輸出的信號係被傳遞至一輸出260。該預處理器200的輸出260係耦接至數位信號處理構件180的輸出210，以用於傳送至評估器230的輸入220。
該數位帶通濾波器240的高與低截止頻率可被選擇成使得該信號SMD在該感測器的共振頻率fRM之頻率成分是在該通帶頻寬中。如同在以上所提及，該機械震動的放大係藉由該感測器機械地諧振在該共振頻率fRM而被達成。於是，該類比量測信號SEA係反映在該共振頻率fRM以及附近頻率的震動之一經放大的值。因此，根據圖6實施例的帶通濾波器係有利地抑制在高於及低於共振頻率fRM的頻率之信號，以便於進一步強化該量測信號在共振頻率fRM的成分。再者，該數位帶通濾波器240係有利地進一步降低固有內含在該量測信號中的雜訊，因為任何低於該低截止頻率fLC以及高於高截止頻率fUC的雜訊成分亦被消除或是降低。因此，當利用一種具有一範圍從最低的共振頻率值fRML到最高的共振頻率值fRMU的機械共振頻率fRM之諧振的衝擊脈波量測感測器10時，該數位帶通濾波器240可被設計 成具有一低截止頻率fLC=fRML以及一高截止頻率fUC=fRMU。根據一實施例，該低截止頻率fLC=fRML=28 kHz，並且該高截止頻率fUC=fRMU=37 kHz。
根據另一實施例，該機械共振頻率fRM是在範圍從30 kHz到35 kHz中的某處，並且該數位帶通濾波器240於是可被設計成具有一低截止頻率fLC=30 kHz以及一高截止頻率fUC=35 kHz。
根據另一實施例，該數位帶通濾波器240可被設計成具有一低截止頻率fLC是低於該最低的共振頻率值fRM、及一高截止頻率fUC是高於該最高的共振頻率值fRMU。例如，該機械共振頻率fRM可以是在範圍從30 kHz到35 kHz中的一頻率，並且該數位帶通濾波器240於是可被設計成具有一低截止頻率fLC=17 kHz及一高截止頻率fUC=36 kHz。
於是，該數位帶通濾波器240可以傳遞一通帶數位量測資料信號SF，其具有一有利地低的通帶外的雜訊內容，並且在該通帶中反映機械震動。該通帶數位量測資料信號SF可被傳遞至一波封器250。
該數位波封器250於是接收該通帶數位量測資料信號SF，該通帶數位量測資料信號SF可能反映一具有正及負振幅的信號。參考圖6A，該接收到的信號係藉由一數位整流器270來加以整流，且該經整流的信號可藉由一選配的低通濾波器280來加以濾波，以便產生一數位波封信號SENV。
於是，該信號SENV是響應於該濾波後的量測資料信號SF所產生的一波封信號之一數位表示。根據本發明的某些 實施例，該選配的低通濾波器280可被免除。
根據本發明圖6A的實施例，該信號SENV係被傳遞至預處理器200的輸出260。因此，根據本發明的一實施例，在該輸出210(圖5)上被傳遞之預處理的數位信號SMDP是該數位波封信號SENV。
然而，習知技術的用於響應於一量測信號以產生一波封信號的類比裝置係利用一類比整流器，該類比整流器固有地導致一偏壓誤差，該偏壓誤差被引入該所產生的信號中，而該數位波封器250將會有利地在無任何偏壓誤差下產生一真正的整流。於是，該數位波封信號SENV將會具有一良好的信號雜訊比，因為該感測器是機械地諧振在該數位帶通濾波器240的通帶中的共振頻率，此係導致有高的信號振幅，並且該被執行在數位域中的信號處理係消除雜訊的加入並且消除偏壓誤差的加入。
參考圖5，該預處理的數位信號SMDP係被傳遞至該評估器230的輸入220。
根據另一實施例，該濾波器240是一具有一截止頻率fLC的高通濾波器。此實施例係藉由利用一高通濾波器240取代該帶通的濾波器來簡化該設計，藉此將該低通濾波留給在下游的另一低通濾波器，例如該低通濾波器280。該高通濾波器240的截止頻率fLC係被選擇成大約是該諧振的衝擊脈波量測感測器10之最低預期的機械共振頻率值fRMU的值。當該機械共振頻率fRM是在範圍從30 kHz到35 kHz中的某處時，該高通濾波器240可被設計成具有一低截止頻 率fLC=30 kHz。該高通濾波後的信號接著被傳遞至該整流器270且被傳遞至該低通濾波器280。根據一實施例，使用具有一共振頻率是在範圍從20 kHz到35 kHz中的某處的感測器10應該是可行的。為了達成此，該高通濾波器240可被設計成具有一低截止頻率fLC=20 kHz。
圖6B係描繪一實施例，根據該實施例的數位帶通濾波器240係傳遞該濾波後的信號SF至該數位整流器270，並且該整流器270係直接傳遞該經整流的信號SR至一狀況分析器290(結合圖6B一起參見圖7)。
圖7係描繪該評估器230的一實施例(亦參見圖5)。該評估器230的圖7實施例係包含該狀況分析器290，該狀況分析器290係被調適以接收一指出該機器6的狀況之預處理的數位信號SMDP。狀況分析器290可藉由一被傳遞在一控制輸入300上的選擇信號而被控制以執行一所選的狀況分析功能105。狀況分析功能105的例子在圖7中被概要描繪為功能方塊。被傳遞在控制輸入300上的選擇信號可藉由與該使用者介面102的使用者互動而被產生(參見圖2A)。
如同在以上所提及，該分析裝置14可包含一波峰位準分析功能F3、105(參見圖4與圖7)。
根據本發明的一實施例，該波峰位準分析功能可藉由該狀況分析器290響應於經由控制輸入300的啟動來加以執行。響應於該波峰位準分析啟動信號，該分析器290將會啟動一波峰位準分析器400(參見圖7)，並且該數位量測信號SMDP將會被傳遞至該波峰位準分析器400的一輸入。
為建立一指出受監測的零件(亦即軸承7及/或軸8)的機械狀態的最大振幅位準APR之目的，該波峰位準分析器400係被調適以在一段波峰監視時間TPM的持續期間監視該信號。該最大振幅位準APR亦可被稱為代表性的波峰振幅APR。
如同在以上所提及，當該波峰振幅值係源自於一在該受監測的機器中的機械震動時，在該量測信號中偵測到的波峰振幅可以是指出該機器的狀況。當一軸承組件被監測時，該波峰振幅值可以是指出該軸承組件的狀況。事實上，該波峰振幅值可以是指出在一受監測的軸承中的油膜厚度。因此，該偵測到的波峰振幅可以是指出在該滾動介面中的金屬表面之間的分開。該油膜厚度可以依據潤滑劑供應且/或依據該軸的對準而定。再者，該油膜厚度可以依據在該軸上的負載而定，亦即依據金屬表面被壓在一起的力度而定，而該些金屬表面例如是一軸承的金屬表面以及一軸的金屬表面。該最大振幅位準之實際偵測到的值亦可以依據該些軸承表面的機械狀態而定。
然而，根據一偵測到的波峰振幅值來正確地指出該旋轉的零件的狀況之能力係需要該偵測到的波峰振幅值確實源自於該旋轉的零件。在一例如是造紙廠的產業中的機器可能被施加來自工具或其它機器的機械衝擊，此可能在該受監測的機器中造成機械震動或衝擊波。因此，在該數位量測信號中的一波峰振幅位準可能是由該機器的環境所引起的，在此情形中，在該數位量測信號中偵測到之實際的最高振幅值可能與該受監測的機器零件8的狀況無關。為 了此文件之目的，在該數位量測信號中的此種與該受監測的零件8的機械狀態無關之波峰振幅位準係被視為雜訊。再者，在該感測器的環境中或是在該狀況分析系統的導體的附近之電場可能會干擾而在該量測信號中引起波峰電壓振幅。此種波峰電壓振幅亦可被視為雜訊。
發明人體認到在某些機器的機械震動中有一特別高的雜訊位準，並且此種雜訊位準會妨礙機器損壞的偵測。因此，對於某些類型的機器而言，習知的用於預防的狀況監視之方法已經不能夠對於即將到來的劣化狀況提供足夠早及/或可靠的警告。發明人論斷在此種機器中可能存在有一指出一劣化的狀況的機械震動VMD，但是習知用於正確地偵測此種震動的方法迄今可能都已經是不足的。
發明人亦體認到，具有緩慢旋轉的零件的機器是屬於習知用於預防的狀況監視的方法已經不能夠對於即將到來的劣化狀況提供足夠可靠的警告之機器類型。
在已經體認到在某些機器的機械震動中之一特別高的雜訊位準會妨礙機器損壞的偵測，發明人想到一種用於致能更可靠的偵測一信號波峰振幅位準之方法，該信號波峰振幅位準係指出該受監測的機器6的一旋轉的零件8的一初期的損壞。
然而，測試已經指出，即使在一其中有非常小的雜訊或是沒有雜訊的實驗室環境中，對於一旋轉的零件偵測到的波峰位準也會經常改變，亦即一旋轉軸的每次迴轉並未產生相同的波峰位準。在仔細的研究此種振幅位準之後， 發明人論斷：從一受監測的旋轉的零件的旋轉發出之振幅位準緊密地依循常態分布，亦被稱為高斯分布；並且記錄源自於一旋轉的零件的複數次迴轉之振幅位準是必要的，以便於偵測一相關的真正峰值，該真正峰值可被利用於正確的判斷該受監測的旋轉的零件的狀況。
在此上下文中，應注意到的是，常態分布是一種機率分布，其係描述叢集在平均值的資料。該相關的機率密度函數圖是鐘形的，並且以高斯函數或鐘狀曲線著稱的，其中一波峰是在該平均值。
圖8係一經整流的信號SR的概要繪圖，該信號SR可藉由整流器270(圖6B)被傳遞至波峰分析器400(圖7)。圖5結合圖6B及圖7係提供該分析裝置的一實施例的一概觀。為了建立一相關的最大振幅位準之目的，該波峰位準分析F3(參見圖7與圖4)係被調適以在一段波峰監視期間TPM的持續期間監視該信號。在圖8所描繪的例子中，該監視期間TPM係對應於該受監測的旋轉的零件的14次迴轉。該受監測的旋轉的零件之單次迴轉係在圖8中藉由元件符號405來指出。於是，藉由以待監視的旋轉的零件的一個迴轉數來界定該監視期間TPM，而不是以某一時間期間來界定，該分析的品質係被改善。更明確地說，發明人體認到在該量測期間，當偵測到的峰值AP的數目被看出是相關於該受監測的可旋轉的零件的迴轉量R時，統計方法可被利用以便於達成提高的品質之所產生的波峰振幅值。
發明人體認到若偵測到的波峰振幅值AP的分布類似該高斯分布，則可論斷一軸的一次迴轉可能會產生和相同軸的另一次迴轉為不同組的波峰振幅值。
該方法的一實施例係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號；分析該第一數位信號以便於偵測在一有限的時間期間TPM的波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量R。該某一迴轉量R應該對應於該受監測的可旋轉的零件之超過一次的迴轉。該方法進一步包括：界定複數個(NR)振幅範圍RA；分類該偵測到的波峰振幅值Ap到對應的振幅範圍RA中，以便於反映偵測到的波峰振幅值Ap在該複數個振幅範圍內的出現次數N。
圖9係描繪在沒有任何雜訊的實驗室狀況下產生自一量測的一直方圖，其中該量測的時間期間TPM對應於該受監測的可旋轉的零件的十四(R=14)次迴轉，亦即每一個所繪的黑色點係對應於一偵測到的波峰振幅值AP。因此，該“某一迴轉量”是R=14.0次迴轉，並且該有限的時間期間TPM是該受監測的零件8旋轉14次迴轉所用的時間。該受監測的零件8可以是一軸。因此，根據本發明的實施例，該量測時間期間TPM可以依據該可旋轉的零件的旋轉速率而定，因而當該受監測的旋轉的零件以較慢速率旋轉時，該量測時間 期間TPM將會是較長的，並且當該受監測的旋轉的零件以較高速率旋轉時，該量測時間期間TPM將會是較短的。
根據已知該量測是在該受監測的零件的R=14次的完整迴轉期間做成，並且假設每次迴轉會偵測到一次最高的波峰振幅值，則可從圖9中看出最高的十四(14)個偵測到的振幅值確實有一些變化，最高的振幅是藉由元件符號410來指出，並且第14高的振幅範圍是藉由元件符號420來指出。因此，從圖9可推論在一次迴轉期間偵測到的波峰振幅值AP通常與在另一次迴轉期間偵測到的波峰振幅值不同。換言之，若量測是在單一迴轉期間被完成，則複數個在相同的軸上之單一迴轉的量測將會在偵測到的波峰上產生相當大的變化。
發明人體認到的是，就應該提供可重複的結果之意義而言，達成一種可靠的量測程序是所期望的。因此，當該量測程序是在相同的旋轉的零件上反覆地執行，使得複數個監視期間TPM1、TPM2、TPM3、TPM4、TPM5產生複數個在時間上緊密連續產生的代表性的波峰振幅值APR1、APR2、APR3、APR4的形式之量測結果時，則這些複數個代表性的波峰振幅值APR1、APR2、APR3、APR4具有實質相同的數值是所期望的。
用於峰值偵測的有限的時間期間
藉由在一其中有非常小或是沒有雜訊的實驗室環境中執行許多的測試量測，發明人論斷在一對應於數次迴轉R 的有限的時間期間TPM監視一旋轉的零件是所期望的，以便於偵測一指出該受監測的零件，亦即軸承7及/或軸8的機械狀態的真正的波峰振幅值APT。在此上下文中，該真正的波峰振幅值APT就其實際意義上是源自於藉由在一受監測的零件中的金屬表面(例如一軸承滾珠以及一內部的環表面)之間的相對移動引起的一機械震動VMD，而不是源自於任何雜訊或干擾的意義而言是真實的。
實際上，選擇用於該參數R的值是一項需要仔細衡量的課題，因為在單一迴轉期間(亦即R=1)的監視可能產生過低的波峰振幅值APT，其因此可能是不足以用來指出該受監測的旋轉的零件的機械狀態。在另一方面，若該旋轉的零件被監測一段極長的時間，接近在統計用語中的永恆，則該偵測到的波峰振幅值APT將會緩慢地增加到無窮大，此實際上係表示在一段極長的動作期間之後，和一軸承組件相關的一旋轉的零件將會損壞。於是，發明人論斷找出一用於該參數R之平衡的值是必要的，以便於就一方面而言具有一足夠高的R值以偵測一指出該受監測的零件的機械狀態之真正的波峰振幅值APT，而在另一方面而言具有一足夠低的R值，以便於保持該量測時間期間TPM的持續期間在一合理的有限持續期間。
根據許多在實質無雜訊的狀況中的測試量測，發明人論斷在一對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量R之有限的時間期間TPM監視一旋轉的零件是所期望的；該某一迴轉量R係對應於該受監測的可旋轉的零件之至少八次(R=8)迴 轉，以便於實際偵測一指出該受監測的零件的機械狀態之真正的波峰振幅值APT。根據這些測試量測，發明人論斷在一對應於該受監測的可旋轉的零件之至少十次(R=10)迴轉之有限的時間期間TPM監視該旋轉的零件，此係產生一更正確的真正的波峰振幅值APT，亦即一更正確地指出該受監測的零件的機械狀態之真正的波峰振幅值APT。此結論是根據在一無雜訊的環境中測試指出該監視時間期間TPM進一步增加到一超過十次(R=10)迴轉之有限的持續期間，其可能導致偵測到一較高的真正的波峰振幅值APT，但是在偵測到的真正的波峰振幅值APT上的增加相較於該增加的監視時間期間TPM而言為小的。
當在一對應於該受監測的零件的R=14次完全的迴轉之時間期間TPM量測及收集波峰振幅值AP，並且之後組織該些波峰振幅值AP在一直方圖中，即如圖9中所繪，該些波峰振幅值AP被分類到第14高的偵測到的振幅之振幅位準420是非常穩定的。可從圖9中的直方圖看出四個波峰振幅被偵測到是在該振幅範圍420。於是，當在相同的旋轉的零件上執行複數個量測時，一穩定的量測值，亦即反覆地提供實質相同的波峰振幅可藉由集中於第R高的振幅而被達成，其中R是一指出該受監測的零件在該波峰位準監視時間TPM所進行的迴轉數目之數目。
本發明的一實施例因此包含一種操作一用於分析一具有以一旋轉速率fROT旋轉的一零件之機器的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟： 接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號SMD、SR、SF；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間TPm偵測波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量R；該某一迴轉量R係對應於該受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；分類該偵測到的波峰振幅值Ap到對應的振幅範圍中，以便於反映偵測到的波峰振幅值Ap在複數NR個振幅範圍內的出現次數N；依賴該分類後的波峰振幅值Ap以及該某一量R來估計一代表性的波峰振幅值APR。
根據一有利的實施例，該估計係包含選擇第R高的振幅為該代表性的波峰振幅值APR。
降低或消除雜訊
圖10係描繪產生自一量測的一直方圖，其中該波峰位準監視時間TPM對應於該受監測的可旋轉的零件之十四(14)次迴轉。圖10的直方圖是其中在該波峰位準監視時間TPM期間產生兩個非常高振幅的機械干擾430、440的實驗結果。對應於該兩個非常高振幅的機械干擾430、440的兩個信號波峰亦描繪在圖8中。將瞭解到的是，該兩個高振幅的機械干擾430、440並非在該受監測的旋轉的零件中的任何損壞所引起的。因此，該兩個高振幅的機械干擾430、440將被視為雜訊。
經驗與大量的量測已經指出當監視一具有以一旋轉速率旋轉的一零件之機器時，為預測維修之目的，從一初期的損壞發出之最高的波峰振幅值是一非常相關的振幅值。
然而，由於該最高的波峰振幅值並沒有在每次該受監測的軸旋轉一完全的迴轉都出現，因此在一段容許有複數次迴轉的時間之持續期間監視一可旋轉的零件將會是必要的。然而，遺憾的是，在一現實的情況中，一較長的量測時間通常會增高在該量測信號中的雜訊位準。在一例如是造紙廠的工業環境中，在受監測的機器附近的其它機器可能偶爾會造成機械震動或衝擊脈波，而且量測時間越長，此種外部的機械震動造成該最高的偵測到的波峰振幅位準的風險越大。因為這些原因，該打算提供一可靠且重複可達成的代表性的波峰振幅值之量測程序需要滿足以下相反的需求：就一方面而言涉及到以足夠長的時間進行量測，以在該受監測的旋轉的零件之複數次迴轉上收集波峰振幅值，以便於收集一代表由該受監測的旋轉的零件的狀況所引起之最高的波峰振幅值之波峰振幅值，然而在另一方面而言避免該量測程序需要的時間是長到使得由例如在一工業環境中的其它機器所引起的雜訊毀壞該量測結果。
根據本發明的一實施例，第R高的振幅係被選擇為一代表性的波峰振幅值APR。此實施例有利地導致降低或消除高振幅雜訊在該所產生的代表性的波峰振幅值APR上的影 響。此有利的效果係藉由研究及比較圖9與10來加以理解。圖9與10的直方圖兩者都描繪產生自一量測持續期間TPm的一直方圖，該量測持續期間TPm係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量R=14。圖9係描繪在無任何雜訊下產生自一量測的一直方圖，而圖10係描繪產生自另一量測的一直方圖，其中高振幅雜訊係在該量測期間被引入。選擇第R高的振幅作為代表性的波峰振幅值APR係導致可重複的結果，即使當被施加雜訊時也是如此。因此，當該量測程序在相同的旋轉的零件上反覆地被執行，使得複數個監視期間TPM1、TPM2、TPM3、TPM4、TPM5產生複數個在時間上緊密連續產生的代表性的波峰振幅值APR1、APR2、APR3、APR4的形式之量測結果，並且當第R高的振幅係被選擇為一代表性的波峰振幅值APR而且該些量測持續期間TPM1、TPM2、TPM3、TPM4、TPM5係對應於該可旋轉的零件的R次迴轉時，這些複數個代表性的波峰振幅值APR1、APR2、APR3、APR4係具有實質相同的數值。在圖9及圖10的情形中，從右手邊開始識別第14高的振幅值，此都導致實質相同的振幅位準。因此，根據一實施例，第R高的振幅值的振幅位準可以有利地被選擇為代表性的波峰振幅值APR。
然而，該高斯函數或鐘形曲線的本質係使得低振幅值的頻率實際上可以告訴吾人有關該些並非如此頻繁的最高的波峰振幅值的振幅的一些事情。
根據本發明之一特點，該方法係包含依據該分類後的波峰振幅值(Ap)以及該某一量(R)來估計一代表性的波峰振 幅值(APR)。
根據一實施例，該估計步驟係包含一累計的直方圖的產生。
設定一分析裝置以用於執行波峰位準分析
圖11A是描繪一種操作該裝置14以便於設定其來執行波峰位準狀況分析之方法的一實施例的流程圖。根據圖11A的方法可以在該分析功能F3的一實施例(參見圖4與圖7)於該處理器50上(參見圖2A)執行時來加以執行。
在一步驟S10中，一參數值R係被設定，並且在另一選配的步驟S20中，一參數n可被設定。根據一實施例，該等參數值R及n分別可相關該量測裝置14的製造、或是相關遞送而被設定。於是，該等參數值R及n可藉由裝置14的製造商加以預設，並且這些值可被儲存在該非揮發性記憶體52中、或是在該非揮發性記憶體60中(參見圖2A)。
或者是，該等參數值R及n可在執行一量測時段(session)之前，藉由該裝置14的使用者來加以設定。該等參數值R及n可被使用者藉由相關圖2A所述的使用者介面102、107來加以設定。
一種量測及資料收集的方法
圖11B是描繪一種操作該裝置14以便於執行波峰位準狀況分析之方法的一實施例的流程圖。根據圖11B的方法可以在該分析功能F3的一實施例(參見圖4與圖7)於該處 理器50上(參見圖2A)執行時來加以執行。
在一步驟S50中，一目前的速率值fROT係被讀取，並且儲存在一資料記憶體52中。當該受監測的零件8是以一固定的旋轉速率旋轉時，該速率值fROT可藉由一使用者經由該使用者介面102(圖2A)來加以輸入。當該受監測的零件的旋轉速率fROT是可變的，一速率偵測器450(參見圖1與圖5)可被設置以傳遞一指出該軸8的旋轉速率fROT的信號。該軸8的旋轉速率fROT可用每秒的迴轉數rps，亦即對用於數位信號處理的構件180的一輸入460而言為赫茲(Hz)(參見圖5)來加以提供，因而當該處理器50(參見圖2A)執行程式以執行該波峰振幅分析功能時，其可被該處理器50利用。
在步驟S60中，用於量測時段的步驟S70之額外的準備工作係被執行。
步驟S60的準備工作可包含準備一用於待收集的資料之適當的表470。圖13B是被配置成一表470並且適合用於儲存待收集的資料之複數個記憶體位置的概要例圖。該表470可被儲存在該記憶體52中(圖2A)、或是在該處理器50內部的一記憶體中。
圖13A係描繪一具有複數個振幅區間(bin)500的直方圖，每個振幅區間係個別地藉由符號r1到r750來參照之，每個振幅區間r1...r750係代表一振幅位準Ar。儘管圖13是展示750個(七百五十個)振幅區間，但此只是一範例值。振幅區間的數目可在步驟S60中(圖11B)藉由使用者經由使用 者介面102(圖2A)被設定為一適當的數目。圖13A係相當於圖10，兩個圖都描繪沿著一軸480的一些振幅區間、以及沿著另一軸490之偵測到的波峰振幅值的出現。然而，在圖13A的例圖中並沒有值是以直方圖繪製。該振幅軸480可具有某一解析度，該解析度亦可以是可藉由使用者經由該使用者介面102設定的。或者是，該振幅軸480的解析度可以是預設的。根據一實施例，該振幅軸480的解析度可被設定為0.2dB，並且待記錄的振幅可以從Ar1=-50 dB之最低的振幅跨越到Ar750=+100 dB之最高的振幅值。
參考圖13B，該繪出的表是圖13A中所示的直方圖之一種表示，其具有振幅區間500，每個振幅區間係個別地藉由符號r1到r750來參照之，每個振幅區間r1...r750係代表一振幅位準Ar。該表470亦包含用於振幅值Ar的記憶體位置510、以及用於反映出現的變數Nr的記憶體位置520。
區間r1係和一振幅值Ar1相關，並且和一用於一變數Nr1的記憶體位置相關，該變數Nr1係用於儲存一指出已經偵測到該振幅Ar1有多少次的值。
在步驟S60中(圖11B)，在一量測時段S70的開始之前，所有的出現變數Nr1到Nr750可被設定為零(0)。之後，該量測時段S70可以開始。
該量測時段S70可包含接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號SR、SMDP(參見圖6B與圖7)；以及分析該第一數位信號SR、SMDP以便於在一有限的時間 期間TPm偵測波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件8的某一迴轉量R；該某一迴轉量R係對應於該受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；以及分類該偵測到的波峰振幅值Ap到對應的振幅範圍500中，以便於反映偵測到的波峰振幅值Ap在該複數個振幅範圍500內(參見圖13B)的出現次數N。
該量測時段的持續期間係依據該旋轉的零件的迴轉量來加以控制，因而如同在以上所提及，該旋轉的零件係旋轉至少R次迴轉。於是，在圖11B中的步驟S80係代表控制該有限的時間期間TPm的持續期間的步驟。一迴轉計數器可被設置以監視該信號fROT，以便於確定該量測時段係在該有限的時間期間TPm的持續期間持續進行，該有限的時間期間TPm對應於該可旋轉的零件8的某一迴轉量R。或者是，該偵測器450可以產生一指出迴轉量的信號，並且量測的持續期間可單獨依據該可旋轉的零件8的迴轉量來加以控制，而不論時間為何。或者是，該量測時段的持續期間TPm係依據由該時脈190(圖5)所提供的時間資訊結合由偵測器450所傳遞的旋轉速率資訊fROT來加以控制，因而該持續期間TPm係被調適以確保該監視係被執行所要的旋轉量n*R。在這方面，應注意的是，R是一大於1的正數，並且n是一等於一(1)或大於一(1)的正數。該參數R可以是一整數，但是其替代地可以是一小數。該參數n可以是一整數，但是其替代地可以是一小數。在以上圖8中所示的例子中，參數R=14並且參數n=1。
在一步驟S90中(圖11B)，一代表性的波峰振幅值APR係以該量測時段S70中收集的波峰振幅值Ap為基礎而被建立。
圖12A是描繪一種執行步驟S70以便於執行該波峰位準量測時段的方法的一實施例之流程圖。
在一步驟S100中，一根據機械震動而定的數位信號SR、SMDP係藉由波峰位準分析器400(參見圖7)加以接收。當偵測到一信號波峰時(步驟S110)，該偵測到的波峰之波峰振幅值係被量測(步驟S120)，並且一對應的振幅範圍ri(亦被稱為振幅範圍區間)係在步驟S130中被識別出(參見圖12A結合圖13B)。
在一步驟S140中，對應的出現計數器值Nri係增加一單位，以便於反映在該振幅範圍區間ri中偵測到一波峰。
之後，在圖11B中的步驟S80係被執行以便於判斷該量測時段是否完成、或是應該繼續。若是繼續，則步驟S100到S140係被重複，亦即在圖11中的步驟S70被再次執行。
當步驟S80判斷該量測時段是完成的，則如同在以上所提及，一代表性的波峰振幅值APR係以在該量測時段S70中收集的波峰振幅值Ap為基礎而被建立(S90)。
根據一實施例，該代表性的波峰振幅值APR係和一參考值比較，使得該比較係指出該受監測的零件的狀況。該參考值可以是一對應於該受監測的零件之預設的值。根據一實施例，該參考值可以是一代表性的波峰振幅值APR，其係在較早的時間，例如當該零件是新的或是最近被更新時， 藉由在相同的受監測的零件上量測來加以建立的。根據一實施例，上述的功能係被採用：F7=狀況資料在該機器上之一可寫入的資訊載體中的儲存，及/或F8=狀況資料在該裝置中之一可寫入的資訊載體52中的儲存，及/或F12=從該機器上之一可寫入的資訊載體58取出狀況資料，及/或F13=執行波峰位準分析F3並且執行功能F12“從該機器上之一可寫入的資訊載體58取出狀況資料”，以便於致能根據目前的波峰位準資料以及歷史波峰位準資料之一比較或趨勢。
建立進一步改良的代表性的峰值及雜訊拒斥
儘管如圖9中所繪的量測結果反映在實質上無雜訊的狀況下的在R=14次迴轉期間偵測到的最高的波峰振幅410，但是在圖10中所繪的量測時段中，在R=14次迴轉期間偵測到的最高的波峰430是響應於一干擾，亦即是反映雜訊而產生的，並且因此該波峰430並不帶有任何有關該旋轉的零件8的狀況的資訊。於是，所期望的是，當該軸旋轉時，獲得一根據信號值之代表性的波峰振幅值APR，該些信號值係反映該感測器10依據從該軸及/或軸承發出的震動所傳遞的量測值。尤其談到在緩慢旋轉的零件上量測，當量測是以某一預設的迴轉量R來執行時，因為較慢 的旋轉速率的關係，該量測時段所需的持續期間較長，則其固有地需要一較長的量測期間TPM，雜訊的大小亦可能會增大。因此，對於一種能夠拒斥雜訊的強健的量測方法存在著需要。
在一風力渦輪機應用中，其軸承被分析的軸可以在一小於每分鐘120次迴轉的速率下旋轉，亦即該軸的旋轉頻率fROT是小於每秒2次迴轉(rps)。有時，此種待分析的軸是旋轉在一小於每分鐘50次迴轉(rpm)的速率，亦即一小於0.83 rps的軸旋轉頻率fROT。事實上，旋轉速率通常可以是小於15 rpm。然而，如同在上述書籍中所論述的，一具有一1715 rpm的旋轉速率之軸係在短短17.5秒內產生500次迴轉；一以每分鐘50次迴轉來旋轉之軸會花十分鐘來產生500次迴轉。某些大型的風力發電廠係具有通常可旋轉在12 RPM=0.2 rps的軸。在12 rpm下，其花費超過四分鐘來完成五十次迴轉，並且於是當該波峰位準分析是在一具有此種低旋轉速率之旋轉的零件上執行時，在該量測期間發生衝擊的雜訊的風險是高許多的。類似地，在造紙廠中的某些機器零件亦旋轉在一小於50 rpm的速率下。
如同在以上所提及，發明人論斷，在一對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量R之有限的時間期間TPM監視一旋轉的零件是所期望的；該某一迴轉量R係對應於該受監測的可旋轉的零件的複數次迴轉，以便於實際偵測一指出該受監測的零件的機械狀態之波峰振幅值APT。然而，發明人論斷較佳的是，在一對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量R 之有限的時間期間TPM監視一旋轉的零件；該某一迴轉量R係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少八(R=8)次迴轉，以便於實際偵測一指出該受監測的零件的機械狀態之真正的波峰振幅值APT。此結論是根據在實質無雜訊的狀況下的許多測試量測而來的。因此，在一對應於至少n * R次迴轉之有限的時間期間TPM監視一旋轉的零件，其中n是一具有一至少為2的數值之數目，並且R具有一至少為8的數值，並且選擇第n高的偵測到的波峰振幅作為一代表性的波峰振幅值APR，此將會傳遞一統計上在R次迴轉中會出現一次之量測到的波峰振幅值APR，同時拒斥第n-1高的峰值作為可能的雜訊波峰。於是，本發明的此實施例係產生一非常正確地指出該受監測的零件的機械狀態之波峰振幅值APR。
如同在以上所提及，發明人根據該些測試量測亦論斷，在一對應於該受監測的可旋轉的零件的至少十次迴轉(R=10)之有限的時間期間TPM監視該旋轉的零件可以產生一更加正確的真正的波峰振幅值APT，亦即一更正確地指出該受監測的零件的機械狀態之真正的波峰振幅值APT。再者，發明人論斷該些測試指出在一沒有雜訊的環境中，該監視的時間期間TPM進一步增加到一超過十次迴轉(R>10)的有限的持續期間，可以導致偵測到一較高的真正的波峰振幅值APT，但是在偵測到的真正的波峰振幅值APT上的增加相對於該增長的監視的時間期間TPM是小的。
於是，發明人論斷一待解決的問題是：在R次迴轉中如何識別出一統計上出現一次的波峰振幅值，同時滿足該 些相衝突的需求：獲得盡可能正確之一量測到的波峰振幅值，並且同時最小化該量測的持續期間且達成拒斥由雜訊所造成的波峰。
圖14A是描繪一種用於以該量測時段S70中所收集的波峰振幅值Ap(參見圖11A)為基礎來建立一代表性的波峰振幅值APR的方法的一實施例之流程圖。圖14A實施例的方法係描繪一種高的振幅雜訊可藉此加以拒斥的方式。於是，根據圖14A的方法可以有利地被利用於具有一小於50 rpm的速率之可旋轉的零件的波峰位準分析。
在一步驟S150中，相關該分析的資料係被讀取。此係包含用在該量測時段S70的參數R的值以及該參數n的值。其亦可包含具有直方圖格式的峰值量測資料，如在圖13A、13B或13C中所繪者。待分析的峰值量測資料可以是如上所述，例如相關在以上的步驟S70與S80及/或如相關圖12A或12B所述地收集的資料。
在步驟S160中，識別出第n高的偵測到的波峰振幅值。參照圖13B，並且假設資料是被分類成使得最高的振幅區間是在圖13B的表的右手邊(亦即和區間r750相關的振幅Ar750係代表最高的可偵測的振幅值)，此表示以出現次數Nr750開始，向左移動並且加上出現值Nri，直到總和等於n為止。在已經找到第n高的偵測到的振幅後，後續的步驟S170係包含識別出代表第n高的偵測到的波峰振幅值的振幅區間ri以及對應的振幅值Ari。
在後續的步驟S180中，選擇該識別出的振幅值Ari成 為該代表性的波峰振幅APR的一項估計：APR：=Ari
於是，本發明的一實施例係包含一種操作一用於分析一具有以一旋轉速率fROT旋轉的一零件的機器的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號SMD、SR、SF：分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間TPm偵測波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量；該某一迴轉量係對應於該受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；分類每個該偵測到的波峰振幅值Ap到一對應的振幅區間500、r1-r750(參見圖13B及13C)以便於反映偵測到的波峰振幅值Ap在複數NR個振幅範圍內的出現次數N；依據該分類後的波峰振幅值Ap以及該某一迴轉量來估計一代表性的波峰振幅值APR；其中該某一迴轉量係包含至少n * R次迴轉，其中n是一具有一至少2的數值之數目，並且R係對應於數次迴轉，並且其中該估計步驟係包含選擇第n高的偵測到的波峰振幅作為一代表性的波峰振幅值APR。
此解決方案有利地將n-1個最高的振幅峰值拒斥為雜訊，並且傳遞第n大的振幅峰值作為一代表性的波峰振幅值APR。根據此實施例，一量測時段的持續期間以迴轉數 目表示時將會是n*R，並且被拒斥的雜訊峰值的數目是n-1。
根據一實施例，n是一具有一至少2的數值之數目，並且R具有一至少8的數值，此係致使在該受監測的零件的至少n*R=2*8=16次迴轉期間量測及收集到波峰振幅值(在圖11B中的步驟S70及S80)。
根據一較佳實施例，參照圖11A中的步驟S10及S20，該參數R係被設定為至少10，並且參數n係被設定為5，此係致使在該受監測的零件的n*R=5*10=50次迴轉期間量測及收集到波峰振幅值(在圖11B中的步驟S70及S80)。
若一真正峰值在R次迴轉中被產生至少一次，並且同時有某些具有假峰值的形式之高的振幅雜訊，則根據此實施例，四個最高的峰值可加以拒斥，並且該方法仍將會識別出一具有第n大的偵測到的峰值的形式之真正的峰值，亦即第五大的偵測到的峰值。於是，假設高振幅的干擾量在前五個峰值中最多產生四個，則此實施例係遞送第5大的峰值的振幅作為一代表性的波峰振幅值APR。
根據本發明的較佳實施例，該參數R可具有8或是更高的值，並且該參數n可具有2或是更高的值。根據這些實施例，一量測時段的持續期間以迴轉數目表示時，將會是n*R，並且被拒斥的雜訊峰值的數目是n-1。
以下的表1係描述用於R及n的參數設定組合的一些例子，以及所產生的量測時段的持續期間及對應的雜訊拒斥能力。
然而，發明人亦論斷由於從一受監測的旋轉的零件的旋轉發出的真正的波峰振幅值的分布係緊密依循常態分布，因此以較經常出現之偵測到的波峰振幅值為基礎來估計一統計上很少出現的波峰振幅值是可能的。以此理解為基礎，發明人繼續發展出另一種依據該些分類後的波峰振幅值Ap及該受監測的零件的旋轉量R來估計一代表性的波峰振幅值APR之有利的方式，即如下相關圖14B所論述者。
又另一改良的代表性的峰值以及雜訊拒斥
圖14B是描繪一種用於以該量測時段S70中收集的波峰振幅值Ap為基礎來估計一代表性的波峰振幅值APR的方法的另一實施例之流程圖。圖14B的方法可以是圖11B的步驟S90的一實施例。
在一步驟S200中，一參數g係被設定為一值(n*R)/q1：g：=(n*R)/q1
該參數q1可具有一數值1、或是超過1。根據本發明的實施例，參數q1被預設成一介於一(1)到三(3)之間的值。
在一步驟S210中，一容納第g大的偵測到的波峰振幅值的振幅範圍rg(參見圖13)係被識別出。
在一步驟S220中，一參數h係被設定為一值(n*R)/q2：h=(n*R)/q2
根據本發明的實施例，該參數q2係預設成一介於二(2)到五(5)之間的值。根據一實施例，該參數q2可具有一數值四(4)。參數q2的值總是大於參數q1的值： q2>q1
在一步驟S230中，一含有第h大的偵測到的波峰振幅值的振幅範圍rh(參見圖13)係被識別出。
在一步驟S240中，一代表性的波峰振幅值APR的一項估計係以該些值(rg、g)及(rh、h)為基礎而被達成。此將會在以下相關圖15A更詳細地加以解說。
在步驟S200中設定參數n=5、R=10且q1=1係產生g=50。因此，該量測時段係包含50次迴轉(因為n*R=50)，並且設定g=50係意指吾人識別出在該直方圖中儲存第50大的偵測到的脈波的位置。因此，例如參考到圖13的直方圖，吾人係識別出其中將會反映以每次迴轉一次的一頻率出現的脈波振幅之位置。換言之，將理解的是，由於從一受監測的旋轉的零件的旋轉發出之真正的波峰振幅值的分布係緊密依循常態分布，接著分類該些偵測到的波峰振幅值到振幅區間r、500(參見圖13A、13B及/或13C)，並且接著識別出含有第g大的偵測到的波峰振幅值之振幅區間r、500，此係致使識別出一振幅值rg已經在50次迴轉期間(由於n*R=50)出現50次(由於g=50)，亦即統計上一具有至少該波峰振幅值rg的波峰振幅已經出現g/(n*R)次/迴轉，當g=50以及n*R=50時，此係每次迴轉一次。換言之，具有一rg或更高的值的振幅的平均出現頻率fag(被表示為每次迴轉的出現次數)是：fag=g/(n*R)出現次數/迴轉
類似地，在步驟S200中設定該參數q2=4係使得h= n*R/q2=12.5。因此，該量測時段係包含50次迴轉(由於n*R=50)，並且設定h=12係意指吾人識別出在該直方圖中儲存第12大的偵測到的脈波之位置。因此，吾人係識別出在圖13的直方圖中將會反映以每四次迴轉一次的一頻率出現的脈波之位置。換言之，具有一rh或更高的值的振幅的平均出現頻率fah(被表示為出現次數/每次迴轉)是：fah=h/(n*R)出現次數/迴轉
當參數n=5、R=10並且h=n*R/q2=12.5時係使得：fah=h/(n*R)=¼出現次數/迴轉，即每四次迴轉出現一次。
如同在以上所提及，該高斯函數或鐘形曲線的本質係使得低振幅值的振幅及頻率實際上可告訴吾人有關該些並非如此頻繁的最高的波峰振幅值的振幅的一些事情。甚至若只有該振幅-頻率圖(參見圖9、10、13A、13B、13C)的一部分類似高斯函數或鐘形曲線，例如若偵測到的波峰的圖中的高振幅的部分是依循高斯函數或鐘形曲線，此亦成立。
由於從一受監測的旋轉的零件的旋轉發出之真正的波峰振幅值的分布的至少高振幅的部分是緊密依循常態分布，因此在該直方圖中的這兩個位置可被利用於估計一統計上更少出現的波峰振幅值。如同在以上所提及(參見在以上的標題“用於峰值偵測的有限的時間期間”)，該代表性的波峰振幅值APR可以是一統計上每R次迴轉出現一次的振幅。於是，在已經設定參數R為值10的情形下，該方法係包含根據每次迴轉出現一次以及在四次迴轉中出現一次的波峰的出現頻率及振幅的觀察，來估計一在十次迴轉中出 現一次的峰值的振幅。有利的是，當參數g及h分別如同以上所提及地被設定，亦即g=50且h=12.5時，此方法係致能拒斥11個高的振幅假峰值，同時仍然致能對一正確的代表性的波峰振幅值APR的估計。再者，注意到的是此方法致能拒斥11個高的振幅假峰值，同時縮短所需量測時段的持續期間TPM至僅僅50次迴轉的持續期間。這是由於n*R=5*10=50。此效果係有利地加以達到，因為參數q1及q2係被選擇成使得該兩個參數g與h係被選擇成代表相當高出現頻率的波峰振幅值的值，並且該高出現頻率的值的振幅係被使用於估計一統計上更少出現(例如在R次迴轉中出現一次)的波峰振幅值APR。因此，一具有每R次迴轉平均出現一次之代表性的波峰振幅位準APR可用具有每g次迴轉平均出現一次的波峰振幅位準以及具有每h次迴轉平均出現一次的波峰振幅位準為基礎來加以估計。被拒斥的雜訊波峰PNR的數目是h的截去值減去一：PNR=TRUNC(h)-1
於是，在代表性的波峰振幅值APR的估計上，根據圖14B的實施例的依據在50次迴轉期間的量測係致能和根據圖14A的實施例的方法的依據在120次迴轉期間的量測(和以上的表1比較)實質相同的正確性。
以下的表2係描述用於R及n的參數設定組合的一些例子，以及所產生的量測時段的持續期間及對應的雜訊拒斥能力。
根據本發明的一實施例，該估計可藉由產生一累計的直方圖表來加以執行，該直方圖表係反映在一量測時段中所有偵測到的振幅以及其出現頻率。圖13C是此種對應於圖13B的直方圖表的累計的直方圖表530的例圖。圖13C之累計的直方圖表係包含和圖13B的表相同數目的振幅範圍區間。在該累計的直方圖中，該出現次數N’係被反映為偵測到的波峰出現具有一振幅高於相關的振幅區間r的振幅Ar’的數目。當該累計的直方圖被繪製時，此係有利地提供一較平滑的曲線。儘管反映有限數目的觀察結果之‘普通的’直方圖將會對於在一振幅區間處沒有觀察結果N的情形反映成為在該區間的一缺口或是凹陷，但該累計的直方圖將會提供一較平滑的曲線，此係使得其更適合用於根據在其它振幅位準的出現次數的觀察結果來估計在一振幅位準處的出現次數。
根據本發明的一實施例，該些振幅位準係被反映為對數值，並且該累計的出現次數亦藉由該累計的出現次數的對數值來加以反映。
圖15A是反映產生自一量測的一累計的直方圖的原理並且對應於圖13C的表之例圖。儘管使用真實偵測到的值之累計的直方圖可能具有一種不同於圖15A中所示的形狀，但是估計該代表性的波峰振幅APR、反映每R次迴轉出現一次的振幅位準的原理係被描繪在圖15A中。
該累計的直方圖的一軸542係反映出現次數，並且另一軸544係反映振幅。當n=5，R=10，q1=1時，則g=50， 其代表50次出現，此亦對應於每次迴轉出現一次。每次迴轉出現一次可被寫成：“1/1”。於是，該累計的直方圖的反映出現次數的軸542可以將g反映為“1/1”。類似地，h可反映在四次中的一次出現，其亦被表示為“1/4”，並且當R=10，則R可反映在十次中的一次出現，亦被表示為“1/10”(參見圖15A)。
參數值rg、g以及rh、h可以用在以上相關圖14B所述的方式來加以決定。參數值rg、g係在該累計的直方圖中反映出一點550，其指出每次迴轉出現一次的波峰。參數值rh、h係在該累計的直方圖中反映出一點560，其指出每四次迴轉出現一次的波峰。發明人體認到，在該對數的累計的直方圖中，此常態分布曲線的部分非常類似一直線，此係使得通過點550及560畫出一直線570成為可能的。當該線570延伸時，其將會在一點590交叉一代表R出現次數的線580。點590的振幅值係代表每R次迴轉出現一次的振幅位準APR。因此，一具有每R次迴轉平均出現一次之代表性的波峰振幅位準APR可以用具有每g次迴轉平均出現一次的波峰振幅位準以及具有每h次迴轉平均出現一次的波峰振幅位準為基礎來估計出。圖15A係以舉例的值g=1，h=4且R=10來說明此。
以測試為基礎之下，發明人係確立該參數q1應該有利的是具有一個不小於一(1)的值，因為選擇小於1的參數q1可能會在該估計過程中導致劣質的結果，因為一反映具有外環損壞的軸承組件之累計的直方圖係相對更偏離一直 線，因而在該估計中造成一較大的誤差。
於是，本發明的一實施例係包含一種操作一用於分析一具有以一旋轉速率fROT旋轉的一零件的機器的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號SMD、SR、SF；在一有限的時間期間TPm偵測出現在該第一數位信號中的波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量；該某一迴轉量係對應於該受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；分類每個該偵測到的波峰振幅值Ap到一對應的振幅區間500、r1-r750(參見圖13B及13C)以便於反映偵測到的波峰振幅值Ap在複數Nri個振幅範圍內的出現次數N；依據該分類後的波峰振幅值Ap以及該某一迴轉量來估計一代表性的波峰振幅值APR；其中該某一迴轉量係包含至少R次迴轉，並且其中該估計步驟係包含依據每R次迴轉平均較經常出現超過一次之偵測到的振幅位準AP，來估計每R次迴轉實質平均出現一次的一振幅值APR。
根據以上的解決方案的一實施例，該某一迴轉量係包含至少n*R次迴轉，其中n是一具有一至少1的數值之數目，並且R具有一至少8的數值。
根據另一實施例，n是一具有一至少2的數值之數目，並且R具有一至少8的數值。
根據一實施例，其係提供有一種操作一用於分析一具有以一旋轉速率fROT旋轉的一零件的機器的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號SMD、SR、SF；在一有限的時間期間TPm偵測出現在該第一數位信號中的波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量；該某一迴轉量係對應於該受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；分類每個該偵測到的波峰振幅值Ap到一對應的振幅區間500、r1-r750(參見圖13B及13C)以便於反映偵測到的波峰振幅值Ap在複數個(NR)振幅範圍內的出現次數N；依據該分類後的波峰振幅值Ap以及該某一迴轉量來估計一代表性的波峰振幅值APR；其中該某一迴轉量係包含至少n*R次迴轉，其中n是一具有一至少2的數值之數目，並且R具有一至少8的數值，並且其中該估計步驟係包含依據每h次迴轉出現一次的偵測到的振幅位準AP，來估計每R次迴轉實質平均出現一次的一振幅值APR，其中h具有一小於n*R的數值。根據此解決方案的一特點，該估計步驟係包含依據每h次迴轉出現一次之偵測到的振幅位準AP，其中h具有一小於n*R的數值，並且依據每g次迴轉出現一次之偵測到的振幅位準AP，其中g具有一小於h的數值，來估計每R次迴轉實質平均出 現一次的一振幅值APR。
本發明的一實施例係包含一種操作一用於分析一具有以一旋轉速率fROT旋轉的一零件的機器的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號SMD、SR、SF；在一有限的時間期間TPm偵測出現在該第一數位信號中的波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量；該某一迴轉量係對應於該受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；分類每個該偵測到的波峰振幅值Ap到一對應的振幅區間500、r1-r750(參見圖13B及13C)以便於反映偵測到的波峰振幅值Ap在複數個(Nri)振幅範圍內的出現次數N；依據該分類後的波峰振幅值Ap以及該某一迴轉量來估計一代表性的波峰振幅值APR；其中該某一迴轉量係包含至少n*R次迴轉，並且其中該估計步驟係包含依據每R次迴轉平均較經常出現超過一次之偵測到的振幅位準AP來估計每R次迴轉實質平均出現一次的一振幅值APR。
此解決方案有利的是提供可重複的結果，因為該被遞送的振幅位準APR是根據具有高出現頻率之量測到的值而定的。再者，如以上所論述且如發明人所進行的測試所示，該被遞送的振幅位準APR是在一有限的時間期間TPm，可從一旋轉的機器零件偵測到的實質最高可量測的振幅位準。
雜訊回波(echo)抑制
再者，發明人體認到在工業環境中的衝擊雜訊，其可能是由一物件撞擊具有一受監測的旋轉的零件8之機器的主體所引起的，其可能造成來回行進的衝擊波，而在該機器的主體中迴盪。於是，此種迴盪的衝擊波可能被該感測器10(圖1、2A、5)所拾取，並且在所產生的信號SR、SMDP，(圖6B、7)中被反映為一叢發的振幅波峰。
因此，此種叢發的振幅波峰遺憾的是可能會造成一波峰位準分析的毀壞，除非此種叢發的影響可被降低或消除。
圖12B是描繪一種執行步驟S70(圖11B)以便於執行該波峰位準量測時段並且另外解決叢發的雜訊振幅波峰的影響之方法的一實施例之流程圖。
描繪在圖12B中的方法實施例的步驟S300可在如上相關圖11B所述的步驟S60之後執行。在步驟S300中，該波峰位準分析器係讀取目前的旋轉速率fROT，該旋轉速率fROT可從如上所述的速率偵測器450(參見圖5)被遞送。即時的旋轉速率fROT值的讀取有利的是使得此方法亦能夠在待分析的旋轉的零件以一可變的旋轉速率旋轉時加以執行。
在一步驟S310中，一回波抑制期間Tes係被計算出。該回波抑制期間Tes係被設定為：Tes：=1/(e* fROT)
其中，根據一實施例，e是一具有一等於10或小於10的值之因數： e<=10
該回波抑制方法之一效果是降低該受監測的零件8的每次迴轉的峰值數目至每次迴轉的最大e個波峰。於是，選擇e=10係致使每次迴轉最大傳送10個波峰。換言之，當e=10，該回波抑制期間Tes將會具有一持續期間是對應於十分之一次迴轉的持續期間。該因數e可被設定為其它值，例如8或12。
在一步驟S320中，待分析的量測信號SMDP、SR係被接收，並且在一步驟S330中，該接收到的信號SR的振幅係被分析，以便於偵測任何接收到的峰值。
在一步驟S340中，任何偵測到的峰值AP是以一fes或更低的頻率被傳遞，其中每個被傳遞的波峰振幅值係反映在該回波抑制期間Tes之最高偵測到的振幅。此係被完成，因而在來自該回波抑制器的兩個連續被傳遞的輸出值之間可能有比一回波抑制期間Tes長的時間，但是在來自該回波抑制器的兩個連續被傳遞的輸出值之間的期間絕對不會短於該回波抑制期間Tes。
在一後續的步驟S350中，由該回波抑制器傳遞的峰值AP係被一對數產生器所接收。該對數產生器係即時地計算該峰值AP的對數。
在一步驟S360中，對應於相關的峰值AP的振幅區間係在一直方圖表470及/或530中(參見分別在圖13B及13C中的直方圖表470以及累計的直方圖表530)被識別出，並且在一步驟S370中，對應的出現的計數器值Nri、Nri’係增 加一單位。
圖16是該分析裝置14的一實施例的概要方塊圖。如在此文件中的前文所述，一感測器單元10係被調適以響應於震動來產生一類比信號SEA。該感測器單元10可以是一在以上相關圖2B所論述的震動感測器。或者是，如以上相關圖2B所論述，該感測器單元10可以是一具有一機械共振頻率fRM之諧振的衝擊脈波量測感測器10。該衝擊脈波量測感測器的此種機械的共振特點有利的是產生可重複的量測結果，其在於來自一衝擊脈波量測感測器的輸出信號具有一實質和該衝擊脈波信號源與該衝擊脈波感測器之間的實體路徑無關之穩定的共振頻率。
如以上所論述，該類比信號SEA可被傳遞至A/D轉換器40的輸入42，該A/D轉換器40係被調適以產生一具有一取樣頻率fS的數位信號SMD。該數位信號SMD可被傳遞至一帶通濾波器240，該帶通濾波器240係予以響應而產生一濾波後的信號SF。如以上相關圖6B所論述，該濾波後的信號SF可被傳遞至一整流器270，該整流器270係傳遞一具有取樣頻率fS之經整流的信號SR。如以上所論述，該經整流的信號SR可以選配地被傳遞至一低通濾波器280，以便於產生一具有取樣頻率fS的數位波封信號SENV。
根據一實施例，如以上相關圖6B及圖7(亦參見圖16)所論述，該數位波封信號SENV可被傳遞至評估器230的一輸入220。該數位波封信號SENV可被傳遞至一波峰偵測器310的一輸入。該波峰偵測器310可以操作以響應於該數位 波封信號SENV來傳遞偵測到的信號波峰或是偵測到的信號峰值Ap至一輸出315。如同在以上所提及，數位信號處理可以有利的是藉由執行程式碼的資料處理器50來加以進行，以用於使得該資料處理器50執行該數位信號處理。根據本發明的一實施例，該處理器50係藉由一數位信號處理器DSP 50來加以體現。該DSP 50有利的是足夠快速地操作，以致能對於具有和A/D轉換器40所傳遞相同或實質相同的取樣頻率fS之接收到的信號SENV執行所述的數位信號處理。以該取樣頻率fS在信號上執行該信號處理的特點係有利地確保正確的峰值偵測。在該波峰偵測器之前設置一降頻取樣器(decimator)也是可行的，以便於在一具有一較低的取樣頻率之經降頻取樣的信號上偵測峰值。然而，由發明人進行的測試係指出在較高的取樣頻率fS下，在一信號上執行峰值偵測係有利地確保較正確的峰值偵測。
該偵測到的信號波峰或是偵測到的信號峰值Ap可以從該波峰偵測器輸出315被傳遞至一選配的回波抑制器330的一輸入320。或者是，該偵測到的信號波峰或是偵測到的信號峰值Ap可以從該波峰偵測器的輸出315被傳遞至一對數產生器350的一輸入340。該對數產生器350係被調適以產生對應於該接收到之偵測到的信號波峰或是偵測到的信號峰值Ap的振幅之對數振幅值。因此，對數產生器350的一輸出360係被調適以傳遞對數振幅值。一值分類器370係被調適以接收該些對數振幅值，並且分類該些接收到的對數振幅值到對應於該接收到的對數振幅值之振幅區間。 因此，該值分類器370可被調適以例如在以上相關圖13B及/或13C所論述及描繪的表470或是累計的直方圖表530的形式來傳遞被分類的振幅值AP。
一峰值建立器375可被調適以依據該分類後的波峰振幅值Ap以及該受監測的旋轉的零件的某一迴轉量R來建立一代表性的峰值APR。如同在以上相關圖11B所提及，該偵測器450可以產生一指出該迴轉量R的信號，並且量測的持續期間可單獨依據該可旋轉的零件8的迴轉量來加以控制，而不論時間為何。或者是，該量測時段的持續期間TPm可依據由該時脈190(圖5)所提供的時間資訊結合由偵測器450所傳遞的旋轉速率資訊fROT來加以控制，因而該持續期間TPm係被調適以確保該監視是在所要的旋轉量n*R被執行。在這方面，應注意的是R是一大於1的正數，並且n是一等於一(1)或大於一(1)的正數。該參數R可以是一整數，但是其替代地可以是一小數。如上所論述，該等參數值R及n可藉由裝置14的製造商加以預設，並且這些值可被儲存在該非揮發性記憶體52中、或是在該非揮發性記憶體60中(參見圖2A)。或者是，如同在以上相關圖11A所論述，該等參數值R及n可藉由該裝置14的使用者在執行一量測時段之前加以設定。該等參數值R及n可被使用者藉由相關圖2A所述的使用者介面102、107來加以設定。
該峰值建立器375可被調適以在一輸出378上傳遞該代表性的峰值APR(參見圖16)，此係容許該產生的代表性的峰值APR能夠被傳遞至顯示器106、或是傳遞至埠16。
於是，參考圖16，該裝置14的一實施例係包含一和對數產生器350合作的波峰偵測器310、一值分類器370以及一代表性的峰值建立器375，以便於執行在以上相關圖11A、11B及12A所述的方法。
根據一較佳實施例，該裝置14亦包含一如以上相關圖16所論述的回波抑制器330。該回波抑制器330(亦被稱為叢發拒斥器330)可耦接以從波峰偵測器310接收該偵測到的峰值AP。該包含叢發拒斥器330的裝置14可被調適以執行相關圖12B所述的方法。因此，叢發拒斥器330可被調適以響應於接收到之偵測到的峰值AP來在一叢發拒斥器的輸出333上傳遞輸出峰值APO。該叢發拒斥器330可被調適以控制該些輸出峰值APO的傳送，使得該些輸出峰值APO係以一傳送頻率fes來加以傳遞，其中該傳送頻率fes=e * fROT，其中fROT是旋轉速率，並且e是一具有一預設值的因數。
產生一參考值
為了達成一進一步改良的用於指出該受監測的零件的機械狀態之參數，一比較標準可被利用。然而，由於不同的受監測的零件可能具有稍微不同的特性，因此發展出複數個參考值可能是必要的，每個參考值係被調適以用於受監測的可動的零件之一特定尺寸或類型。
如同在以上所提及，當該受監測的旋轉的零件包含一 軸承組件時，該代表性的波峰振幅值APR係指出該些軸承表面的機械狀態。事實上，該代表性的波峰振幅值APR係指出在該滾動介面中的金屬表面的粗糙度。因此，該代表性的波峰振幅值APR可以提供有關在一軸承組件的滾動介面中的一金屬表面存在一損壞的資訊。
一些偵測到的信號波峰或是偵測到的信號峰值Ap係出現在每個操作的軸承的監視期間，因為即使在完美的軸承中也存在正常的表面粗糙度。如同在以上所提及，此偵測到的信號波峰或是偵測到的信號峰值Ap可反映從該滾動介面中的金屬表面的粗糙度發出的一震動或是一衝擊脈波。
再者，當一軸承的旋轉速率增高時，該些出現在該軸承內之偵測到的信號峰值的振幅Ap亦增加。於是，參考值可藉由在大量的新的、完美的滾珠及滾柱軸承中量測偵測到的信號峰值的振幅而憑經驗地獲得。這些新的、未受損的軸承係構成控制軸承，並且藉由在該些控制軸承上的量測所偵測到的信號峰值APRref可被利用作為參考值。
為了達成參考值APRref可應用在當執行於所有相關的旋轉速率下之每一個別的軸承類型，信號峰值Ap係針對數個不同的旋轉速率，亦即藉由在數個不同的旋轉速率下運行每個控制軸承而被加以記錄。當然，該控制軸承必須是正確地安裝、充分地潤滑、並且另外適當地加以處理，使得所有通常會導致軸承失效的狀況(除了材料疲勞之外)係實質被消除。
該控制軸承的滾動元件的一相對的滾動速度Vr可根據 公式來加以決定：Vr=fROT * Dm (方程式2)其中：fROT是旋轉的軸或軸承的旋轉速率，其例如被表示為每秒的迴轉數；並且Dm=(DI+DO)/2 (方程式3)其中：Dm係代表一軸承的平均直徑；DI是該軸承的內徑；並且DO是該軸承的外徑。
Dm、DI及DO的值例如可用毫米來表示。
圖17是根據一實施例發展出的一典型的計劃表的例圖。在圖17的計劃表中，軸600係代表軸承的滾動元件之相對的滾動速度Vr，並且軸610係代表偵測到的信號峰值Ap的振幅。根據一較佳實施例，該些信號峰值Ap係利用一諧振的衝擊脈波量測感測器10來加以偵測。
用於一特定的軸承類型之一特定的參考值APRrefVr1可藉由當該特定的軸承類型的一控制軸承運行在該特定的相對的滾動速度Vr1時，記錄偵測到的信號峰值Ap(參見圖17)來加以達成。元件符號620係有關於一描繪對於該控制軸承偵測到的信號峰值係依據該相對的滾動速度Vr而變化的曲線。於是，該曲線620係代表針對於一控制軸承所偵測到的參考信號峰值APRref，該控制軸承是正確地安裝、充分 地潤滑、並且另外適當地加以處理，使得所有通常會導致軸承失效的狀況係實質被消除。
將被使用作為參考值APRref之偵測到的信號峰值可根據上述的方式中的任一種來加以獲得，例如作為第R大的峰值、或是作為第n大的峰值、或是作為一估計的代表性的峰值，其中該估計步驟係包含根據高斯函數的本質而使得一低振幅值550、560的出現頻率(參見圖15A)是提供有關該並非如此頻繁的最高的波峰振幅值APR、590的振幅的資訊，而估計一個並非如此頻繁的最高的波峰振幅值APR、590(參見圖15A)。
元件符號630、640及650係代表隨著一原先未受損的可動的零件逐漸磨損而逐漸增大的偵測到的代表性的峰值APR的值。該舉例說明的逐漸增大的偵測到的值630、640及650係相關於一特定的相對的滾動速度Vr1而被展示，但一實際的可動的零件當然可以運行在一可變的旋轉速率fROT下。經例示的最高值650可代表該代表性的峰值APR的一振幅，其係指出該受監測的零件的狀況已經劣化到可能隨時會損壞的此種程度。於是，該曲線660係代表對於一已經磨損到隨時軸承會失效的此種程度的控制軸承所偵測到的信號峰值APRFI。
如上所述，當一軸承組件7(參見圖1)被監測時，一代表性的峰值APR可被產生或是加以估計，並且該代表性的峰值APR將和對應的參考值做比較。或者是，一標準化的代表性的峰值APRNorm可根據以下的方程式而被產生： APRNorm=APR，Vr-APRrefVr (方程式4)其中APR，Vr是當該可動的零件旋轉在一對應於該相對的滾動速度Vr的速率fROT時所獲得之經過產生或是估計的代表性的峰值APR；以及APRrefVr是用於一特定的軸承類型的參考值APRrefVr，其係如同藉由在其運行於該特定的相對的滾動速度Vr時，監視該特定的軸承類型之一未受損的控制軸承，並且記錄以每R次迴轉為一次的出現頻率出現之偵測到的信號峰值所獲得的。
一種用於對一特定類型的軸承之所有相關的旋轉速率建立參考值APRrefVr之程序的一實施例，其係包含以下步驟：當以兩個不同的迴轉速率運行時，監視該控制軸承，當以該第一速率運行該控制軸承時，記錄每R次迴轉出現一次的最高的信號峰值ApR作為一第一參考值(APRV1)，以及當以該第二速率運行該控制軸承時，記錄每R次迴轉出現一次的最高的信號峰值APR作為一第二參考值(APRV2)，當一受監測的軸承以一第三速率運行時，估計一第三參考值(APRV3)以使用作為一參考，該第三參考值(APRV3)係依據該第一參考值(APRV1)以及該第二參考值(APRV2)來加以產生。
潤滑狀況分析
然而，具有小於每次迴轉有一次波峰的一出現頻率之波峰APR的振幅係指出該些軸承表面的機械狀態，但發明人發現到具有每次迴轉有超過一波峰的一出現頻率之波峰APL的振幅係指出該些軸承表面的潤滑狀況。
圖18是一用於偵測軸承表面的潤滑狀況的計劃表的一實施例的例圖。在圖18的計劃表中，軸700係代表軸承的滾動元件之相對的滾動速度Vr，並且軸710係代表偵測到的信號峰值ApL的振幅。根據一較佳實施例，該些信號峰值ApL係利用一諧振的衝擊脈波量測感測器10來加以偵測。
用於一特定的軸承類型之一特定的潤滑參考值APLrefVr1可藉由當該特定的軸承類型的一控制軸承運行在該特定的相對的滾動速度Vr1時，記錄偵測到的信號峰值ApL(參見圖18)來加以達成。元件符號720係有關於一描繪對於一控制軸承偵測到的信號峰值係依據該相對的滾動速度Vr而變化的曲線。於是，該曲線720係代表對於一控制軸承所偵測到的參考信號峰值APLref，該控制軸承是正確地安裝、並且另外適當地加以處理，使得所有通常會導致軸承失效的狀況係實質被消除。然而，該曲線720係代表對於該控制軸承是運行在一未潤滑狀況中，亦即在沒有任何潤滑下所偵測到的參考信號峰值APLref。此種未潤滑狀況將會在此文件中稍後更詳細地論述。
將被使用作為參考值APLref之偵測到的信號峰值可用以下的方式來加以獲得：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第 一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(A)；該預設的迴轉量(A)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；界定複數個振幅範圍，每個振幅範圍係對應於一具有每次迴轉有超過一波峰的波峰出現頻率；分類該偵測到的波峰振幅值(Ap)到對應的振幅範圍中，以便於反映偵測到的波峰振幅值(Ap)在該複數個振幅範圍內的出現次數；對於具有每次迴轉大約NL個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰建立一波峰振幅值(APL)，該出現頻率值NL是一大於1的數目。
根據一實施例，具有每次迴轉大約NL=40個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰的振幅可被利用於指出該潤滑狀況。
一種用於對一特定類型的軸承之所有相關的旋轉速率Vr建立參考值APLrefVr之程序的一實施例，其係包含以下步驟：監視當以兩個不同的迴轉速率運行時的未潤滑的控制軸承，當以該第一速率(V1)運行該軸承時，對於具有每次迴轉大約NL個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰，記錄該波峰振幅值(APL)以作為一第一參考值(APLrefV1)，該出現頻率值 NL是一大於1的數目，並且當以該第二速率(V2)運行該軸承時，對於具有每次迴轉大約NL個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰，記錄該波峰振幅值(APL)作為一第二參考值(APLrefV2)，該出現頻率值NL是一大於1的數目，當一受監測的軸承以一第三速率(V3)運行時，估計一第三參考值(APLrefV3)以使用作為一第三參考(APLrefV3)，該第三參考值(APLrefV3)係依據該第一參考值(APLrefV1)以及該第二參考值(APLrefV2)來加以產生。
以上述的方式，用於不同的相對的速率Vr之參考值可加以建立，並且對應的振幅值APL可被繪製出。藉由如此來進行，一代表參考信號峰值APLref的曲線720可被達成(參見圖18)。因此，該曲線720係代表對於該控制軸承是運行在一未潤滑狀況中(亦即在無任何潤滑下)所偵測到的參考信號峰值APLref。
若該控制軸承接著適當地加以潤滑，並且以上的量測程序加以重複，則另一曲線726可被達成，其係指出對於該控制軸承是運行在一適當潤滑的狀況中所偵測到的信號峰值APL。參考圖18，元件符號728係指出一針對於當以該第一速率V1運行未潤滑的控制軸承時，具有每次迴轉大約40個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰之第一參考值APLV1。
如同由元件符號730所指出，當以該第一速率V1在一適當地潤滑的狀態下運行相同的控制軸承時，具有每次迴 轉大約40個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰係具有一較低的振幅。因此，具有每次迴轉大約40個波峰的一出現頻率之偵測到的波峰的振幅值APL可被利用以指出一軸承組件的潤滑狀況。
元件符號740及750係代表隨著一原先良好潤滑的可動的零件已經長時間運行因而潤滑狀況劣化，該峰值APL的逐漸增大的偵測到的值。該舉例說明的逐漸增大的偵測到的值740及750係被展示為相關於一特定的相對的滾動速度Vr1，但是一實際的可動的零件當然可以一可變的旋轉速率fROT/Vr來運行。該最高舉例說明的值728係代表該峰值ALR的一振幅，其係指出該受監測的零件的潤滑狀況已經劣化到在該滾動介面中實質沒有存在潤滑的此種程度。
當一軸承組件7(參見圖1)被監測時，一峰值APL可如上所述地被產生或估計，並且該潤滑峰值APL將和對應的參考值做比較。或者是，一標準化的潤滑峰值APLNorm可根據以下的方程式來加以產生：APLNorm=APLrefVr-APL,Vr (方程式4)其中APLrefVr是用於該特定的軸承類型且用於該特定的相對的滾動速度Vr的參考值APLrefVr，即如同藉由監視該特定的軸承類型之一未潤滑的控制軸承，並且記錄以每次迴轉有NL個波峰的一出現頻率出現之偵測到的信號峰值所獲得的；並且APR,Vr是在該可動的零件旋轉在一對應於該相對的滾 動速度Vr的速率fROT時所獲得之經過產生或是估計的潤滑峰值APL(參見以上的方程式2及方程式3)。
在潤滑參考值APLrefVr的一計劃表已經如上文中所述地針對一控制軸承發展出來之後，一具有相似的物理特徵且可構成一機器的一部分之操作的軸承可藉由量測其滾動元件的相對速度以及出現在其之內的波峰振幅值來加以評估。該操作的軸承的潤滑狀況接著可以參考該建立的計劃表來加以評估。
為了補償在不同類型的軸承中、或是在相同類型但是由不同的製造商所製造的軸承中所遭遇到的表面粗糙度之差異，一控制軸承係被採用，該控制軸承具有物理特徵為實質匹配待評估的操作的軸承之物理特徵。如以上相關圖18所論述，該控制軸承首先是運行在一未潤滑狀況中，並且接著運行在一潤滑狀況中，以致能判斷出該彈性流體動力的潤滑劑膜對於出現於該控制軸承的衝擊之減震效應(dampening effect)。
在根據本發明的一種利用在上文中大致敘述的衝擊脈波量測技術之方法來評估一操作的滾動元件軸承的潤滑狀況中，獲得有關於一具有物理特徵為實質匹配該待評估的操作的軸承的物理特徵之運行的控制軸承的資訊是必要的。當然，該控制軸承必須是正確地安裝、充分地潤滑、並且另外適當地加以處理，使得所有通常會導致軸承失效的狀況(除了材料疲勞之外)係實質被消除。該控制軸承的滾動元件的相對的滾動速度Vr可以根據在以上論述的方程式 (2)及(3)來加以判斷出。
在一計劃表已經如上文中所述地針對一控制軸承發展出來之後，一具有相似的物理特徵且可構成一機器的一部分之操作的軸承可藉由量測其滾動元件的相對速度Vr以及出現在其之內的波峰APL的振幅來加以評估。該操作的軸承的潤滑狀況接著可以參考該建立的計劃表來加以評估。
圖19是在具有每次迴轉有超過一波峰的一出現頻率的波峰APL的振幅以及該彈性流體動力的潤滑劑膜參數Λ之間的相關性的例圖。
運行的控制軸承之彈性流體動力的膜參數可以根據在受控的狀況下所做的量測而被計算出。更明確說，首先一預設的負載被施加至該運行的控制軸承。該運行的控制軸承的溫度亦被量測。當然，該潤滑劑的特性是已知的。該彈性流體動力的油膜參數係根據以下公式來加以判斷出：Λ=H[μ0 α N]0.73 P0 -0.09 (方程式5)其中：Λ是該彈性流體動力的潤滑劑膜參數。
H是一相關於該測試軸承的幾何與尺寸的值。
μ0是該潤滑劑在軸承的操作溫度下量測的動力黏度。
α是在操作溫度下量測的黏度的壓力係數。
N是旋轉速率，並且P0是根據以下公式計算出的等效負載：P0=X0Fr+Y0Fa (方程式6)其中： X0是一徑向因數；Fr是實際的固定徑向負載；Y0是一推力因數，並且Fa是實際的固定推力負載。
在一運行的軸承中金屬到金屬的接觸是藉由一潤滑劑膜的存在而避免的時間百分比與該潤滑劑的彈性流體動力的膜參數Λ之間有一關係。此種由T E Tallian所建立的關係是由圖20中所示的Tallian曲線所描繪，並且其可被利用以驗證如同由前述的公式及測試的量測結果所判斷之計算出的Λ值。因此，圖20是一對於在一軸承上之兩個不同的負載指出在該彈性流體動力的膜參數Λ(圖20中的水平軸)以及在該軸承中有金屬到金屬的接觸的時間分數(圖20中的垂直軸)之間的關係的曲線之例圖。在一運行的軸承中金屬到金屬的接觸是藉由該潤滑劑的存在而避免的時間百分比的量測可以和其它用在計算Λ值的量測實質同時完成。參考至如同由Tallian所建立的前述的關係，其可能必須提供在該控制軸承之各種的運行速率下，對於Λ的計算出的值進行大略的檢查。
根據本發明，一種改良的量測設備係被設置以用於提供指出一操作的軸承之一潤滑劑膜參數的一量測值，並且提供該潤滑劑膜參數的一直接輸出。該設備可進一步包含用於輸出指出軸承的其它操作狀況的信號的構件，例如指出受監測的軸承的滾動介面之損壞的一值或是一信號。
現在參照圖21，其展示有描繪一體現本發明之改良的 裝置的方塊圖，該裝置大略藉由該元件符號14來指出，並且用在實施上文中所述的方法。所例示的裝置14係包含一用於轉換在一軸承中的機械震動成為類比的電氣振盪SEA的換能器10。如在此文件中的上文所述，目前較佳的換能器係包括一諧振的壓電加速度計。
根據一實施例，該裝置14可以如上參考圖1-17所述地操作，以用於識別或估計代表性的波峰振幅值APR，其係響應於藉由該換能器10所產生的類比的電氣振盪SEA以指出該滾動介面的一機械狀態。根據圖21的實施例亦被調適以識別波峰APL，波峰APL的振幅係指出該受監測的軸承表面的潤滑狀況。
如在圖21中所示，被傳遞在波峰偵測器310的輸出315上的偵測到的峰值AP可被傳遞至進行進一步信號分析的兩個腳位。如在圖21中所繪，下方腳位可在一輸出378上傳遞該代表性的波峰振幅值APR，而上方腳位係傳遞波峰APL，波峰APL的振幅指出該受監測的軸承表面的潤滑狀況。
該偵測到的信號波峰或是偵測到的信號峰值Ap可從該波峰偵測器的輸出315被傳遞至一對數產生器850的一輸入840。該對數產生器850係被調適以產生對應於該接收到之偵測到的信號波峰或是偵測到的信號峰值Ap的振幅之對數振幅值。因此，對數產生器850的一輸出860係被調適以傳遞對數振幅值。一值分類器870係被調適以接收該些對數振幅值，並且分類該些接收到的對數振幅值到對應於該接收到的對數振幅值之振幅區間。因此，該值分類器870 可被調適以例如用像是在以上相關圖13B及/或13C所論述及描繪的表直方圖470或是累計的直方圖表530的一個表的形式來傳遞被分類的振幅值AP。
在一量測時段的結束處，一潤滑峰值建立器875可被調適以識別出一內含一具有每次迴轉有NL個波峰的一出現頻率的波峰振幅值APL之振幅區間500(參見圖13B)，該出現頻率值NL是一大於1的數目。
表470在被用於潤滑狀況的峰值APL時的振幅範圍的寬度可以是可設定的，以便於調整偵測能力。根據一實施例，該直方圖的設定可以是如以上相關圖13A、13B及13C所敘述者。
如圖21中所繪，儘管該信號分析之下方腳位係包含一用於在輸出378上傳遞該代表性的波峰振幅值APR的回波抑制器，但上方腳位並不包含任何此種用於傳遞該波峰APL的回波抑制器。因此，當該代表性的波峰振幅值APR是利用一包含該選配的回波抑制器330的實施例而被產生時，一個別的直方圖表470必須被產生以用於波峰APL的識別。然而，當該選配的回波抑制器330並未內含時，該潤滑的峰值建立器875可以操作以使用和該些用於識別該代表性的波峰振幅值APR的直方圖值相同的直方圖值。
如同在以上所提及，發明人體認到，具有該旋轉的可動的零件的每次迴轉超過一次的一出現頻率之峰值的振幅係指出一操作的軸承的一潤滑劑膜參數。因此，相關的振幅的出現頻率必須考慮到該旋轉的零件在收集該些振幅值 時所進行的迴轉量R來加以解釋。
於是，參數RS及NL可以是可設定的，以用於以迴轉量來設定該有限的量測期間，並且用於設定該出現頻率值NL。該可以是可經由使用者介面102設定或是預設在記憶體60中(參見圖21結合圖2A)的參數RS因此可以定義用於建立一值APL之有限的量測期間。由於指出潤滑狀況的波峰的出現頻率是遠高於指出軸承損壞的波峰的出現頻率，因此用於建立一值APL之有限的量測期間可以是短於用於建立一值APR之有限的量測期間。
當一量測期間開始時，該潤滑的峰值建立器875可被調適以清除該值分類器870的記憶體，並且之後容許值分類器870計數振幅值出現在該些設定範圍內的次數。當從該感測器450接收到的信號RD指出該設定的迴轉量RS已經達到時，該潤滑的峰值建立器875可被調適以識別出一具有X個振幅值的振幅區間，其中X=RD * NL (方程式7)該識別出的區間的振幅值Ar可被利用作為一值APL(參見圖13B)。
根據另一實施例，該潤滑的峰值建立器875可被調適以在該累計的直方圖表(參見圖13C)中識別出包含Z個振幅值的區間500，其中Z=RD * NL (方程式8)
若沒有區間正好包含Z個值，則該潤滑的峰值建立器875可被調適以將該區間500識別為一包含最接近的數目 (亦即最接近NL的數目N’)個值之區間。儘管根據圖13B的一直方圖表可包含超過一個的含有X個振幅值的振幅區間，但是由於累計的直方圖表的本質之關係，如圖13C所描繪，該累計的直方圖表只可以有單一具有N’=NL個值的區間。此可從檢視圖15A中的曲線形狀而明顯看出，該曲線係代表一可用代表一累計的直方圖的表530中的資料為基礎而被達成的繪圖。
根據又一實施例，該潤滑的峰值建立器875可被調適以識別第Y高的振幅峰值。當在一對應於例如受監測的零件之R=8次的完全迴轉的時間期間TPML量測及收集波峰振幅值AP，並且之後將該些波峰振幅值AP組織成一如圖13B中所繪的直方圖表時，具有每次迴轉有超過一波峰的一出現頻率之波峰振幅值Ar，以在相同的軸承上緊接著的連續重複的量測將會有利地提供相同或實質相同的值APL的意義而言是非常穩定的。於是，一穩定的量測值，亦即在相同的旋轉的零件上執行複數個量測時反覆地提供實質相同的波峰振幅可藉由集中於第Y高的振幅峰值而被達成，其中Y是Y=RS * NL (方程式9)其中RS是一數目，其係指出在該波峰位準監視時間TPML期間該受監測的零件所進行的迴轉數目；並且NL是一具有一高於一(1)且低於約200的值之整數。
因此，本發明的一實施例係包含一種操作一用於分析 一以一旋轉速率fROT旋轉的機器零件的潤滑狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號SMD、SR、SF；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間TPmL偵測波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量RD；該某一迴轉量RD係對應於該受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；分類該偵測到的波峰振幅值Ap到對應的振幅範圍(r)中，以便於反映偵測到的波峰振幅值Ap在複數個(NR)振幅範圍內的出現次數N；識別一包含被分類的波峰振幅值APL的振幅範圍(r)，該被分類的波峰振幅值APL在該有限的時間期間TPmL具有每次迴轉超過一次的一平均出現頻率。
根據一有利的實施例，該估計係包含選擇第Y高的振幅峰值作為該代表性的波峰振幅值APL，其中Y是Y=RS * NL並且其中RS是一數目，其係指出在該波峰位準監視時間TPML期間該受監測的零件所進行的迴轉數目；並且NL是一具有一高於一(1)且低於約200的值之整數。
根據較佳實施例，該出現頻率值NL可以是可設定的。根據一實施例，該潤滑的峰值建立器875係被調適以選擇具有每次迴轉有NL=40個波峰的一出現頻率的振幅值。
如同在以上相關圖11B所提及，該偵測器450可以產生一指出該迴轉量R的信號RD(參見圖21)，並且量測的持續期間可單獨依據該可旋轉的零件8的迴轉量來加以控制，而不論時間為何。或者是，該量測時段的持續期間TPm可依據由該時脈190(圖5)所提供的時間資訊結合由偵測器450所傳遞的旋轉速率資訊fROT來加以控制，因而該持續期間TPm係被調適以確保該監視係被執行所要旋轉量RS。根據一實施例，當該裝置14是用來同時產生值APR及APL時，被饋送到潤滑的峰值建立器875的參數RS可被設定為等於被饋送到峰值建立器375的參數R及n的乘積。在這方面，應注意的是，R是一大於1的正數，並且n是一等於一(1)或大於一(1)的正數。該參數R可以是一整數，但是其替代地可以是一小數。
如上所論述，該參數值RS及NL可以由裝置14的製造商來預設，並且這些值可被儲存在該非揮發性記憶體52中、或是在該非揮發性記憶體60中(參見圖2A)。或者是，該參數值RS及NL可在執行一量測時段之前，由該裝置14的使用者來設定。該參數值RS及NL可由使用者藉由相關圖2A所述的使用者介面102、107來設定。
該峰值建立器875可被調適以在一輸出上(參見圖21)傳遞該峰值APL，此係容許產生的峰值APL被傳遞至顯示器106或是傳遞至埠16(參見圖2A)。
於是，參考圖21，該裝置14的一實施例係包含一和對數產生器350及/或850合作的波峰偵測器310、一值分類 器370及/或870、以及一潤滑的峰值建立器875及/或一代表性的峰值建立器375，以便於執行上述的方法。
該峰值建立器875可被調適以從該輸出(參見圖21)傳遞該峰值APL至一比較器878的一第一輸入，該比較器878具有另一用於從一參考值提供器879接收一相關的參考值的輸入。如同相關圖18所論述，該參考值提供器879可以提供該參考值APLrefVr、720。
類似地，該代表性的峰值建立器375可被調適以從該輸出378(參見圖21)傳遞該峰值APR至一比較器888的一第一輸入，該比較器888具有另一用於從一參考值提供器889接收一相關的參考值APRef、Vr的輸入。如同相關圖17所論述，該參考值提供器889可以根據參數Dm以及實際的旋轉速率fROT來提供該參考值APLrefVr、720。
在一滾動元件軸承中的一彈性流體動力的潤滑膜之減震效應係直接成比例於潤滑膜的厚度。如同先前所指出，該彈性流體動力的潤滑劑膜參數係包括潤滑劑膜厚度以及潤滑的表面的粗糙度之一函數。此關係係表示在以下的公式中：Λ=h0/Ra (方程式11)其中：Λ是該彈性流體動力的潤滑劑膜參數。
ho是該中央膜厚度，並且Ra是潤滑的表面的平均表面粗糙度。
再者，在前述公式中表示的關係是結合一脈波峰值量 測技術而被利用，以提供一種實際的用於達到有用的判斷出在一操作在正常的現場狀況下的軸承中之絕對的潤滑劑膜厚度之方法。
當然，一軸承的平均表面粗糙度(Ra)將會是由用在加工軸承元件的表面之製造技術所決定。此種製造技術包含微加工、研磨、機械加工以及熱軋，因而產生不同程度的表面粗糙度。滾珠軸承以及特別是在例如飛機的精密應用中的滾珠軸承通常是被微加工的。然而，從微加工例如是工業用的滾柱軸承之其它類型的軸承所衍生的益處通常是不被認為大到足以符合額外的成本。
為了補償在不同類型的軸承中、或是在相同類型但是由不同的製造商所製造的軸承中所遭遇到的平均表面粗糙度之差異，一控制軸承係被採用，該控制軸承具有物理特徵為實質匹配待評估的操作的軸承之物理特徵。該控制軸承首先是運行在一未潤滑狀況中，並且接著運行在一潤滑狀況中，以致能判斷出該彈性流體動力的潤滑劑膜對於出現於該控制軸承的衝擊之減震效應。
用在此說明書以及在之後的申請專利範圍中的術語“未潤滑的”係指一運行在一實質上無潤滑的狀況中、或是至少在缺乏有效的潤滑中的軸承。為了降低軸承卡住(seizure)的風險，利用一種效用低的潤滑劑來“潤滑”該控制軸承可以是所期望的，該效用低的潤滑劑是一種具有不大於0.6的彈性流體動力的潤滑劑膜參數(Λ)的潤滑劑，例如煤油，其將會主要作用為一種冷卻劑，而不是作用為一種潤滑劑。
較佳的是，該控制軸承在其運行之前係利用一適當的溶劑來加以清洗，以實質移除工廠施加的潤滑之所有的痕跡。若一種例如是煤油的低黏度潤滑劑被用來避免軸承在較高的操作速率下卡住，則一充分的負載可被施加至該控制軸承以確保在該運行的軸承內之實質固定的金屬到金屬的接觸。一用於電接觸量測的適當配置可被提供以監視該控制軸承，以確保當該控制軸承被運行在其未潤滑的狀態時，此種金屬到金屬的接觸是隨時都被維持著。
該未潤滑的運行的控制軸承的滾動元件之相對的滾動速度係被決定。如上文中所述，該未潤滑的運行的控制軸承亦利用一衝擊脈波量測設備而被監測，以判斷出在各種的操作速率下出現的衝擊脈波的大小。
該控制軸承係接著被潤滑，並且在該潤滑的控制軸承內出現的衝擊脈波的大小是在各種的操作速率下被判斷出，較佳的是對應於該未潤滑的控制軸承中所做的衝擊脈波量測所在的操作速率下被判斷出。
參照圖18，曲線720係代表對於該控制軸承是運行在一未潤滑狀況下偵測到的參考信號峰值APLref，並且曲線726係代表對於該控制軸承是運行在一潤滑狀況下偵測到的信號峰值APL。
在任意給定的操作速率Vr下，在對於該未潤滑的控制軸承獲得的峰值APLref以及對於該潤滑的控制軸承偵測到的信號峰值APL之間的差值係致能判斷出針對下述的減震效應：在以由於一充分的彈性流體動力的潤滑劑膜的加入 之操作速率進行的軸承內出現的衝擊。用於該潤滑的控制軸承之彈性流體動力的潤滑劑膜參數Λ可以容易地藉由在上文中所述的方法中之一來加以決定。
當充分的測試資料已經藉由在實質未潤滑以及潤滑的狀況下操作該控制軸承來獲得時，該控制軸承係被拆卸，並且軸承元件的接觸表面(Ra)的表面平均粗糙度係藉由利用在此項技術中眾所週知的量測技術之物理量測來判斷出。在接觸的中央區域中的潤滑膜厚度(h0)的絕對值現在可利用以下公式被計算出：h0=Λ Ra (方程式12)
參考在以上的圖18及方程式4，一潤滑峰值APL可如上所述地被產生，並且和對應的參考值做比較，以便於獲得指出在一受監測的軸承組件7中之剩餘的潤滑膜厚度h0的資訊(參見圖1結合圖21及圖18)。
或者是，一標準化的潤滑峰值APLNorm可根據在以上的方程式4被產生：APLNorm=APLrefVr-APL,Vr (方程式4)其中APLrefVr是用於該特定的軸承類型且用於該特定的相對的滾動速度Vr的參考值APLrefVr，即如同藉由監視該特定的軸承類型之一未潤滑的控制軸承，並且記錄以每次迴轉有NL個波峰的一出現頻率出現之偵測到的信號峰值所獲得的；以及APR,Vr是在該可動的零件旋轉在一對應於該相對的滾 動速度Vr的速率fROT時所獲得之經過產生或是估計的潤滑峰值APL。
於是，該標準化的潤滑峰值APLNorm的值可以指出在該受監測的軸承中的潤滑膜之絕對厚度h0。此資訊接著可被利用，以藉由用上述的方式判斷在該操作的軸承中的滾動元件之相對的滾動速度Vr以及相關的振幅值APL，Vr，來評估該操作的軸承的狀況。
現在將會明顯的是藉由前述方法獲得的參考值APLrefVr的一計劃表可被利用於在此所述的量測裝置14中。所需的資訊可被儲存在該設備的記憶體60內(參見例如圖2A)，較佳的是具有公式或線性方程式的形式，其係有關於所用的各種的軸承類型及潤滑劑。當然，該設備係被配置以接收該所需的輸入資料，以作為例如是待監測的軸承之特定的特性以及用在該操作的軸承的潤滑劑類型，並且可被程式化以提供絕對的潤滑劑膜厚度h0的直接讀出。
由其他人執行的實驗工作已經確定地建立在一滾動元件軸承中的潤滑劑膜厚度主要是發展在該滾動元件的拉平或Hertzian區域的正前面的入口區域中。一篇文章由L.D.Wedeven、D.Evans以及A.Cameron所著的名稱為“滾珠軸承潤滑劑不足的光學分析”，1971年7月、美國機械工程師協會的潤滑技術期刊，其係藉此被採用作為參考且為本揭露內容的部分，其包含深入的討論滾珠軸承潤滑劑不足、以及在不足的狀況下，利用光學干涉測量法來對於滾動點接觸判斷出彈性流體動力的油膜量測所進行的實驗。此實 驗工作係導致發展出一用於判斷在一滾動元件軸承中的潤滑劑厚度之半經驗的公式，並且其係包含對潤滑劑不足的影響的考慮。此公式係結合該些衝擊脈波量測技術以及上文中所述的方法來加以使用，以提供一種用於判斷在一操作於正常的現場狀況下的軸承中之一潤滑劑不足狀況的發生之實際手段。
再者，一種在不同類型的劣化狀況之間做區別之方法係被提出。該方法有利地使得以下是可能的：指出在一和旋轉軸8相關的受監測的軸承7中是否有一劣化的狀況；以及若在一受監測的軸承7中有一劣化的狀況，則此方法係對於該劣化的狀況的原因提供一項指示。
根據一實施例的分析方法可以指出當一劣化的狀況的原因是相關於在軸承表面的一滾動介面中的一潤滑狀況；並且此方法的一實施例亦可以指出當一劣化的狀況的原因是相關於該些軸承表面的一滾動介面中的金屬表面的粗糙程度。
該分析係致能振幅值(APL、APR)的偵測，該些振幅值(APL、APR)可被利用於指出在一和旋轉軸8相關的受監測的軸承7中是否有一劣化的狀況；以及若在一受監測的軸承7中有一劣化的狀況，則該分析係致能在以下之間的區別：第一偵測到的振幅值(APL)，其就一方面而言可被利用於指出軸承表面的一潤滑狀況；以及 第二偵測到的振幅值(APR)，其可被利用於指出軸承表面的一機械狀態。
根據實施例，在該些第一偵測到的振幅值(APL)以及該些第二偵測到的振幅值(APR)之間的區別是根據每次迴轉的該些峰值(APL、APR)的出現次數(NL)而定；其中該每次迴轉的出現次數可以有關於和一受監測的軸承7相關的旋轉軸8的迴轉。
圖22是一用於致能在以下之間的區別之計劃表的一實施例的例圖：一指出受監測的軸承表面的潤滑狀況之第一參數APL、740(參見圖22及圖18)；以及一指出軸承表面的一機械狀態之第二參數APR、640(參見圖22及圖17)。
該元件符號900係指出該第二參數APR、640之一典型的最低振幅值。由元件符號900指出的振幅值係對應於一完美新的且良好作用的軸承之典型的APR值。
當執行在相同的旋轉速率fROT時，隨著該軸承逐漸磨損，對於該第二參數APR、640偵測到的值將會根據磨損的程度而增加。該箭頭910係指出該增加的值是如何會反映在該計劃表中。對於該第二參數APR、640偵測到的值APR、640可以和參考到一未受損的控制軸承而藉由900所指出的值相比較，且/或其可以和如同相關圖17所論述的值650相比較。
該第一參數APL、740的振幅值可以與一和該受監測的 軸承類型以及一實際的相對的速率Vr1相關的第一參考值728、APLrefVr相比較。該實際的相對的速率Vr1可以響應於一信號fROT而被計算出，該信號fROT可藉由一旋轉速率偵測器450來加以傳遞(參見圖1及圖21)。根據一實施例，此種比較的結果、或是在該第一參數APL、740與該第一參考值728、APLrefVr之間的關係是在該滾動介面中的潤滑膜的厚度h0之一量測。隨著例如由於長時間的操作所造成在該滾動介面中的潤滑膜的厚度h0減小，該第一參數APL、740之偵測到的振幅值係如同由箭頭920所指出地將會增加，以便於逼近在728之處所指出的相關的潤滑參考值。
一實施例係有關於一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(A)；該預設的迴轉量(A)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；分類該偵測到的波峰振幅值(Ap)到對應的振幅範圍中，以便於反映偵測到的波峰振幅值(Ap)在該複數個振幅範圍內的出現次數；利用和在該些振幅範圍中的至少一振幅範圍相關的振幅值(APL、APR)作為一指出該旋轉的零件的狀況的一類型之 值；根據每次迴轉的該些峰值的出現數目在以下之間做區別：用於指出軸承表面的一潤滑狀況之振幅值(APL、APR)；以及用於指出軸承表面的一機械狀態之振幅值(APL、APR)。
根據一實施例，用於指出軸承表面的一潤滑狀況的振幅值(APL)係具有以每次迴轉的峰值數目計算的一第一出現頻率值(NL)；該第一出現頻率值(NL)是每次迴轉有高於一個峰值的一數目。
根據一實施例，用於指出軸承表面的一機械狀態的振幅值(APR)係具有以每次迴轉的峰值數目計算的一第二出現頻率值；該第二出現頻率值是每次迴轉有低於一個峰值的一數目。
根據一實施例，該出現頻率值NL是一高於10的數目。
根據一實施例，該出現頻率值NL是一在範圍從15到150中的數目。
根據一實施例，該出現頻率值NL是一在範圍從20到90中的數目。
根據一實施例，該出現頻率值NL是一在範圍從25到70中的數目。
根據一實施例，該出現頻率值NL係反映一受監測的零件的每次迴轉的峰值的一數目。
根據一實施例，一種用於對一和一可旋轉的零件相關的軸承建立參考值(APRrefVr)之程序，其係包含以下步驟：接收一根據從該可旋轉的零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(Ap)，該有限的時間期間係對應於該軸承的某一迴轉量(R)；該某一迴轉量(R)係對應於該受監測的可旋轉的零件之超過一次的迴轉；當以兩個不同的迴轉速率運行時，監視一控制軸承，當以該第一速率運行該控制軸承時，記錄每R次迴轉出現一次的最高的信號峰值(ApR)作為一第一參考值(APRV1)，以及當以該第二速率運行該控制軸承時，記錄每R次迴轉出現一次的最高的信號峰值(APR)作為一第二參考值(APRV2)，當一受監測的軸承以一第三速率運行時，估計一第三參考值(APRV3)以使用作為一參考，該第三參考值(APRV3)係依據該第一參考值(APRV1)以及該第二參考值(APRV2)來加以產生。
根據一實施例，其係提供有：一種用於指出一操作的軸承的潤滑狀況之系統包括：一用於接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而 定的第一數位信號(SMD、SR、SF)的輸入；用於分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)的構件(40、240、270、280、310)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(RS、RD)；該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；用於分類該些偵測到的波峰振幅值(Ap)到振幅區間的構件(850、870、875；350、370、875)，以便於反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅範圍區間內的出現次數(N)、或是以便於反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；用於對偵測到的波峰具有每次迴轉有大約NL個波峰的一出現次數(N’)頻率建立一波峰振幅值(APL)的構件(875)，該出現頻率值NL是一大於1的數目；用於將該建立的波峰振幅值(APL)關連到內含在一記憶體(879、60、52)內的參考資訊的構件，以及用於依據該關連以提供一指出在該操作的軸承中的潤滑劑的一潤滑劑膜厚度的輸出(APLNorm)的構件(878)。
根據一實施例，該用於關連的構件係被調適以產生一視覺的輸出，該視覺的輸出係指出該建立的一波峰振幅值(APL)且指出內含在一記憶體(879、60、52)內的該參考資訊。
根據一實施例，該用於關連的構件係被調適以依據該建立的波峰振幅值(APL)以及該參考資訊來計算一值(APLNorm)。
在此文件中所述的用於建立一指出一潤滑狀況的值APL之程序可以有利地被利用於具有一低旋轉速率fROT的旋轉的零件的狀況監視。本案的程序係包含以下特點：分析該數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(RS、RD)；該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉。
此特點係有利地提供量測結果，例如APL及/或APR，即使當該旋轉速率fROT變化時，該些量測結果仍然是可供比較的。因此，一在一第一旋轉速率fROT1下藉由執行如在此所述方法所獲得的值APL1可以和在一第二旋轉速率fROT1下藉由執行如在此所述相同方法所獲得的值APL2比較。
所提出的程序係包含以下特點：分析該數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值Ap，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(RS、RD)；該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉。
發明人論斷由於該受監測的旋轉的零件的潤滑狀況及機械狀況所造成之機械震動脈波及/或衝擊脈波的頻率係依據該受監測的旋轉的零件的旋轉速率而定；以及因此，有利的是以該可旋轉的零件的迴轉量RS、RD來定義該有限的時間期間TPm。為了這些原因，本發明係特別適合用於低速率旋轉的零件的分析。此種低速率的例子係被提供於下：在一風力渦輪機應用中，其軸承被分析的軸可以在一 小於每分鐘120次迴轉的速率下旋轉，亦即該軸的旋轉頻率fROT是小於每秒2次迴轉(rps)。有時，此種待分析的軸是旋轉在一小於每分鐘50次迴轉(rpm)的速率，亦即一小於0.83 rps的軸旋轉頻率fROT。事實上，旋轉速率通常可以是小於15 rpm。然而，如同在上述書籍中所論述的，一具有一1715 rpm的旋轉速率之軸係在短短17.5秒內產生500次迴轉；一以每分鐘50次迴轉來旋轉之軸會花十分鐘來產生500次迴轉。某些大型的風力發電廠係具有通常可旋轉在12 RPM=0.2 rps的軸。在12 rpm下，其花費超過四分鐘來完成五十次迴轉，並且於是當該波峰位準分析是在一具有此種低旋轉速率之旋轉的零件上執行時，在該量測期間發生衝擊的雜訊的風險是高許多的。類似地，在造紙廠中的某些機器零件亦旋轉在一小於50 rpm的速率下。
如同在以上所提及，發明人論斷在一對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量R之有限的時間期間TPM監視一旋轉的零件是所期望的；該某一迴轉量R係對應於該受監測的可旋轉的零件的複數次迴轉，以便於建立一指出該受監測的零件的潤滑狀況的波峰振幅值AP。然而，發明人論斷較佳的是在一對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量R之有限的時間期間TPM監視一旋轉的零件；該某一迴轉量R係對應於至少二(R=2)次迴轉。
當同時分析係對於建立一指出該受監測的零件的機械狀態之真正的波峰振幅值APR，並且同時建立一指出該受監測的零件的潤滑狀況之波峰振幅值AP來完成時，在一對應 於該可旋轉的零件的某一迴轉量R之有限的時間期間TPM監視該旋轉的零件是有利的；如同在此文件中先前所提及，該某一迴轉量R係對應於至少八(R=8)次迴轉。
2‧‧‧狀況分析系統
4‧‧‧客戶端位置
6‧‧‧機器
7‧‧‧軸承
8‧‧‧可動的零件/軸
10‧‧‧感測器(單元)
12‧‧‧量測點
14‧‧‧分析裝置
16‧‧‧通訊埠
18‧‧‧通訊網路
19‧‧‧資料介面
20‧‧‧伺服器電腦
22‧‧‧資料庫
22B‧‧‧資料庫
24‧‧‧使用者輸入/輸出介面
24B‧‧‧使用者輸入/輸出介面
26‧‧‧資料處理硬體
26B‧‧‧資料處理硬體/電腦
28‧‧‧伺服器(供應商零件)位置
29‧‧‧通訊埠
29B‧‧‧通訊埠
30‧‧‧裝置/接觸柱
31‧‧‧中央控制位置/控制位置
32‧‧‧連接耦接器
33‧‧‧控制電腦
40‧‧‧感測器介面
42‧‧‧輸入
43‧‧‧調節電路
44‧‧‧類比至數位(A/D)轉換器
48‧‧‧數位輸出
49‧‧‧輸出
50‧‧‧資料處理構件
52‧‧‧讀取/寫入(非揮發性)記憶體
54‧‧‧分析裝置的通訊介面
56‧‧‧量測點的通訊介面
58‧‧‧可寫入的資訊載體
59‧‧‧個別的裝置
60‧‧‧程式/非揮發性記憶體
70‧‧‧第一記憶體區段
80‧‧‧程式碼
90‧‧‧第二記憶體區段/記憶體區塊
94‧‧‧分析軟體/程式碼(構件)
100‧‧‧第三記憶體區段/記憶體區塊
102‧‧‧使用者輸入介面
104‧‧‧分析功能程式/程式碼(構件)
105‧‧‧分析軟體/功能/分析功能程式/程式碼構件
106‧‧‧使用者介面/顯示器單元
107‧‧‧中央按鈕
110‧‧‧零件/重物
120‧‧‧壓電元件
130、140‧‧‧導電層
145、150‧‧‧輸出端子
160‧‧‧表面
180‧‧‧構件
190‧‧‧時脈
200‧‧‧預處理器
210‧‧‧輸出
220‧‧‧輸入
230‧‧‧評估器
240‧‧‧數位帶通濾波器
250‧‧‧數位波封器
260‧‧‧輸出
270‧‧‧數位整流器
280‧‧‧選配的低通濾波器
290‧‧‧狀況分析器
300‧‧‧控制輸入
310‧‧‧波峰偵測器
315‧‧‧輸出
320‧‧‧輸入
330‧‧‧選配的回波抑制器
333‧‧‧叢發拒斥器的輸出
340‧‧‧輸入
350‧‧‧對數產生器
360‧‧‧輸出
370‧‧‧值分類器
375‧‧‧峰值建立器
378‧‧‧輸出
400‧‧‧波峰位準分析器
405‧‧‧受監測的旋轉的零件之單次迴轉
410‧‧‧最高的振幅範圍
420‧‧‧第14高的振幅範圍
430、440‧‧‧高振幅的機械干擾
450‧‧‧速率偵測器
460‧‧‧輸入
470‧‧‧表
480‧‧‧軸
490‧‧‧軸
500‧‧‧振幅區間
510‧‧‧記憶體位置
520‧‧‧記憶體位置
530‧‧‧直方圖表
542‧‧‧軸
544‧‧‧軸
550、560‧‧‧點
570‧‧‧線
580‧‧‧線
590‧‧‧點
600‧‧‧軸
610‧‧‧軸
620‧‧‧曲線
630、640及650‧‧‧偵測到的值
660‧‧‧曲線
700‧‧‧軸
710‧‧‧軸
720‧‧‧曲線
726‧‧‧曲線
728‧‧‧潤滑參考值
730、740、750‧‧‧偵測到的值
840‧‧‧輸入
850‧‧‧對數產生器
860‧‧‧輸出
870‧‧‧值分類器
875‧‧‧潤滑峰值建立器
878‧‧‧比較器
879‧‧‧參考值提供器
888‧‧‧比較器
889‧‧‧參考值提供器
900‧‧‧最低振幅值
910‧‧‧箭頭
920‧‧‧箭頭
AP‧‧‧偵測的信號振幅值
APO‧‧‧輸出峰值
APR‧‧‧波峰振幅值
d1‧‧‧軸直徑
fes‧‧‧傳送頻率
fLC‧‧‧低截止頻率
fN‧‧‧奈奎斯特頻率
fRM‧‧‧機械共振頻率
fROT‧‧‧旋轉速率(資訊)
fS‧‧‧取樣頻率
fSEAmax‧‧‧最大頻率
fUC‧‧‧高截止頻率
Nr‧‧‧變數
SEA‧‧‧類比量測信號
SENV‧‧‧波封的時域信號
SF‧‧‧通帶數位量測資料信號
SMD‧‧‧數位量測資料信號
SMDP‧‧‧預處理的數位信號
SR‧‧‧經整流的信號
TPM‧‧‧有限的時間期間
Vr‧‧‧滾動速度
V1‧‧‧旋轉速率
Zin‧‧‧輸入阻抗
為了容易理解本發明，本發明將會藉由例子並且參考所附的圖式來加以描述，其中：圖1係展示根據本發明包含一分析裝置的一實施例的一狀況分析系統2的一實施例之概要方塊圖。
圖2A是在圖1中所示的包含一分析裝置的一實施例之狀況分析系統2的一部分的一實施例之概要方塊圖。
圖2B是一感測器介面的一實施例之概要方塊圖。
圖2C是來自一震動感測器的一量測信號之例圖。
圖2D係描繪藉由一衝擊脈波感測器所產生的一量測信號振幅。
圖2E係描繪藉由一震動感測器所產生的一量測信號振幅。
圖3是根據本發明的一實施例的一衝擊脈波量測感測器之簡化的例圖。
圖4是該記憶體60及其內容的一實施例之簡化的例示圖。
圖5是該分析裝置在一帶有一具有可移動的軸的機器6之客戶端位置的一實施例之概要方塊圖。
圖6A係描繪根據本發明的一實施例的預處理器的一實 施例之概要方塊圖。
圖6B係描繪包含一數位整流器的預處理器的一實施例。
圖7係描繪該評估器的一實施例。
圖8係一經整流的信號的概要繪圖，該信號可藉由圖6B中所示的整流器加以傳遞。
圖9係描繪在無任何雜訊下產生自一量測的一直方圖。
圖10係描繪產生自另一量測的一直方圖，其中高振幅雜訊在該量測期間被引入。
圖11A是描繪一種操作該裝置以便於設定其來執行波峰位準狀況分析之方法的一實施例的流程圖。
圖11B是描繪一種操作該裝置以便於執行波峰位準狀況分析之方法的一實施例的流程圖。
圖12A是描繪一種執行一波峰位準量測時段的方法的一實施例之流程圖。
圖12B是描繪一種執行一波峰位準量測時段並且解決叢發的雜訊振幅波峰的影響之方法的一實施例之流程圖。
圖13A係描繪一具有複數個振幅區間的直方圖。
圖13B是複數個記憶體位置被配置成一表的概要例圖。
圖13C是一對應於圖13B的直方圖表的累計的直方圖表的例圖。
圖14A是描繪一種用於以該量測時段中收集的波峰振幅值Ap為基礎來建立一代表性的波峰振幅值的方法的一實施例之流程圖
圖14B是描繪一種用於以該量測時段中收集的波峰振幅值Ap為基礎來估計一代表性的波峰振幅值APR的方法的另一實施例之流程圖。
圖15A是反映產生自一量測的一累計的直方圖的原理之例圖。
圖16是該分析裝置的一實施例的概要方塊圖。
圖17是根據一實施例發展出的一典型的計劃表的例圖。
圖18是一用於偵測軸承表面的潤滑狀況的計劃表的一實施例的例圖。
圖19是在具有每次迴轉有超過一波峰的一出現頻率的波峰APL的振幅以及該彈性流體動力的潤滑劑膜參數Λ之間的相關性的例圖。
圖20是一指出對於一軸承上的兩個不同負載，在該彈性流體動力的膜參數Λ與在該軸承中有金屬至金屬的接觸的時間比例之間的關係的例圖。
圖21是描繪根據本發明之一實施例的一改良的裝置之一方塊圖。
圖22是一用於致能在一指出受監測的軸承表面的潤滑狀況的第一參數與一指出軸承表面的機械狀態的第二參數之間作區別的計劃表的一實施例的例圖。
10‧‧‧感測器(單元)
40‧‧‧感測器介面
42‧‧‧輸入
60‧‧‧程式/非揮發性記憶體
102‧‧‧使用者輸入介面
220‧‧‧輸入
240‧‧‧數位帶通濾波器
270‧‧‧數位整流器
280‧‧‧選配的低通濾波器
315‧‧‧輸出
320‧‧‧輸入
330‧‧‧選配的回波抑制器
333‧‧‧叢發拒斥器的輸出
340‧‧‧輸入
350‧‧‧對數產生器
360、378‧‧‧輸出
370‧‧‧值分類器
375‧‧‧峰值建立器
450‧‧‧速率偵測器
470‧‧‧表
530‧‧‧直方圖表
840‧‧‧輸入
850‧‧‧對數產生器
860‧‧‧輸出
870‧‧‧值分類器
875‧‧‧潤滑峰值建立器
878、888‧‧‧比較器
879‧‧‧參考值提供器
889‧‧‧參考值提供器
AP‧‧‧波峰振幅值
APO‧‧‧輸出峰值
APR‧‧‧波峰振幅值
fes‧‧‧傳送頻率
fROT‧‧‧旋轉速率(資訊)
fS‧‧‧取樣頻率
SEA‧‧‧類比量測信號
SENV‧‧‧波封的時域信號
SF‧‧‧通帶數位量測資料信號
SMD‧‧‧數位量測資料信號
SMDP‧‧‧預處理的數位信號
SR‧‧‧經整流的信號

Claims (27)

  1. 一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(RS、RD)，該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；界定複數個振幅範圍，每個振幅範圍係對應於一在每次迴轉具有超過一波峰的波峰出現頻率；將該偵測到的波峰振幅值(Ap)分類到對應的振幅區間(bin)中，以便於：反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅範圍區間內的出現次數(N)，或是以便於：反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；對於具有每次迴轉大約NL個波峰的一出現(N’)頻率之偵測到的波峰建立一波峰振幅值(APL)，該出現頻率值NL是一大於1的數目。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中在每次迴轉具有大約NL個波峰的一出現頻率的偵測到的波峰的振幅係被使用於指出一潤滑狀況。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中：該建立步驟係包含：當該預設的迴轉量(RS、RD)已經達到時，識別一其中計數有X個振幅值的振幅區間，其中X=RD * NL，並且其中RD是一對應於該預設的迴轉量(RS、RD)的數目；以及利用該識別出的振幅範圍的振幅值作為該波峰振幅值(APL)。
  4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中該振幅範圍是在偵測到的波峰振幅值的一直方圖中之一範圍(500、r)。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中該建立步驟係包含：當該預設的迴轉量(RS、RD)已經達到時，識別一其中計數有Z個振幅值的振幅區間，其中Z係反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於該相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；以及Z=RD * NL，並且其中RD是一對應於該預設的迴轉量的數目；並且該建立步驟進一步包含：利用該識別出的振幅範圍的振幅值作為該波峰振幅值(APL)。
  6. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中該有限的時間期間(TPm)係依據一預設的迴轉量(RS)的 值以及一指出一實際的迴轉量(RD)的信號來加以決定(875)，其中該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少兩次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少三次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少四次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少八次迴轉；或是該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少十次迴轉。
  7. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中該建立步驟係包含：選擇第Y高的振幅峰值作為指出一潤滑狀況的該波峰振幅值(APL)，其中Y=RS * NL並且其中RS是該預設的迴轉量(RS)；並且NL是一具有一高於一(1)的值之整數。
  8. 一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT)旋轉的一機器零件的潤滑狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟： 接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPmL)偵測波峰振幅值(Ap)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量(RD)，該某一迴轉量(RD)係對應於受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；將該偵測到的波峰振幅值(Ap)分類到對應的振幅區間以便於：反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅範圍區間內的出現次數(N)，或是以便於：反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；識別一包含被分類的波峰振幅值APL的振幅範圍(r)，該振幅範圍(r)在該有限的時間期間(TPmL)具有一個在每次迴轉有超過一次的平均出現頻率(NL)。
  9. 一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(A)，該預設的迴轉量(A)係對應於受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉； 將該偵測到的波峰振幅值(Ap)分類到對應的振幅區間以便於：反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅範圍區間內的出現次數(N)，或是以便於反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；利用和在該些振幅範圍中的至少一第一振幅範圍相關的該振幅值(APR)作為一指出該旋轉的零件的狀況的一第一類型之值；利用和在該些振幅範圍中的至少一第二振幅範圍相關的該振幅值(APL)作為一指出該旋轉的零件的狀況的一第二類型之值。
  10. 一種操作一用於分析以一旋轉速率(fROT、Vr)旋轉的一機器零件的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(A)，該預設的迴轉量(A)係對應於受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；將該偵測到的波峰振幅值(Ap)分類到對應的振幅區間以便於：反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅 範圍區間內的出現次數(N)，或是以便於：反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)；利用和在該些振幅區間中的至少兩個振幅區間相關的振幅值(APL、APR)作為一指出該旋轉的零件的狀況的一類型之值；根據每次迴轉的該些峰值的出現次數(NL、NR)的數目在以下之間做區別：用於指出軸承表面的一潤滑狀況之振幅值(APL、APR)；以及用於指出軸承表面的一機械狀態之振幅值(APL、APR)。
  11. 根據申請專利範圍第10項之方法，其中用於指出軸承表面的一潤滑狀況的振幅值(APL)係具有以每次迴轉的峰值數目計算的一第一出現頻率值(NL)；該第一出現頻率值(NL)是每次迴轉有高於一個峰值的一數目。
  12. 根據申請專利範圍第10或11項之方法，其中用於指出軸承表面的一機械狀態的振幅值(APR)係具有以每次迴轉的峰值數目計算的一第二出現頻率值；該第二出現頻率值是在每次迴轉具有低於一個峰值的一數目。
  13. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中 該出現頻率值NL是一高於10的數目。
  14. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中該出現頻率值NL是一在範圍從15到150中的數目。
  15. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中該出現頻率值NL是一在範圍從20到90中的數目。
  16. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中該出現頻率值NL是一在範圍從25到70中的數目。
  17. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中該出現頻率值NL係反映一受監測的零件的每次迴轉的峰值的一數目。
  18. 一種操作一用於分析一具有以一旋轉速率(fROT)旋轉的一零件之機器的狀況的裝置之方法，其係包括以下步驟：接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)；分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(Ap)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量(R)，該某一迴轉量(R)係對應於受監測的可旋轉的零件的超過一次的迴轉；界定複數(NR)個振幅範圍；將該偵測到的波峰振幅值(Ap)分類到對應的振幅範圍中，以便於反映偵測到的波峰振幅值(Ap)在該複數個振幅範圍內的出現次數(N)；依據該分類後的波峰振幅值(Ap)以及該某一量(R)來估 計一代表性的波峰振幅值(APR、630、640、650、660)；比較該代表性的波峰振幅值(APR)與參考資訊；以及藉由將該代表性的波峰振幅值(APR、630、640、650)關連到對應的參考資訊(APRrefVr、620)以產生一指出一偵測到的相關損壞之值。
  19. 根據申請專利範圍第18項之方法，其中建立一指出一潤滑狀況的值(APL)係被使用於具有一低旋轉速率(fROT)的旋轉的零件的狀況監視。
  20. 根據申請專利範圍第18或19項之方法，其中分析該數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(AP)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(RS、RD)，該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於該受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉。
  21. 根據申請專利範圍第20項之方法，其中該分析係提供量測結果，即使當該旋轉速率(fROT)變化時，該些量測結果是可供比較的。
  22. 根據申請專利範圍第20項之方法，其中一在一第一旋轉速率(fROT1)下藉由執行根據前述任一項申請專利範圍的方法所獲得的第一值(APL1)和在一第二旋轉速率(fROT1)下藉由執行根據前述任一項申請專利範圍的相同方法所獲得的另一值(APL2)比較。
  23. 根據申請專利範圍第18或19項之方法，其中當對於下述的同時分析完成時：對於建立一指出該受監測的零件的機械狀態之真正的 波峰振幅值(APR)來；並且同時建立一指出該受監測的零件的潤滑狀況之波峰振幅值(AP)，則該旋轉的零件是在一對應於該可旋轉的零件的某一迴轉量(R)之有限的時間期間(TPM)被監視，該某一迴轉量R係對應於至少八(R=8)次的迴轉。
  24. 一種裝置，其係用於執行根據任一前述申請專利範圍的方法。
  25. 一種用於指出一操作的軸承的潤滑狀況之系統，其係包括：一用於接收一根據從該零件的旋轉發出的機械震動而定的第一數位信號(SMD、SR、SF)的輸入；用於分析該第一數位信號以便於在一有限的時間期間(TPm)偵測波峰振幅值(APL)的構件(40、240、270、280、310)，該有限的時間期間係對應於該可旋轉的零件的一預設的迴轉量(RS、RD)，該預設的迴轉量(RS、RD)係對應於受監測的可旋轉的零件的至少一次迴轉；用於將該些偵測到的波峰振幅值(Ap)分類到振幅區間的構件(850、870、875；350、370、875)，以便於：反映(470)偵測到的波峰振幅值(Ap)在複數個振幅範圍區間內的出現次數(N)，或是以便於；反映(530)偵測到的波峰具有一振幅高於相關的振幅區間(r)的振幅(Ar’)的出現次數(N’)； 用於對偵測到的波峰在每次迴轉具有大約NL個波峰的一出現(N’)頻率建立一波峰振幅值(APL)的構件(875)，該出現頻率值NL是一大於1的數目；用於將該建立的波峰振幅值(APL)關連到內含在一記憶體(879、60、52)內的參考資訊的構件；以及用於依據該關連以提供一指出在該操作的軸承中的潤滑劑的一潤滑劑膜厚度的輸出(APLNorm)的構件(878)。
  26. 根據申請專利範圍第25項之系統，其中該用於關連的構件係被調適以產生一視覺的輸出，該視覺的輸出係指出該建立的一波峰振幅值(APL)並且指出內含在一記憶體(879、60、52)內的該參考資訊。
  27. 根據申請專利範圍第25項之系統，其中該用於關連的構件係被調適以依據該建立的波峰振幅值(APL)以及該參考資訊來計算一值(APLNorm)。
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