用于为振动分析获取振动信号的系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于根据一个或多个所测量的振动信号为振动分析获取多种振动信号的系统，包括用于感测和转换信号的单元，用于根据数字振动信号获取第一种振动信号和用于根据基于自第一频率的选定值有理数地确定并比第一频率的选定值低的数值的数字振动信号获取第二种振动信号的单元，和用于显示输出波形、显示由该用于获取信号的单元获取和处理的波形或频谱的单元，其中用于感测和转换信号的单元还包括用于通过将振动转换成电振动信号来测量对象振动的至少一个组件，和将电振动信号转换成数字振动信号的组件，同时该用于转换的组件具有基于自第一频率的多个可能值选择出的数值的抽样率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及振动分析，尤其是根据一个或多个振动信号为振动分析获取(derive) 多种振动信号。
技术介绍
通常在机器故障检测领域中使用振动分析。在这种分析出现之前，在出现机械损伤之前难以检测机器内的故障。这种故障经常导致成本很高的机器停工时间，和由于大量机械损伤导致成本很高的维修。然而，通过检测和分析机器产生的振动，在出现严重机械损伤之前能够检测出即将产生的故障或失效的某些症状。振动分析的第一种方法用于采集和记录振动数据。随后根据公知的分析技术分析该数据。近年来，已经开发了多种分析技术。这些技术中的大部分技术要求在每个测量位置上独立记录振动数据。当在产业规模上为大量机器进行记录时，数据采集可能仅仅因为采集需要的时间变得成本很高。例如，在500台机器的大型工厂内，每台机器在水平和垂直方向上四个点的每个点上监视，在这些测量位置的每个位置上进行三种测量，必需进行总共12000次记录。获取每次记录需要的时间取决于所选择的具体参数。这包括例如记录类型、所关注的最高频率和谱线数量。给定这些选择，通过相关物理/信号处理原理控制记录时间。通常为若干秒的量值。当结合在全部测量位置之间移动、安装传感器和等待其稳定所需要的时间时，采集处理可能变得非常耗费时间。因此，本专利技术的目的是提供解决至少一个上述限制的方法和设备。
技术实现思路
根据本专利技术，一种用于根据一个或多个所测量的振动信号为振动分析获取多种振动信号的系统，包括用于感测和转换信号的单元；用于根据数字振动信号获取第一种振动信号和用于根据基于自第一频率的选定值有理数地(rationally)确定并比第一频率的选定值低的数值的数字振动信号获取第二种振动信号的单元；和用于显示输出波形、显示由该用于获取信号的单元获取和处理的波形或频谱的单元，其中用于感测和转换信号的单元还包括用于通过将振动转换成电振动信号来测量对象振动的至少一个组件；和将电振动信号转换成数字振动信号的组件，同时该用于转换的组件具有基于自第一频率的多个可能值选择出的数值的抽样率(sampling rate)。优选地，该用于获取信号的单元还根据基于第二频率和第三频率的数字振动信号获取第三种振动信号，其中自根据第一频率的选定值有理数地确定并比第一频率的选定值低的数值选择该第三频率。第一频率优选是上截止频率(upper cut-off frequency)，第一种振动信号是数字振动信号的高频波形。而且，第二频率是下截止频率，第二种振动信号是数字振动信号的低频波形。第三频率优选是解调截止频率，第三种振动信号是数字振动信号的解调波形。该用于获取信号的单元优选包括波形缓冲器缓冲数字振动信号，并作为数字振动信号的高频率波形输出缓冲器内容。此外，用于获取信号的单元优选包括至少一个抽选(decimation)或二次抽样滤波器，以将数字振动信号的频率降低至至少臻于 (approximate)下截止频率；和波形缓冲器，缓冲滤波后的振动信号，该用于获取信号的单元还作为数字振动信号的低频波形输出缓冲器内容。在另一方面，该用于获取信号的单元优选包括高通滤波器，具有在解调截止频率上的截止频率以生成滤波信号；包络检测器(envelope detector)，根据滤波信号生成包络信号；至少一个抽选或二次抽样滤波器，以将包络信号频率降低至至少臻于自第一频率有理数地确定并比第一频率低的频率；和波形缓冲器以缓冲滤波包络信号，其中用于获取信号的单元作为数字振动信号的解调波形输出缓冲器的内容。优选地，抽选或二次抽样滤波器将包络信号频率降低至至少臻于下截止频率。在另一方面，该用于获取信号的单元包括高通滤波器，具有在解调截止频率上的截止频率以生成滤波信号；包络检测器，自滤波信号生成包络信号，该包络信号频率至少臻于为可自第一频率有理数地确定并比第一频率低的频率；和波形缓冲器，缓冲滤波后的包络信号，其中用于获取信号的单元作为数字振动信号的解调波形输出缓冲器内容。该用于获取信号的单元还优选地将缓冲器内容转换成频域信号，该用于获取信号的单元可以进一步包括窗口化装置(windowing means)，以给缓冲器内容窗口化；转换装置，以获得窗口化缓冲器内容的频谱；和平均装置，以确定平均频谱。优选地，该系统根据1至3个所测量的振动信号获取多种振动信号。优选地，用于测量振动的组件是振动传感器。优选地，振动传感器是加速计和数字振动信号是加速振动信号，该系统可以进一步包括至少一个积分器(integrator)，以积分(integrate)加速振动信号以获得速度振动信号；至少一个积分器，以积分速度振动信号以获得位移振动信号；和选择装置，以允许选择加速度、速度或位移振动信号，由此获取低频振动信号。该系统优选地根据1至3个所测量的振动信号获取多种振动信号。附图说明下面将参考附图描述本专利技术所述系统的优选形式，在附图中图1是图示其中根据所测量的和数字化的振动信号获取振动信号的系统的实施例的流程图。具体实施方式在此使用的术语中，与信号相关的“类型”是指信号内的频率构成。这包括但是并不限于实质上仅包括低于上截止频率的频率的高频信号；实质上仅包括低于下截止频率的频率的低频信号，和包括已经通过下文所述方式解调的频率的解调信号。如在此使用的，术语“电振动信号”是指以电形式表示的振动信号。通常使用振动传感器(例如加速计)获取这样一种电形式以将对象的机械振动转换成表示机械振动的电信号。可以在诸如存储器组或磁盘存储设备等的某种形式的电存储装置内存储电振动信号。所存储的电振动信号随后可以根据本专利技术的方法被提取和处理。如在此限定数值时使用的，术语“有理数地确定”(rationally determined)是指使用有理数(rational number)利用乘法或除法根据一个或多个其它值获取数值。有理数是两个整数χ和y之比，通常表示为分数x/y。因而，给定数值100，有理数地确定的值包括 10 (当除以10或10/1时)或60 (当乘以0. 6或3/5时)。这将在说明书中随后进行描述。参见图1，使用在装置1内的加速计感测诸如工业马达等对象的振动。该加速计将机械振动信号转换成表示该机械振动的电振动信号。随后在装置2内优选地调整所建立的电振动信号。根据具体应用，电振动信号可以经历下述中的任一个或其组合缩放 (scaling)、直流(DC)偏置和抗混叠滤波(anti-alias filtering)。本领域的技术人员将熟悉这些公知的实践和其中最好使用这些实践的情况。随后，使用在装置3内的模数转换器(ADC)将已经优选地经过调节的电振动信号转换成数字形式。在本专利技术中ADC的抽样率受装置FF内的第一频率的选择的控制。通过在装置FF内选择确定的频率，ADC将产生作为电振动信号的数字表示的数字化振动信号。在优选实施例中，第一频率是上截止频率。上截止频率的选择确定数字化振动信号内的最高频率内容。上截止频率(Pmaxihigh))通过等式⑴所示的关系与ADC内的抽样率关联抽样率(Hz)= Pmax(high)56(1)数值2. 56在产业中是典型的，并被选择以满足标准奈奎斯特(Nyquist)和滤波要求。一旦计算和实施抽样率，高于选定的Pmaxihigh)的频率将基本上被自数字化振动信号中消除。随后有效地，在装本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于为振动分析根据所测量的振动信号获取多种振动信号的系统，其中该系统包括：用于感测和转换信号的单元，进一步包括：用于通过将振动转换成电振动信号来测量对象振动的至少一个组件；和将电振动信号转换成数字振动信号的组件，其中该用于转换的组件具有基于自第一频率的多个可能值选择出的数值的抽样率；其特征在于，该系统还包括：用于根据数字振动信号获取第一种振动信号，和用于根据基于自第一频率的选定值有理数地确定并比第一频率的选定值低的数值的数字振动信号获取第二种振动信号的用于获取信号的单元；和用于显示输出波形、显示由用于获取信号的单元获取和处理的波形或频谱的单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：奈杰尔·利，
申请(专利权)人：克门塔斯特仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：NZ