一种通过使用超声波信号来确定和测试一机器和装置的状态的便携式设备，该便携式设备具有多个超声波传感器，其用于从该机器或装置接收超声波信号。该便携式设备具有一个被耦合的外差电路，该外差电路接收从所述超声波传感器输出的输出信号，并将该输出信号转换为一个外差音频信号，然后该外差音频信号通过所述便携式设备的一数字频谱分析仪进行分析。该数字频谱分析仪对外差音频信号进行实时快速傅里叶变换。分析信号之后，该手持型设备使用各种音像提示来指引用户，以提示所述设备中需要维修或监测的部分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声波探测器，更具体地，尤其涉及用于在相隔甚远的位置来探测电 机轴承和/或电气柜中电弧的状态的便携式超声波探测器。c.相关现有技术描述正如专利号为Re. 33，977 (专利权人为古德曼等人)的美国专利所公开的，超声波 传感器已经被用来探测在机械装置中由于摩擦产生的超声波能量，例如，由磨损的轴承产 生的超声波能量，其内容整体已通过引用在此并入本文中。摩擦的量越大，则所生成的超声 波能量的强度就越大。给该装置施加润滑剂可减少摩擦量，因而所产生的超声波强度也随 之下降。因此，通过测量超声波能量提供了一种判断润滑何时起作用影响到摩擦发生表面。 此外，发生故障的装置，如轴承，可产生比正常的轴承更多的超声波能量，因此，此种情况也 可以被检测。在过去，决定何时给轴承添加润滑剂，取决于距上一次添加润滑剂已经过去的时 间量及所添加润滑剂的具体量。此信息通常会作为制造商的指导性建议。然而，轴承故障 的一个重要原因是不恰当的润滑，而不仅仅是一次添加润滑剂的失败。尤其是，过量润滑也 可以导致这样的问题。本
已悉知的是，通过使用整合有一润滑剂添加工具与一个 超声波探测器的装置，可帮助控制给轴承添加相应的润滑剂。这样的装置已经被公开记载 于专利号为US 6，122，966和US 6，339，961 (专利权人为古德曼等人)的美国专利中，其内 容整体已通过引用在此并入本文中。电气设备,如电气柜中的变压器，中的电弧也可产生超声波信号，这种超声波信号 可以被探测到。作为此种用途的例子可以在古德曼的公开号为US2006/0209632A的美国专 利申请中找到，其内容整体已通过引用在此并入本文中。应用于大型设备中的马达和电气 柜可被放置于相距甚远的位置。由于故障的轴承和放电电气元件而产生的声能既在可听范围又在超声频率范围， 一般在40千赫兹范围内，则在嘈杂的可听的工业环境中，超声波成份是很容易被探测和定 位的。因此，工具通常用于外差或解调已探测的信号，并将其转换成在音频范围内，并且不 同的方案都可用来这样做。当使用超声波能量来探测泄漏、磨损的轴承、电弧或其他故障，则使用一个便携 式超声波传感器在视觉和听觉上指示超声波能量的存在及其强度是有用的。专利号为US Re. 33，977的美国专利(专利权人为古德曼等人)记载公开了一个超声波传感器，该超声波传感器通过一个输出仪表按照线性或对数的模式来显示被探测信号的强度，还可通过耳机 输出音频信号。专利号为US 4，987，769的美国专利(专利权人为皮考克等)记载了一种超 声波探测器，该超声波探测器可在十个阶段对数LED显示器上显示所探测到的超声波信号 的振幅。然而，皮考克所公开的探测器并未处理所探测信号以产生一个音频响应，也未在最 初的前置放大级之后进行信号衰减。由纽约市埃尔姆斯福德的U.E.系统公司制造的型号为UE 10,000的一种便 携式装置，在过去一直被用于探测超声波能量。专利权人为古德曼等人、专利号为US 6，707，762，US 6，804，992和US 6，996，030的美国专利涉及到这个便携式装置，这些专利 内容整体已通过引用在此并入本文中。该型号为UE 10，000的便携式装置探测来自磨损的 轴承的超声波信息，并将该超声波信号转换为音频范围。然后操作者通过耳机可听到这些 音频信号，并以此作为一种检测故障的方法。为了能更精确地确定轴承的工作状态，这些音 频信号可被保存并稍后下载至一外部频谱分析仪中以进行相应的分析处理。经过长时间使用该探测设备之后，操作者常常习惯于使用耳朵听到的信息来判断 电机轴承的情况，而不是以装置的LCD显示器上的振幅读数作为判断标准。然而，对于人耳 而言，是非常难以辨别代表刚刚开始磨损轴承的输入音频与代表已经严重磨损轴承的输入 音频。使用人耳来预测故障的方式是非常不可靠的，通过将信号传递至一外部频谱分析仪 的方式，这种缺点可被克服。然而困难的是，具有待测轴承的电机分散的距离过大。因此， 等所有的电机都被调查检测时，这个便携式探测器可能已返回到一维修设施，且所存储的 外差或音频信号被下载到一频谱分析仪中，则边远处的轴承可能失效了。完全故障的轴承 可使一电机在一段时间内不能正常工作。在某些情况下，即使是在一小段时间内，一个电机 停止运行是非常不利的，例如，一个冷却泵。除了超声波探测装置之外，型号为UE，15000的便携式装置还包括一摄像头，该摄 像头可摄录待测机器的图像，这有助于定位和识别具有轴承问题的一特定电动机。如果便携式超声波探测器具有记载能力，这将会有利于对所接收的信号执行频谱 分析。如此这样将会消除读取即将发生的轴承故障和确认该即将发生的轴承故障之间的时 间延迟。故障的预测不仅可以基于一个读取数据的绝对值，也要基于读取数据与先前读取 数据的比较结果。例如，一个好的轴承可能产生一个非常大的超声波信号，但是一个处于故 障状态的轴承不会产生这样的超声波信号。如果在很长一段时间内所探测到的轴承的超声 波信号都保持一致，如此则可能没有必要采取纠正措施。然而，如果随着时间的推移，所探 测的轴承的超声波信号也随之不断增加，则在今后的一个合适的时间更换该轴承将是明智 的选择。因此，如果便携式超声波探测器具有机载的记录和存储装置，这将会非常有益的， 该机载的记录和存储装置可以用来比较来自于待测装置，如一个轴承，当前的音频与先前 已记录的音频。
技术实现思路
本专利技术针对改进的装置和方法，其通过使用便携式手持型超声波探测器来探测分 布于不同位置的发生故障的轴承、电弧变压器和其他类似装置。现有技术中的便携式手持型超声波探测器配备有模拟探测器电路，该模拟探测器电路用于探测发生故障的轴承、放电电气元件或类似装置产生的超声波信号。这些超声波 信号被放大和解调转换为音频范围内，在此频谱范围内，操作者可通过由电缆连接到便携 式单元的耳机以接听到该音频信号。根据本专利技术的一个实施例，一数字频谱分析仪位于便 携式手持型超声波探测器的线路板上。该频谱分析仪执行信号的快速傅里叶变换。因此， 该操作者不仅可以听到来自超声波信号的音频信号和观察到音频信号的声级，还可以在便 携式设备的屏幕上观察信号的频谱。这样可使操作者对轴承或变压器的状态实时地做出非 常准确的判断，而不必单单依赖于其听力。在本专利技术的另一个实施例中，蓝牙电路将音频信号转换为短距离无线信号，该无 线信号可通过操作者佩戴的耳机接听到。这就避免需要通过一电缆将耳机连接到便携式单 元的状况。此外，在一个实施例中，所述蓝牙电路可结合一声音应答装置，该耳机可以包括一 个麦克风。因此，在检测过程中，操作者可以发出口头意见，该口头意见从麦克风经由蓝牙 连接传输至所述手持式单元的一个数据记录器中。根据该操作者的意见，该数据记录器可 记录由磨损的轴承或电弧产生的外差音频信号。这些口头意见可能包括操作者的声音印 象、设备运行环境(如大雨)的信息或一些补救故障状况的建议。在进一步的实施例中，该便携式装置可以包括一 W1-Fi电路，从而可以实现在更 大的范围内进行无线信号传输，这可用于转播所述操作者的意见到一本地维修设施。在这 种情况下，这种意见可能是一个对维修队伍所提出的立即更换故障设备的请求。本专利技术的进一步改进之处是，利本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.16 US 61/325,1941.一种便携式设备，其使用超声波信号测试一机器和装置的状态，其特征在于，该便携式设备包括一组超声波传感器，用于接收从所述机器和装置发出的超声波信号；一被耦合的外差电路以接收从所述超声波传感器发出的输出信号，并将该输出信号转换为一外差音频信号；及一数字频谱分析仪，其为便携式设备的组成部分，用于对外差音频信号执行实时快速傅里叶变换和时间序列。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该便携式设备还包括一中央处理器，所述超声波传感器、外差电路和数字频谱功能由所述中央处理器控制。3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述外差电路形成一模拟前端，并输出一数字信号至一中央处理器。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述数字频谱分析仪是一个软件模块，该软件模块用于在中央处理器中运行。5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，该便携式设备还包括一显示装置，所述中央处理器进一步被配置为连接到所述显示装置。6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该便携式设备还包括若干环境传感器和若干双向数据传输装置，该双向数据传输装置用于传输信息给所述传感器，并从该传感器传输信息。7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述若干双向数据传输装置可为有线或无线装置。8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述双向数据传输装置采用蓝牙、W1-F1、USB或其他可用的射频频率进行通信。9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述蓝牙电路将该音频信号转换为可由一耳机接收到的短距离无线信号。10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述蓝牙电路还包含有语音回放和/或语音记录功能。11.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所环境传感器可以是光传输装置，如红外传感器、高温计、激光指示器、红外线和光学波长摄像机和相干或定向能测距仪。12.如权利要求2所述的设备，其特征在于，该便携式设备还包括一存储装置、若干环境传感器和若干双向数据传输装置，所述若干双向数据传输装置用于传输信息给所述传感器，并从该传感器传输信息，所述中央处理器分析和记录存储装置内存储的接收自环境传感器的数据。13.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述便携式设备还包括一存储装置。14.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：马克·A·古德曼，威廉·毕晓普，加里·莫尔，
申请(专利权)人：U·E·系统公司，
类型：
国别省市：
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