专利名称：用于分析具有旋转部件的机器的状态的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于分析机器状态的方法，并且涉及一种用于分析机器状态的设备。本发明还涉及一种包括这种设备的系统，并且涉及操作这种设备的方法。本发明还涉及使得计算机执行分析功能的计算机程序。
背景技术：
具有移动部件的机器随时间流逝而遭受磨损，这通常使得机器的状态恶化。这种具有可移动部件的机器的示例是电机、泵、发电机、压缩机、车床和数控机床。所述可移动部件可以包括轴和轴承。为了避免机器故障，这种机器应该依据机器的状态而进行维护。因此，这种机器的操作状态优选为时常进行评估。可以通过测量源自轴承的振动或者通过测量机器的外壳上 的温度而确定所述操作状态，所述温度依据轴承的操作状态。这种具有旋转或其他移动部件的机器的状态检查对安全性具有重大意义，并且同样对这种机器的寿命长度具有重大意义。已知的是手动执行这种机器的测量。这通常由操作者借助测量仪器完成，所述测量仪器在一个或一些机器上的测量点处执行测量。大量商业仪器是可用的，其存在的事实是滚动元件轴承中的缺陷生成短脉冲，通常称作冲击脉冲。测量设备的冲击脉冲可以生成指示轴承或机器的状态的信息。WO 03062766公开了具有测量点和轴的机器，所述轴具有特定的轴直径，其中所述轴可以在机器使用时旋转。WO 03062766还公开了一种用于分析具有旋转轴的机器的状态的设备。公开的设备具有用于产生测量值的传感器，所述测量值指示测量点处的振动。WO03062766中公开的设备具有数据处理器和存储器。所述存储器可以存储程序代码，当在数据处理器上运行时，所述程序代码将使分析设备执行机器状态监控功能。这种机器状态监控功能可以包括冲击脉冲测量。

发明内容
本发明的一个方面涉及的问题是提供一种用于分析具有旋转部件的机器的状态的改进的方法和改进的设备。该问题通过一种操作用于分析机器状态的设备的方法而得到解决，所述机器具有以转速(fKOT)旋转的部件，所述方法包括以下步骤接收依据源自所述部件的旋转的机械振动的第一数字信号(SKED，Sm,Senv);分析所述第一数字信号(SKED，Sm, Senv),从而在有限时间周期(Tpm)中检测振幅峰值(AP)，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数(R);所述特定转数(R)相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数；定义多个(Nk)振幅范围；将所检测到的振幅峰值(Ap)分类到相应的振幅范围中，从而反映所述多个振幅范围内的检测到的振幅峰值(Ap)的发生率(N)；
依据所分类的振幅峰值(Ap)和所述特定量(R)而确立代表性的振幅峰值(APK)。这种方案有利地提供的代表性的振幅峰值Apk指示被监控的部件的机械状态。特别地，当被监控的旋转部件包括轴承装配时，代表性的振幅峰值Apk指示轴承表面的机械状态。事实上，代表性的振幅峰值Ara指示滚动界面中的金属表面的粗糙度。因此，代表性的振幅峰值(^河以提供关于在轴承装配的滚动界面中存在的对金属表面的损坏的信息。这种损坏可以包括例如在被监控的轴承装配的滚动界面中的金属表面中的裂缝。所述代表性的振幅峰值还可以指示在被监控的轴承装配的滚动界面中的金属表面处的散裂。散裂可以包括材料从所述表面的剥落。所述代表性的振幅峰值还可以指示在被监控的轴承装配中存在的松散微粒。当在被监控的旋转部件中存在损坏时，这种方案通过关注于代表性的振幅峰值而提供指示被监控的旋转部件中的最严重损坏的损坏程度的信息。因此，所述代表性的振幅峰值可以指示被监控的旋转部件中的最大散裂。根据本发明的一个实施例，特定的转数(R)相应于所监控的可旋转部件的一些转。该方案有利地提供了测量处理，其在提供了可重复的结果的意义上来说是非常可靠的。因此，当在相同的旋转部件上重复执行测量处理时，使得多个监控周期TPM1、TPM2、TPM3、TPM4、Tpm5 产生具有多个代表性的振幅峰值APK1、Ape2, Ape3, Ape4的形式的测量结果，所述多个代表性的振幅峰值在紧接的时间连续中产生，之后这些多个代表性的振幅峰值APK1、APK2、Ape3> Apr4具有基本相同的数值。根据本发明的一个优选实施例，特定的转数R相应于所监控的可旋转部件的至少八转，从而确立代表性的振幅峰值APK，其指示被监控的部件的机械状态。提供用以分析具有旋转部件的机器的状态的改进的方法和改进的设备的问题还通过用于分析具有部件的机器的状态的设备得到解决，所述部件以转速(fKOT)旋转，所述设备包括用于接收依据源自所述部件的旋转的机械振动的第一数字信号(Sm)的输入端；耦接到所述输入端的峰值检测器，所述峰值检测器适于检测所接收到的第一数字信号(Sm)中的峰值(AP)，以及突发抵制器，其被耦接以接收所检测到的峰值(AP)，所述突发抵制器适于响应于接收的检测到的峰值(Ap)而在突发抵制器输出端上传输输出峰值(Ap);并且其中所述突发抵制器适于控制所述输出峰值(Aro)的传输，使得以传输频率fes传输所述输出峰值(AP)，其中所述传输频率fes=e * fKQT,其中fE0T是所述转速,并且e是具有预定值的因数。这有利地导致在被监控的旋转部件的每转中传输不大于e个输出峰值。因此，这种方案可以有利地减少或消除可能发生的振幅峰值的突发。这种振幅峰值的突发可以引起基于振动、冲击脉冲和/或振幅峰值的检测而对具有旋转部件的机器的状态的分析的恶化。振幅峰值的突发可以由工业环境中的撞击噪声引起，即振幅峰值的突发可以例如由碰撞具有被监控的旋转部件的机器主体的制品引起，由此使得来回传递的冲击波在机器主体中产生回声。因此，这种回声冲击波可以被传感器拾取并且作为振幅峰值的突发反应在产生的信号中。在工业环境中，这种制品可以是偶然行驶到机器侧的车辆，或者落在机器表面上的一块金属。因此，这种振幅峰值的突发可能不幸地引起峰值水平分析的恶化，除非这种突发的影响可以被减小或消除。在所述设备的一个实施例中，所述突发抵制器适于传输每个输出峰值，使得每个被传输的输出振幅峰值反映在紧接在前回声抑制周期(Tes)中检测到的最高振幅值，所述回声抑制周期(Tes)是所述传输频率f；s的逆。在所述设备的一个实施例中，所述因数e的预定值是10或小于10。这有利地使得在被监控的旋转部件的每转中传输不大于10个输出峰值。根据一个实施例，所述设备进一步包括用于接收在有限时间周期中收集的突发抵制器输出振幅峰值的装置，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数；所述特定转数相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数；
用于将所述振幅峰值分类到多个振幅范围中的装置，从而反映在所述多个振幅范围内检测到的振幅峰值的发生率；以及用于依据所分类的振幅峰值和所述特定转数而估计代表性的振幅峰值的装置。


为了简单地理解本发明，将借助示例并参考附图对本发明进行说明，在附图中图I示出了根据本发明的包括分析设备的一个实施例的状态分析系统2的一个实施例的示意性方框图。图2A是图I中所示的包括分析设备的一个实施例的状态分析系统2的一个部件的一个实施例的示意性方框图。图2B是传感器接口的一个实施例的示意性方框图。图2C是对测量来自振动传感器的信号的说明(例示，illustrate)。图2D说明了测量由冲击脉冲传感器生成的信号振幅。图2E说明了测量由振动传感器生成的信号振幅。图3是根据本发明的一个实施例的冲击脉冲测量传感器的简化说明。图4是存储器60及其内容物的一个实施例的简化说明。图5是在具有机器6的客户位置处的分析设备的一个实施例的示意性方框图，所述机器6具有可移动轴。图6A说明了根据本发明的一个实施例的预处理器的一个实施例的示意性方框图。图6B说明了包括数字整流器的预处理器的一个实施例。图7说明了评估器的一个实施例。图8是能够由图6B中所示的整流器传输的被整流的信号的示意性说明。图9说明了自不具有任何噪声的测量产生的柱状图。图10说明了自另一个测量产生的柱状图，在所述另一个测量中，在测量期间引入了闻振幅噪声。图IlA是说明了一种方法的一个实施例的流程图，该方法操作所述设备，从而配置所述设备以执行峰值水平状态分析。
图IlB是说明了一种方法的一个实施例的流程图，该方法操作所述设备，从而执行峰值水平状态分析。图12A是说明了执行峰值水平测量对话(session)的方法的一个实施例的流程图。图12B是说明了执行峰值水平测量对话并且解决噪声振幅峰值的突发的撞击的方法的一个实施例的流程图。图13A说明了具有多个振幅箱(amplitude bin)的柱状图。图13B是布置为表格的多个存储器位置的示意性说明。图13C是相应于图13B中的柱状图表格的累积的柱状图表格的说明。图14A是说明了一种方法的一个实施例的流程图，该方法用于基于在测量对话中 收集的振幅峰值Ap来确立代表性的振幅峰值。图14B是说明了一种方法的另一个实施例的流程图，所述方法用于基于在测量对话中收集的振幅峰值Ap来估计代表性的振幅峰值Apr。图15A是反映自测量产生的累积的柱状图的原理的说明。图16是分析设备的一个实施例的示意性方框图。
具体实施例方式在以下的说明中，不同实施例中类似的特征可以由相同的参考数字表示。图I示出了根据本发明的一个实施例的状态分析系统2的一个实施例的示意性方框图。参考数字4涉及具有机器6的客户位置，所述机器6具有可移动部件8。所述可移动部件可以包括轴承7和轴8，当机器在操作中时，所述轴8旋转。当所述轴旋转时，轴8或轴承7的操作状态可以响应于源自轴和/或轴承的振动而确定。还可以被称为客户部分或用户部分的客户位置4可以例如被假设为风电场(wind farm),即在某个位置处的一组风力涡轮机，或者被假设为造纸厂车间，或者其他一些具有包含可移动部件的机器的制造车间。状态分析系统2的一个实施例是在传感器10被附连在机器6的主体上的测量点12上或位置该测量点12处时可操作。虽然图I仅显示了两个测量点12，但将理解的是位置4可以包括任意数量的测量点12。图I中所示的状态分析系统2包括分析设备14，该分析设备14用于基于由传感器10传输的测量值而分析机器的状态。分析设备14具有用于双向数据交换的通信端口 16。所述通信端口 16可连接到通信网络18，例如，经由数据接口 19连接。通信网络18可以是环球因特网，同样已知为因特网。通信网络18还可以包括公共切换的电话网络。服务器计算机20被连接到通信网络18。服务器20可以包括数据库22、用户输入/输出接口 24和数据处理硬件26、以及通信端口 29。服务器计算机20位于位置28上，该位置28与客户位置4在地理上分离。服务器位置28可以在第一城市，例如瑞典首都斯德哥尔摩，而客户位置可以在另一个城市，例如德国的斯图加特或美国密歇根州的底特律。可替换地，服务器位置28可以在城镇的第一部分，而客户位置可以在相同城镇的另一个部分。服务器位置28还可以被称为供应商部分28，或供应商部分位置28。根据本发明的一个实施例，中央控制位置31包括控制计算机33，该控制计算机33具有用于审查客户位置4处的多个机器的数据处理硬件和软件。机器6可以是风力涡轮机或用于风力涡轮机中的齿轮箱。可替换地，所述机器可以包括例如在造纸厂中的机器。控制计算机33可以包括数据库22B、用户输入/输出接口 24B和数据处理硬件26B、以及通信端口 29B。中央控制位置31可以与客户位置4相距某地理距离。借助通信端口 29B，控制计算机33可以被耦接以便经由端口 16与分析设备14通信。分析设备14可以传输被部分处理的测量数据，从而允许在中央位置31处由控制计算机33执行进一步的信号处理和/或分析。供应商公司占据了供应商部分位置28。供应商公司可以出售并传输分析设备14和/或用于分析设备14中的软件。供应商公司还可以出售和传输分析软件，以便在中央控制位置31处用于控制计算机中。以下结合图4讨论这种分析软件94、105。这种分析软件94,105可以由通过所述通信网络18的传播而传输。根据系统2的一个实施例，所述设备14是便携设备，其有时可以连接到通信网络18。
根据系统2的另一个实施例，所述设备14基本连续地连接到通信网络18。因此，根据本实施例的设备14基本可以始终“在线”，可用于在控制位置31处与供应商计算机20和/或控制计算机33通信。图2A是图I中所示的状态分析系统2的一部分的一个实施例的示意性方框图。如图2A所示，状态分析系统包括用于产生测量值的传感器单元10。测量值可以依据移动，或者更精确地，依据在轴旋转时由轴承引起的振动或冲击脉冲。状态分析系统2的一个实施例是可操作在装置30被牢固地安装在机器6上的测量点上或位于该测量点处时。安装在所述测量点处的装置30可以被称为销钉30。销钉30可以包括连接耦合32，传感器单元10可移除地附连到所述连接耦合32。连接耦合32可以例如包括双头螺纹，使传感器单元能借助1/4转的旋转与所述销钉机械地接合。测量点12可以包括在机器外壳中的螺纹凹槽。销钉30可以具有突出部分，该突出部分具有螺纹，该螺纹相应于所述凹槽中的螺纹，使所述销钉能通过引入到例如螺钉的凹槽中而被牢固地附连到测量点。可替换地，测量点可以包括在机器外壳中的螺纹凹槽，并且传感器单元10可以包括相应的螺纹，使得传感器单元10可以被直接引入到所述凹槽中。可替换地，仅以绘图标记在机器外壳上标记测量点。图2A中示例性说明的机器6可以具有旋转轴，该旋转轴具有特定的轴直径dl。当使用机器6时，机器24中的轴可以转速Vl旋转。传感器单元10可以耦接到设备14，以便分析机器的状态。参考图2A，分析设备14包括用于接收由传感器10产生的测量信号或测量数据的传感器接口 40。传感器接口 40耦接到数据处理装置50，该数据处理装置50能够根据程序代码控制分析设备14的操作。数据处理装置50还耦接到存储器60，以便存储所述程序代码。根据本发明的一个实施例，传感器接口 40包括用于接收模拟信号的输入端42，所述输入端42连接到模数(A/D)转换器44，该模数转换器44的数字输出端48耦接到数据处理装置50。A/D转换器44以特定的采样频率fs采样接收到的模拟信号，从而传输具有所述特定采样频率fs的数字测量数据信号Sm，并且其中每个样本的振幅均依据在采样时刻接收到的模拟信号的振幅。
根据本发明的另一个实施例，如图2B所示，传感器接口 40包括用于接收来自冲击脉冲测量传感器的模拟信号Sea的输入端42，被耦接以接收模拟信号的状调节电路43，以及被耦接以接收来自调节电路43的被调节的模拟信号的A/D转换器44。A/D转换器44以特定的采样频率fs对接收到的被调节的模拟信号进行采样，从而传输具有所述特定的采样频率fs的数字测量数据信号Sm，并且其中每个样本的振幅均依据在采样时刻接收到的模拟信号的振幅。如果采样速率fs大于待监控的模拟信号Sea的最大频率fSEAmax的两倍，则采样定理确保带限信号(即具有最大频率的信号)能够优选地自其采样形式被重构。等于采样速率一半的频率由此成为能够被明确表示为采样信号Ssffi的最大频率的理论约束。该频率(采样速率的一半)称为采样系统的尼奎斯特频率。大于尼奎斯特频率fN的频率可以在采样信号中被观察到，但其频率是不明确的。也就是，对于非零整数B，具有频率f的频率分量不能与具有频率B * fN+f和B * fN_f的其他分量相区别。这种已知为混叠的不确定性可以通过在被转换为采样的离散表示之前对具有反混叠滤波器(通常为在尼奎斯特频率附近截断的低通滤波器)的信号进行滤波而被处理。为了提供安全裕度以便允许非理想滤波器在频率响应中具有特定斜率，采样频率可以被选择为比2更大的值。因此，根据本发明的实施例， 采样频率可以被设置为fs=k * fSEAmax其中k是具有大于2的值的因数。因此，因数k可以被选择为大于2. O的值。优选地，因数k可以被选择为2. O至
2.9之间的值，以便提供良好的安全裕度，同时避免生成不必要的多个采样值。根据一个实施例，因数k被有利地选择为使得100 * k/2为整数。根据一个实施例，因数k可以被设置为 2. 56。将 k 选择为 2. 56 使得 100 * k=256=28。根据一个实施例，数字测量数据信号Sm的采样频率fs可以被固定为特定值fs，例如 fs=102kHzo因此，当采样频率fs被固定为特定值fs时，模拟信号Sea的最大频率fSEAmax将为fSEAmax=fs/k其中fSEAmax是将在被采样的信号中进行分析的最大频率。因此，当采样频率fs被固定为特定值fs=102400Hz，并且因数k被设置为2. 56时，模拟信号Sea的最大频率fSEAmax将为fSEAmax=fs/k=102400/2. 56=40kHz因此，具有特定采样频率fs的数字测量数据信号Sm响应于所接收到的模拟测量信号Sea而生成。A/D转换器44的数字输出端48经由传感器接口 40的输出端49耦接到数据处理装置50，从而将数字测量数据信号Sm传输到数据处理装置50。传感器单元10可以包括振动变换器，所述传感器单元被构造为物理地接合测量点的连接耦合，使得机器在测量点处的振动被传递到振动变换器。根据本发明的一个实施例，传感器单元包括具有压电元件的变换器。当测量点12振动时,传感器单元10或者至少部分所述传感器单元10同样振动，并且变换器之后产生电信号，该电信号的频率和振幅分别依据测量点12的机械振动频率和振动振幅。根据本发明的一个实施例，传感器单元10是振动传感器，提供在I. 00至10000Hz的频率范围内的例如10mV/g的模拟振幅信号。这种振动传感器被设计为传输IOmV的基本相同的振幅，而无论所述振动传感器是否在1Ηζ、3Ηζ或IOHz下对Ig的加速度(9. 82m/s2)发挥作用。因此，典型的振动传感器在上至约IOkHz的指定频率范围内具有线性响应。在该频率范围内源自旋转机器部件的机械振动通常由不平衡或未对准引起。然而，当被安装在机器上时，线性响应振动传感器通常还具有依据传感器和振动源之间的物理路径的一些不同的机械谐振频率。滚柱轴承中的损坏可以使得已知为冲击脉冲的相当锋利的弹性波在到达传感器之前沿机器外罩中的物理路径行进。这种冲击脉冲通常具有宽广的频谱。滚柱轴承冲击脉冲的振幅通常低于由不平衡或未对准弓I起的振动的振幅。冲击脉冲特征(signature)的宽广的频谱使其能激活“振铃响应”或在与所述传感器相关联的谐振频率下激活谐振。因此，来自振动传感器的典型的测量信号可以具有波，该波具有图2C中所示的形式，即具有重叠的更高频率更低振幅谐振“振铃响应”的主导低频信号。
为了使能通常源自轴承损坏的冲击脉冲特征的分析，必须滤除低频分量。这可以借助高通滤波器或借助带通滤波器实现。然而，这些滤波器必须被调节使得低频信号部分被阻挡，同时使得高频信号部分通过。独立的振动传感器通常将具有与来自一个冲击脉冲信号源的物理路径相关联的一个谐振频率，以及与来自另一个冲击脉冲信号源的物理路径相关联的不同的谐振频率，如美国专利US 6053047中所述。因此，目标在于使高频信号部分通过的滤波器调节在使用振动传感器时要求独立的适应。当这种滤波器被正确调节时，产生的信号将包括冲击脉冲特征。然而，源自振动传感器的冲击脉冲特征的分析在一定程度上被以下事实削弱，即振幅响应以及谐振频率依据来自冲击脉冲信号源的独立的物理路径而固有地变化。有利地，与振动传感器相关联的这些缺陷可以通过使用冲击脉冲测量传感器而减轻。冲击脉冲测量传感器被设计和改造为提供预定的机械谐振频率，如下面进一步的详细描述。冲击脉冲测量传感器的这个特征有利地使可重复的测量导致来自冲击脉冲测量传感器的输出信号具有稳定的谐振频率，该谐振频率基本独立于冲击脉冲信号源和冲击脉冲传感器之间的物理路径。此外，不同的独立的冲击脉冲传感器相互提供谐振频率中非常小的偏差(如果有的话)。这样的有利效果是使得信号处理被简化，因为与上述使用振动传感器时的情况不同，滤波器不需要被独立地调节。此外，来自冲击脉冲传感器的振幅响应被适当地定义，使得当根据由s. P. M. Instrument AB定义的适当的测量方法执行测量时，独立的测量提供可
靠的信息。图2D说明了由冲击脉冲传感器生成的测量信号振幅，并且图2E说明了由振动传感器生成的测量信号振幅。两个传感器均被施加了相同的不具有典型的低频信号内容的机械冲击脉冲序列。如可从图2D和图2E中清楚看到的，对来自冲击脉冲测量传感器的冲击脉冲特征的谐振响应的持续时间短于对来自振动传感器的冲击脉冲特征的相应的谐振响应。冲击脉冲测量传感器的提供独特的冲击脉冲特征响应的这种特征具有的有利效果是提供了一种测量信号，从该测量信号，可以区分在短时间间隔中发生的不同的机械冲击脉冲。
根据本发明的一个实施例，所述传感器是冲击脉冲测量传感器。图3是根据本发明的一个实施例的冲击脉冲测量传感器10的简化的说明。根据该实施例，所述传感器包括具有特定质量或重量的部件110以及压电元件120。压电元件120是有些柔性的，使得其在被施加外力时能够被压缩和伸展。压电兀件120分别提供有位于相反表面上的导电层130和140。随着压电元件120压缩和伸展，其生成由导电层130和140拾取的电信号。因此，机械振动被转换为在输出端145，150上传输的模拟电测量信号SEA。压电兀件120可以位于重量110和表面160之间，所述表面160在操作期间被物理地附连到测量点12，如图3所示。冲击脉冲测量传感器10具有依据所述传感器的机械特性的谐振频率，所述特性例如为重量部件Iio的质量m和压电元件120的弹力。因此，压电元件具有弹性和弹簧常数k。所述传感器的机械谐振频率fKM由此还依据质量m和弹簧常数k。根据本发明的一个实施例，所述传感器的机械谐振频率fM可以由以下方程确定 fffl=l/(2 3i) V (k/m)(方程 I)根据另一个实施例，冲击脉冲测量传感器10的实际的机械谐振频率还可以依据其他因素，例如传感器10附连到机器6的主体的类型。谐振冲击脉冲测量传感器10由此特别敏感于具有机械谐振频率fM的频率或在该频率附近的振动。冲击脉冲测量传感器10可以被设计为使得机械谐振频率fKM大约在28kHz到37kHz的范围中。根据另一个实施例，机械谐振频率fKM大约在30kHz到35kHz的范围中。因此，模拟电测量信号具有可以在频谱上变化的电振幅。为了描述理论背景的目的，可以假设如果冲击脉冲测量传感器10被施加在从例如IHz到例如200000kHz的全部频率中具有相等振幅的机械振动，则来自冲击脉冲测量传感器的模拟信号Sea的振幅将在机械谐振频率fKM下具有最大值，这是由于所述传感器在被以该频率“推进”时将产生谐振。参考图2B，调节电路43接收模拟信号SEA。调节电路43可以被设计为阻抗适应电路，该阻抗适应电路被设计为适应从传感器终端145、150看到的A/D转换器的输入阻抗，使得将发生最优信号传递。因此，调节电路43可以操作为适应从传感器终端145、150看到的输入阻抗Zin，使得最大电功率被传输到A/D转换器44。根据调节电路43的一个实施例，模拟信号Sea被馈送到变压器的初级线圈，而被调节的模拟信号通过变压器的次级线圈传输。所述初级线圈具有nl匝，而所述次级线圈具有n2匝，比率为nl/n2=n12。因此，A/D转换器44被耦接以从调节电路43接收被调节的模拟信号。A/D转换器44具有输入阻抗Z44,而当调节电路43被耦接在传感器终端145、150和A/D转换器44的输入终端之间时，从传感器终端145、150看到的A/D转换器的输入阻抗将是(nl/n2)2 Z44。A/D转换器44以特定的采样频率fs对接收到的被调节的模拟信号进行采样，从而传输具有所述特定采样频率fs的数字测量数据信号Sm，并且其中每个样本的振幅均依据在采样时刻接收到的模拟信号的振幅。根据本发明的一个实施例，数字测量数据信号Sm被传输到用于数字信号处理的装置180 (见图5)。根据本发明的一个实施例，用于数字信号处理的装置180包括数据处理器50和程序代码，所述程序代码用于使数据处理器50执行数字信号处理。根据本发明的一个实施例，所述处理器50被实现为数字信号处理器。所述数字信号处理器还可以被称为DSP。参考图2A，数据处理装置50被耦接到存储器60以存储所述程序代码。所述程序存储器60优选为非易失性存储器。存储器60可以是读/写存储器，即使能从存储器读取数据并且将新的数据写入存储器60。根据一个实施例，程序存储器60被实现为闪存存储器。程序存储器60可以包括用于存储第一组程序代码80的第一存储器区70，所述第一组程序代码80可被执行以控制分析设备14执行基本操作(图2A和图4)。所述程序存储器还可以包括用于存储第二组程序代码94的第二存储器区90。在第二存储器区90中的所述第二组程序代码94可以包括用于使分析设备处理检测到的一个或更多个信号的程序代码，从而生成预处理的信号或一组预处理的信号。存储器60还可以包括用于存储第三组程序代码104的第三存储器区100。第三存储器区100中的第三组程序代码104可以包括用于使分析设备执行被选择的分析功能105的程序代码。当分析功能被执行时，其可以使分析设备在用户界面106上呈现相应的分析结果，或在端口 16上传输分析结果(见图I、图2A和图7)。
数据处理装置50还被耦接到用于数据存储的读/写存储器52。此外，数据处理装置50可以耦接到分析设备通信接口 54。分析设备通信接口 54提供与测量点通信接口 56的双向通信，所述测量点通信接口 56可附连在机器上的测量点上，可附连在所述测量点处或者可附连在所述测量点附近。测量点12可以包括连接耦合32、可读和可写信息载体58以及测量点通信接口56。可写信息载体58和测量点通信接口 56可以被提供在置于销钉30附近的分离的装置59中，如图2所示。可替换地，可写信息载体58和测量点通信接口 56可以被提供在销钉30中。这在专利WO 98/01831中被更详细地说明，该专利的内容作为参考并入本文。系统2被布置为允许在测量点通信接口 56和分析设备通信接口 54之间进行双向通信。测量点通信接口 56和分析设备通信接口 54优选构造为允许无线通信。根据一个实施例，所述测量点通信接口和所述分析设备通信接口被构造为通过射频(RF)信号彼此通信。本实施例包括在测量点通信接口 56中的天线和在分析设备通信接口 54中的另一个天线。图4是存储器60及其内容物的一个实施例的简化图示。该简化图示旨在传达对在存储器60中存储不同程序功能的大意的理解，而不是程序在实际的存储器电路中存储的方式所必须的正确的技术教导。第一存储器区70存储用于控制分析设备14以执行基本操作的程序代码。虽然图4中的简化图示显示了伪代码，但将理解的是程序代码80可以由机器代码构成，或者由能够由数据处理装置50 (图2A)执行或解释的任意水平的程序代码构成。如图4所示，第二存储器区90存储第二组程序代码94。当在数据处理装置50上运行时，区90中的程序代码94将使分析设备14执行某功能，例如数字信号处理功能。所述功能可以包括数字测量数据信号Ssffi的高级的数学处理。根据本发明的实施例，程序代码94适于使处理器装置50执行信号处理功能，该功能在本文件中结合图5、6、9、10、11A、11B、12A、12B、13A-C、14A、14B、15A 和 / 或图 16 进行说明。如以上结合图I所述，用于控制分析设备的功能的计算机程序可以从服务器计算机20下载。这意味着被下载的程序通过通信网络18传输。这可以通过将载体调制为通过通信网络18而承载程序来完成。因此，被下载的程序可以被加载到数字存储器中，例如存储器60 (见图2A和图4)。因此，可以经由通信端口接收信号处理程序94和/或分析功能程序104、105，例如端口 16 (图I和2A)，从而加载所述信号处理程序94和/或分析功能程序104、105到存储器60中。类似地，可以经由通信端口 29B (图I)接收信号处理程序94和/或分析功能程序104，105，从而将所述信号处理程序94和/或分析功能程序104、105加载到计算机26B或数据库22B中的程序存储器位置。本发明的一个方面涉及一种计算机程序产品，例如可加载到设备的数字存储器中的程序代码装置94和/或程序代码装置104，105。所述计算机程序产品包括软件代码部分，当所述产品在用于分析机器状态的设备的数据处理单元50上运行时，该软件代码部分用于执行信号处理方法和/或分析功能。术语“在数据处理单元上运行”意味着计算机程序以及数据处理单元实施在本文件中说明的类型的方法。词语“计算机程序产品，可加载到状态分析设备的数字存储器中”意味着计算机程序可以被引入状态分析设备的数字存储器中，从而获得状态分析设备，该状态分析设备被 编程为能够或适于实施上述类型的方法。术语“加载到状态分析设备的数字存储器中”意味着以此方式编程的状态分析设备能够或适于实施上述类型的方法。上述计算机程序产品还可以被加载到计算机可读介质上，例如⑶或DVD。这种计算机可读介质可以用于将程序传输到客户。根据分析设备14(图2A)的一个实施例,该分析设备14包括用户输入接口 102,由此操作者可以与分析设备14相互作用。根据一个实施例，用户输入接口 102包括一组按钮104。分析设备14的一个实施例包括用户输出接口 106。用户输出接口可以包括显示单元106。数据处理装置50在运行提供在基本程序代码80中的基本程序功能时，被提供用于借助用户输入接口 102和显示单元106的用户交互。所述一组按钮104可以被局限为少量按钮，例如五个按钮，如图2A所示。中央按钮107可以用于ENTER或SELECT功能，而其他更多的外围设备按钮可以用于在显示器106上移动游标。以此方式，将理解的是符号和文本可以经由用户接口被输入到设备14中。显示单元106可以例如显示多个符号，例如字母表中的字母，而游标可在显示器上移动以响应用户输入，从而允许用户输入信息。图5是在具有机器6的客户位置4处的分析设备14的一个实施例的示意性方框图，所述机器6具有可移动轴8。可以是冲击脉冲测量传感器的传感器10被显示为附连到机器6的主体，从而拾取机械振动,并且将指示检测到的机械振动的模拟测量信号Sea传输到传感器接口 40。传感器接口 40可以如结合图2A或2B所示那样设计。传感器接口 40将数字测量数据信号Sm传输到用于数字信号处理的装置180。数字测量数据信号Sm具有采样频率fs，并且每个样本的振幅值依据在采样时刻接收到的模拟测量信号Sea的振幅。根据一个实施例，数字测量数据信号Sm的采样频率fs可以被固定为特定值fs，例如fs=102400Hz。采样频率fs可以通过由时钟190传输的时钟信号控制，如图5所示。所述时钟信号还可以被传输到用于数字信号处理的装置180。所述用于数字信号处理的装置180可以响应于接收到的数字测量数据信号Sm、时钟信号以及采样频率fs和时钟信号之间的关系而产生关于接收到的数字测量数据信号Ssffi的持续时间的信息，这是因为两个相继的样本值之间的持续时间等于Ts=l/fs。
根据本发明的实施例，所述用于数字信号处理的装置180包括用于执行数字测量数据信号Ssffi的预处理的预处理器200，从而在输出端210上传输预处理的数字信号SMP。所述输出端210耦接到评估器230的输入端220。评估器230适于评估预处理的数字信号Ssrop，从而将评估的结果传输到用户界面106。可替换地，评估的结果可以被传输到通信端口16，从而使能传送所述结果，例如用以控制在控制站点31处的计算机33 (见图I)。根据本发明的一个实施例，结合用于数字信号处理的装置180、预处理器200和评估器230中的功能块说明的功能可以被实现为结合上述图4中的存储器块90和100所述的计算机程序代码94和/或104。用户可以仅要求一些基本的监控功能，用于检测机器的状态是正常还是异常。在检测出异常状态后，用户可以通知指定的专业维修人员来确立问题的精确性质，并且执行必要的维修工作。所述专业维修人员通常需要并使用广泛的评估功能，从而使其可以确立异常的机器状态的性质和/或原因。因此，分析设备14的不同用户可以形成对所述设备的功能的非常不同的需求。术语状态监控功能在本文件中被用作用于检测机器的状态是正常、部分恶化还是异常的功能。术语状态监控功能还包括评估功能，该评估功能使其可以确 立异常机器状态的性质和/或原因。机器状态监控功能的示例状态监控功能F1、F2…Fn包括的功能例如为振动分析、冲击脉冲测量、峰值水平分析、冲击脉冲测量数据的频谱分析、振动测量数据的快速傅立叶变换、用户界面上的状态数据的图形表示、将状态数据存储在所述机器上的可写信息中、将状态数据存储在所述设备中的可写信息载体中、转速测量、不平衡检测和未对准检测。根据一个实施例，设备14包括以下功能Fl=振动分析；F2=冲击脉冲测量；F3=峰值水平分析；F4=冲击脉冲测量数据的频谱分析；F5=振动测量数据的快速傅立叶变换；F6=用户界面上的状态数据的图形表示；F7=将状态数据存储在所述机器上的可写信息中；F8=将状态数据存储在所述设备中的可写信息载体52中；F9=转速测量；FlO=不平衡检测；Fll=未对准检测；F12=从所述机器上的可写信息载体58检索状态数据；F13=执行峰值水平分析F3并且执行功能F12 “从所述机器上的可写信息载体58检索状态数据”，从而基于当前的峰值水平数据和历史的峰值水平数据来使能比较或走势；F14=从所述机器上的可写信息载体58检索识别数据。功能F7 “将状态数据存储在所述机器上的可写信息中”以及F13振动分析和状态数据的检索在WO 98/01831中被更详细地说明，其内容作为参考并入本文。峰值水平分析F3可以基于由包络器(enveloper) 250传输的被包围的时域信号Senv执行。信号Senv还被称为Smdp。峰值水平分析F3适于为了确立最大振幅水平的目的监控针对峰值监控周期Ppm的持续时间的信号。峰值振幅可以指示被监控轴承中的油膜厚度。因此，检测到的峰值振幅可以指示滚动界面中的金属表面之间的间距。油膜厚度可以依据润滑剂供应和/或轴的对准。此夕卜，油膜厚度可以依据轴上的负载，即依据将金属表面按压在一起的力，所述金属表面是例如轴承的金属表面和轴的金属表面。实际检测到的最大振幅水平的值还可以依据轴承表面的机械状态，即轴承装配的状态。因此，检测到的最大振幅水平的值可以依据滚动界面中的金属表面的粗糙度和/或滚动界面中的金属表面的损坏程度。检测到的最大振幅水平的值还可以依据轴承装配中的松散微粒的存在。
图6A说明了根据本发明的一个实施例的预处理器200的一个实施例的示意性方框图。在本实施例中，数字测量数据信号Sm耦接到数字带通滤波器240，该数字带通滤波器240具有下截断频率4。、上截断频率fue和所述上截断频率和下截断频率之间的通频带带宽。来自数字带通滤波器240的输出被连接到数字包络器250。根据本发明的一个实施例，来自包络器250的信号输出被传输到输出端260。预处理器200的输出端260被耦接到数字信号处理装置180的输出端210，以便传输到评估器230的输入端220。数字带通滤波器240的上截断频率和下截断频率可以被选择为使得在谐振频率 下用于所述传感器的信号Sm的频率分量处于通频带带宽中。如上所述，通过所述传感
器获得机械振动的振幅，所述传感器在谐振频率下机械谐振。因此，模拟测量信号Sea反映了谐振频率fKM处和谐振频率fM附近的振动的被放大的值。因此，根据图6中的实施例的带通滤波器有利地抑制了谐振频率fKM以下和谐振频率fKM以上的频率处的信号，从而进一步增强了谐振频率fKM处的测量信号的分量。此外，数字带通滤波器240有利地进一步减小了固有地包括在测量信号中的噪声，这是由于低于下截断频率fM和高于上截断频率的任意噪声分量同样可以被消除或降低。因此，当使用具有机械谐振频率fKM的谐振冲击脉冲测量传感器10 (所述机械谐振频率fKM在从最低谐振频率值到最高谐振频率值f·的范围内)时，数字带通滤波器240可以被设计为具有下截断频率并且上截断频率fuc=f腳。根据一个实施例，下截断频率fLc=fML=28kHz,而上截断频率 ·υε= ·ΚΜυ=371 Ηζ。根据另一个实施例，机械谐振频率fM在从30kHz到35kHz的范围内的某处，并且数字带通滤波器240之后可以被设计为具有下截断频率f^=30kHz，并且上截断频率fuc=35kHz0根据另一个实施例，数字带通滤波器240可以被设计为具有小于最小谐振频率值fffl的下截断频率fV。，以及大于最大谐振频率值ffflU的上截断频率fue。例如，机械谐振频率fM可以是在从30kHz到35kHz范围内的频率，而数字带通滤波器240之后可以被设计为具有下截断频率f^=17kHz，并且上截断频率fue=36kHz。因此，数字带通滤波器240可以传输通频带数字测量数据信号SF，其有利地具有低带外噪声内容并且反映了通频带中的机械振动。所述通频带数字测量数据信号Sf可以被传输到包络器250。
因此，数字包络器250接收通频带数字测量数据信号Sf，其可以反映具有正和负振幅的信号。参考图6A，接收到的信号通过数字整流器270整流，并且被整流的信号可以由任意的低通滤波器280滤波，从而产生数字包络信号SENV。因此，信号Senv是包络信号的数字表示，所述包络信号响应于被滤波的测量数据信号Sf而产生。根据本发明的一些实施例，任意的低通滤波器280可以被去除。根据本发明的图6A的实施例，信号Senv被传输到预处理器200的输出端260。因此，根据本发明的一个实施例，在输出端210 (图5)上传输的预处理的数字信号Smp是数字
包络信号Senv。然而用于响应于测量信号生成包络信号的现有技术的模拟装置应用了模拟整流器，该模拟整流器固有地导致在产生的信号中引入的偏置误差，数字包络器250将有利地产生不具有任何偏置误差的精确的校正。因此，数字包络信号Senv将具有良好的信噪比，这是由于在数字带通滤波器240的通频带中的在谐振频率处被机械谐振的传感器导致高信 号振幅，并且在数字域中执行的信号处理消除了噪声的加入，并且消除了偏置误差的加入。参考图5,预处理的数字信号Smdp被传输到评估器230的输入端220。根据另一个实施例，滤波器240是具有截断频率的高通滤波器。本实施例通过将带通滤波器替换为高通滤波器240而简化了设计，由此将低通滤波留给了下游的另一个低通滤波器，例如低通滤波器280。高通滤波器240的截断频率被选择为近似谐振冲击脉冲测量传感器10的最低期望的机械谐振频率值的值。当机械谐振频率位于从30kHz到35kHz的范围内的某处时，高通滤波器240可以被设计为具有下截断频率f^=30kHz。高通滤波的信号之后被传送到整流器270以及低通滤波器280。根据一个实施例，应该可以使用具有在从20kHz到35kHz的范围内的某处的谐振频率的传感器10。为了获得所述传感器，高通滤波器240可以被设计为具有下截断频率fLC=20kHzo图6B说明了一个实施例，根据该实施例，数字带通滤波器240将被滤波的信号Sf传输到数字整流器270，并且整流器270直接将被整流的信号Sk传输到状态分析器290 (结合图6B参见图7)。图7说明了评估器230 (同样见图5)的一个实施例。评估器230的图7中的实施例包括适于接收预处理的数字信号Ssrop的状态分析器290，所述预处理的数字信号Ssrop指示机器6的状态。状态分析器290可以被控制以通过在控制输入端300上传输的所选择的信号来执行所选择的状态分析功能105。状态分析功能105的示例被示意性地显示为图7中的箱体。在控制输入端300上传输的所述所选择的信号可以通过与用户接口 102相互作用的用户来生成。如上所述，分析设备14可以包括峰值水平分析功能F3，105 (见图4和图7)。根据本发明的一个实施例，峰值水平分析功能可以由状态分析器290响应于经由控制输入端300的激励而执行。响应于峰值水平分析激励信号，分析器290将启动峰值水平分析器400 (见图7)，并且数字测量信号Ssrop将被传送到峰值水平分析器400的输入端。峰值水平分析器400适于为了确立指示被监控的部件的机械状态的最大振幅水平Apk的目的而监控针对峰值监控时间Tpm的持续时间的信号，所监控的部件即轴承7和/或轴8。最大振幅水平Apr还可以被称为代表性的峰值振幅APK。
如上所述，当峰值振幅值源自被监控的机器中的机械振动时，在测量信号中检测到的峰值振幅可以指示机器的状态。当轴承装配被监控时，峰值振幅值可以指示轴承装配的状态。事实上，峰值振幅值可以指示被监控的轴承中的油膜厚度。因此，检测到的峰值振幅可以指示滚动界面中的金属表面之间的间距。所述油膜厚度可以依据润滑剂供应和/或轴的对准。此外，所述油膜厚度可以依据轴上的负载，即依据将金属表面按压在一起的力，所述金属表面是例如轴承的金属表面和轴的金属表面。实际检测到的最大振幅水平的值还可以依据轴承表面的机械状态。然而，基于检测到的峰值振幅值而正确指示旋转部件的状态的能力要求检测到的峰值振幅值真正源自旋转部件。在例如造纸厂等工厂中的机器可以被施加来自工具或其他机械的机械碰撞，所述机械碰撞可以弓I起被监控的机器中的机械振动或冲击波。因此，数字测量信号中的峰值振幅水平可以由所述机器的环境引起，在此情况下，在数字测量信号中检测到的实际的最大振幅值可以不对被监控的机器部件8的状态产生任何影响。为了本文件的目的，在数字测量信号中的这种峰值振幅水平被视为噪声，所述峰值振幅水平不依据被监控的部件8的机械状态。此外，在所述传感器的环境中的电场或在状态分析系统的导体附近的电场可以干扰，从而在测量信号中产生峰值电压振幅。这种峰值电压振幅还可以 被视为噪声。本发明人意识到在特定机器的机械振动中存在特别高的噪声水平，并且这种噪声水平阻碍对机器损坏的检测。因此，对于一些类型的机器，用于预防性状态监控的常规方法未能提供对即将到来的恶化状态的足够早和/或可靠的报警。本发明人断定可能存在机械振动vm，该机械振动Vm指示在这种机器中的恶化的状态，但用于正确检测这种振动的常规方法至今可能仍不足够。本发明人还意识到在用于预防性状态监控的常规方法未能提供对即将到来的恶化状态的足够可靠的报警的机器类型中存在具有缓慢旋转的部件的机器。意识到一些机器的机械振动中的特别高的噪声水平阻碍对机器损坏的检测之后，本发明人提出了一种使能信号峰值振幅水平的更可靠的检测的方法，所述信号峰值振幅水平指示被监控的机器6的旋转部件8的初始损坏。然而，测试指示出即便在具有非常小噪声或者没有噪声的实验室环境中，旋转部件的检测到的峰值水平通常是变化的，即旋转轴的每转不产生相同的峰值水平。在认真研究了这种振幅水平后，本发明人断定源自被监控的旋转部件的旋转的振幅水平密切地服从正态分布，还被称为高斯分布；并且需要记录源自旋转部件的多转的振幅水平，以便检测相关真峰值，该相关真峰值可以用于精确地确定被监控的旋转部件的状态。在本文中，应该注意到正态分布是一种概率分布，其说明了密集在均值附近的数据。相关联的概率密度函数的图示是钟形的，在均值处具有峰值，并且已知为高斯分布或钟形曲线。图8是整流信号Sk的示意图，所述整流信号Sk可以由整流器270 (图6B)传输到峰值分析器400 (图7)。图5结合图6B和图7提供了分析设备的一个实施例的纵览。峰值水平分析F3 (见图7和图4)适于为了确立相关最大振幅水平的目的而监控针对峰值监控周期Tpm的信号。在图8说明的示例中，监控周期Tpm相应于被监控的旋转部件的14转。被监控的旋转部件的单转由图8中的参考标记405指示。因此，通过根据被监控的旋转部件的多转而不是根据特定的时间周期来定义监控周期TPM，提高了分析的质量。更精确地，本发明人意识到当在测量期间相对于被监控的可旋转部件的转数R看到检测到的峰值Ap的数量时，可以应用统计方法，从而实现产生的振幅峰值的提闻的质量。本发明人意识到如果检测到的振幅峰值Ap的分布类似高斯分布，则可以断定轴的一转可以导致与相同轴的另一转不同的振幅峰值的集合。所述方法的一个实施例包括以下步骤依据源自所述部件的旋转的机械振动而接收第一数字信号；分析所述第一数字信号，从而在有限时间周期Tpm期间检测振幅峰值AP，所述有限 时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数R。所述特定转数R应该相应于所监控的可旋转部件的大于一次的旋转。所述方法进一步包括定义多个Nk振幅范围Ra ；将所检测到的振幅峰值Ap分类为相应的振幅范围Ra，从而反映在所述多个振幅范围内发生的N个检测到的振幅峰值AP。图9说明了自测量产生的柱状图，其中测量时间周期Tpm相应于被监控的可旋转部件在不具有任何噪声的实验室状态下的14(R=14)转，即显示的黑点中的每一个相应于一个检测到的振幅峰值AP。因此，“特定转数”是R=14. O转，并且有限时间周期Tpm是被监控的部件8旋转14转所用的时间。被监控的部件8可以是轴。因此，根据本发明的实施例，测量时间周期Tpm可以依据可旋转部件的转速，使得当被监控的旋转部件以更慢的速度旋转时，测量时间周期Tpm将更长，并且当被监控的旋转部件以更高的速度旋转时，测量时间周期Tpm将更短。基于在被监控的部件的R=14次完全旋转期间进行测量的事实，并且假设每转检测到一次最高振幅峰值，则可以从图9中看到最顶部的十四(14)个检测到的振幅值变化很小，最大振幅由参考标记410表示,并且第14大的振幅范围由参考标记420表示。因此,通过图9，可以确定在一转期间检测到的振幅峰值Ap通常不同于在另一转期间检测到的振幅峰值。换句话说，如果在单转期间完成了测量，则相同轴的多个单转测量将导致检测到的峰值的相当大的变化。本发明人意识到可期望实现在应该提供可重复的结果的意义上是可靠的测量过程。因此，当所述测量过程重复地在相同旋转部件上执行使得在测量中产生的多个监控周期TPM1、TPM2、TPM3> TPM4、Tpm5产生在紧邻的时间连续中产生的多个代表性的振幅峰值APK1、APK2、Ape3> Ape4的形式，之后可期望这些多个代表性的振幅峰值Apki、Apk2、Apk3、Apk4具有基本相同的数值。用于峰值检测的有限时间周期通过执行在具有非常小噪声或者没有噪声的实验室环境中的多次测试测量，本发明人断定可期望在相应于一些转数R的有限时间周期Tpm期间监控旋转部件，以便检测真振幅峰值APT，其表示被监控的部件的机械状态，所监控的部件即轴承7和/或轴8。在本文中，真振幅峰值Apt在真正源自由被监控的部件中的金属表面之间的相对移动而非源自任意噪声或分布引起的机械振动Vsffi的意义上是真，所述金属表面例如为轴承滚珠和内环表面。有效地，用于参数R的值的选择是需要认真估量的问题，这是由于在单转，即R=I期间的监控可能导致过低的振幅峰值APT，由此可能不足以指示被监控的旋转部件的机械状态。另一方面，如果旋转部件被监控极长时间，所述极长时间接近统计学方面中的无穷，则检测到的振幅峰值Apt将缓慢地增大到无限，这在现实中意味着在极长的操作周期之后，与轴承装配相关联的旋转部件将破裂。因此，本发明人断定需要寻找用于参数R的平衡值，从而在一方面具有足够高的R值以检测真振幅峰值Apt，其表示被监控的部件的机械状态，同时另一方面，具有足够低的R值，从而保持测量时间周期Tpm的持续时间为合理的有限持续时间。基于在基本无噪声状态中的多次测试测量，本发明人断定可期望在相应于所述可旋转部件的特定转数R的有限时间周期Tpm期间监控旋转部件；所述特定转数R相应于所监控的可旋转部件的至少8 (R=8)转，从而实际上检测指示被监控的部件的机械状态的真振幅峰值APT。基于这些测试测量，本发明人断定在相应于所监控的可旋转部件的至少10(R=IO)转的有限时间周期Tpm期间监控旋转部件获得更精确的真振幅峰值ΑΡτ，即更精确地指示被监控的部件的机械状态的真振幅峰值APT。该结论是基于一些测试得到的，所述测试指示监控时间周期Tpm在无噪声环境中进一步增大为大于10 (R=IO)转的有限持续时间可 以引起对更大的真振幅峰值Apt的检测，但检测到的真振幅峰值Apt在增大的监控时间周期Tpm中的增量是较小的。当在相应于被监控的部件的R= 14次完全旋转的时间周期Tpm期间测量和收集振幅峰值AP，并且此后在柱状图中组织振幅峰值Ap时，如图9所示，被分类为针对检测到的第14大振幅的振幅水平420的所述振幅峰值Ap是非常稳定的。可以从图9中的柱状图看出，在振幅范围420处检测到四个振幅峰值。因此，稳定的测量值，即在相同旋转部件上执行多次测量时重复提供的基本相同的振幅峰值可以通过关注第R大的振幅而获得，其中R是表示在峰值水平监控时间Tpm期间由被监控的部件执行的转数的数字。因此，本发明的一个实施例包括一种用于分析机器状态的设备的操作方法，所述机器具有以转速fKOT旋转的部件，所述方法包括以下步骤接收依据源自所述部件的旋转的机械振动的第一数字信号SM、SE,Sf ；分析所述第一数字信号，从而在有限时间周期Tpm期间检测振幅峰值，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数R ;所述特定转数R相应于所监控的可旋转部件的大于一次的旋转；将所检测到的振幅峰值Ap分类到相应的振幅范围中，从而反映在多个乂振幅范围内发生的N个检测到的振幅峰值Ap ；依据所分类的振幅峰值Ap和所述特定转数R来估计代表性的振幅峰值APK。根据有利的实施例，所述估计包括选择第R大的振幅以作为所述代表性的振幅峰
Apr。减小或消除噪声图10说明了自测量产生的柱状图，其中峰值水平监控时间Tpm相应于被监控的可旋转部件的十四(14)转。图10的柱状图是实验的结果，其中两个非常高的振幅机械干扰430,440在峰值水平监控时间Tpm期间生成。图8中还说明了相应于两个非常高的振幅机械干扰430、440的两个信号峰值。将理解的是两个高振幅机械干扰430、440不是由被监控的旋转部件中的任何损坏引起的。因此，两个高振幅机械干扰430、440被视为噪声。实验和多数测量指示出当监控具有以某转速旋转的部件的机器时，源自初始损坏的最大振幅峰值是与预测性维护的目的非常相关的振幅值。然而，由于并非在被监控的轴每旋转一个完全旋转时均出现最大振幅峰值，因此必要的是在允许多转的持续时间中监控可旋转部件。然而，不幸的是，在现实情况中，较长的测量时间通常增大了测量信号中的噪声水平。在工业环境中，例如造纸厂中，在被监控的机器附近的其他机器可能时常引起机械振动或冲击脉冲，并且测量时间越长，这种外部机械振动引起检测到的最大振幅峰值水平的风险越大。由于这些原因，意图提供可靠并且可重复获得的代表性振幅峰值的测量过程需要满足对立的要求一方面，涉及在足够长的时间上的测量以通过所监控的旋转部件的多转而收集振幅峰值，从而收集振幅峰值，该振幅峰值代表由被监控的旋转部件的状态引起的最大振幅峰值，同时另一方面，避免要求这种长时间的测量过程，其中由例如工业环境中的其他机器 引起的噪声使测量结果恶化。根据本发明的一个实施例，第R大的振幅被选择为代表性的振幅峰值APK。本实施例有利地使得减小或消除了大振幅噪声对产生的代表性的振幅峰值Apk的影响。该有利效果通过研究和比较图9和图10而被理解。图9和图10中的柱状图均说明了自测量持续时间周期Trii产生的柱状图，所述测量持续时间周期Trii相应于所述可旋转部件的特定转数R=14。图9说明了自不具有任何噪声的测量产生的柱状图，然而图10说明了自在测量期间引入大振幅噪声的另一个测量产生的柱状图。将第R大的振幅选择为代表性的振幅峰值Apk导致可重复的结果，即便在被施加噪声时亦是如此。因此，当所述测量过程在相同的旋转部件上重复地执行使得多个监控周期TPM1、TPM2、TPM3、TPM4、Tpm5产生具有在相邻时间连续中产生的多个代表性的振幅峰值APK1、Ape2, Ape3, Ape4的形式的测量结果时，并且当第R个最大振幅被选择为代表性的振幅峰值APR并且测量持续时间周期TPM1、TPM2、TPM3、TPM4、Tpm5相应于所述可旋转部件的R转时，这些多个代表性的振幅峰值Apki、Apk2、Apk3、Apk4具有基本相同的数值。在图9和图10的两种情况下，从右手侧开始并且识别第14大振幅值导致基本相同的振幅水平。因此，第R大振幅值的振幅水平可以有利地被选择为根据一个实施例的代表性的振幅峰值Ara。然而，高斯函数或钟形曲线的实质是使得低振幅值的频率实际上可以告诉我们关于不是该频率的最大振幅峰值的振幅的一些情况。根据本发明的一个方面，所述方法包括依据所分类的振幅峰值(Ap)和所述特定转数(R)估计代表性的振幅峰值(APK)。根据一个实施例，所述估计步骤包括产生累积的柱状图。设置用于执行峰值水平分析的分析设备图IlA是说明了一种方法的一个实施例的流程图，该方法操作设备14从而将其设置为执行峰值水平状态分析。根据图IlA所述的方法可以在分析功能F3 (见图4和图7)的一个实施例在处理器50 (见图2A)上运行时执行。在步骤SlO中，设置参数值R，并且在另一个可选步骤S20中，可以设置参数η。根据一个实施例，所述参数值R和η分别可以结合所述制造或结合测量设备14的传输而被设置。因此，参数值R和η可以由设备14的制造商预置，并且这些值可以存储在非易失性存储器52中或非易失性存储器60中(见图2A)。可替换地，所述参数值R和η可以在执行测量对话之前由设备14的用户设置。可以由用户借助结合图2Α所述的用户接口 102、107来设置所述参数值R和η。测量和数据收集的方法图IlB是说明了一种方法的一个实施例的流程图，该方法操作设备14以执行峰值水平状态分析。根据图IlB所述的方法可以在分析函数F3的一个实施例(见图4和图7)在处理器50 (见图2Α)上运行时执行。在步骤S50中，读取当前的速度值fKOT，并且存储在数据存储器52中。当被监控的部件8以恒定转速旋转时，所述速度值fKQT可以通过用户经由用户接口 102 (图2A)而输入。当被监控的部件的转速fKOT可用时，速度检测器450 (见图I和图5)可以被提供以传输指示轴8的转速fKOT的信号。轴8的转速fK()T可以依据每秒的旋转(即赫兹(Hz))而提供 到用于数字信号处理的装置180的输入端460 (见图5)，使得当运行所述程序以执行振幅峰值分析功能时，所述转速fKOT可以由处理器50使用(见图2A)。在步骤S60中，执行用于测量对话步骤S70的额外的准备。步骤S60的准备可以包括准备用于待收集的数据的适当的表格470。图13B是布置为表格470并且适于存储待收集的数据的多个存储器位置的示意图。所述表格470可以存储在存储器52中(图2A)或处理器50内部的存储器中。图13A说明了具有多个振幅箱500的柱状图，每个振幅箱均由参考标记rl_r750独立地标记，每个振幅箱ι·Ρ··Γ750表示振幅水平Α,。虽然图13示出了 750 (七百五十)个振幅箱，但其仅是一个示例性数值。振幅箱的数量可以在步骤S60 (图11Β)中由用户经由用户接口 102 (图2Α)设置为适当的数目。图13Α可与图10相比较，两幅图均说明了沿一个轴480的多个振幅箱，并且说明了沿另一个轴490出现的检测到的振幅峰值。然而，在图13Α的说明中，在柱状图中未绘制出数值。所述振幅轴480可以具有特定的分辨率，其还可以由用户经由用户接口 102设置。可替换地，可以预置振幅轴480的分辨率。根据一个实施例，振幅轴480的分辨率可以被设置为O. 2dB，并且被记录的振幅可以横跨从最小振幅Art=-50 dB至最大振幅值Art5Q=+100dB的跨度。参考图13B,说明的表格是图13A中所不的柱状图的表不,具有振幅箱500,其通过参考标记rl-r750被独立地标记，每个振幅箱ι^··Γ750表示振幅水平K。表格470还包括用于振幅值4的存储器位置510，以及用于反映所述发生的变量Nr的存储器位置520。箱rl与振幅值Art相关联并且与用于变量Nrt的存储器位置相关联，所述存储器位置用于存储表示振幅Art被检测到的次数的值。在步骤S60 (图11B)中，在测量对话S70开始之前，全部发生率变量Nrt至Ν,75(ι可以被设置为零(O)。此后，测量对话S70可以开始。测量对话S70可以包括依据源自所述部件的旋转的机械振动(见图6B和图7)而
接收第一数字信号SK、Smp ；以及分析所述第一数字信号SK、Smp,从而在有限时间周期Tpm期间检测振幅峰值AP，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件8的特定转数R ;所述特定转数R相应于所监控的可旋转部件的大于一次的旋转；以及将所检测到的振幅峰值Ap分类到相应的振幅范围500中，从而反映所述多个振幅范围500 (见图13B)内发生的N个检测到的振幅峰值AP。如上所述，依据旋转部件的转数控制测量对话的持续时间，使得旋转部件旋转至少R转。图IlB中的步骤S80表示由此控制有限时间周期Trii的持续时间的步骤。旋转计数器可以被提供以监控信号fKOT，从而确定测量对话在有限时间周期Tftl的持续时间中继续，相应于所述可旋转部件8的特定转数R。可替换地，检测器450可以生成指示转数的信号，并且测量的持续时间可以依据可旋转部件8的转数被唯一地控制，而与时间无关。可替换地，依据由时钟190 (图5)提供的时间信息与由检测器450传输的转速信息fKQT的结合而控制测量对话的持续时间Trii，使得持续时间Tftl适于确保针对期望的旋转量η * R执行所述监控。在这种关系中，注意到R是大于一的正数，而η是等于一(I)或大于一(I)的正数。参数R可以是整数，但其可以可替代地为小数。所述参数η可以是整数，但其可以可替代地为小数。在以上图8所示的示例中，参数R=14并且参数n=l。在步骤S90 (图11B)中，基于在测量对话S70中收集的振幅峰值Ap而确立代表性的振幅峰值APK。 图12A是说明了一种方法的一个实施例的流程图，该方法执行步骤S70，从而执行峰值水平测量对话。在步骤SlOO中，由峰值水平分析器400(见图7)接收依据机械振动的数字信号SK、Ssffipo当检测到信号峰值时(步骤S110)，检测到的峰值的振幅峰值被测量(步骤S120)，并且还被称为振幅范围箱的相应的振幅范围^在步骤S130中被识别(结合图13B参见图12A)。在步骤S140中，由一个单元增大相应的发生率计数器值Nh，从而反映所述振幅范围箱^中的峰值检测。此后，图IlB中的步骤S80被执行，从而确定测量对话是完成还是应该继续。如果继续，则步骤S100-S140被重复，即再次执行图11中的步骤S70。当步骤S80确定测量对话完成时，基于在测量对话S70中收集的振幅峰值Ap而确立代表性的振幅峰值Apk (S90),如上所述。根据一个实施例，代表性的振幅峰值Apk与参考值比较，使得所述比较指示被监控的部件的状态。参考值可以是相应于被监控的部件的预置值。根据一个实施例，所述参考值可以是代表性的振幅峰值Apk，其通过更早时间在相同的被监控的部件上进行的测量而确立，所述更早时间例如为当所述部件是新的或者刚刚翻新的。根据一个实施例，应用上述功倉泛F7=将状态数据存储在所述机器上的可写信息载体中，和/或F8=将状态数据存储在所述设备中的可写信息载体52中，和/或F12=从所述机器上的可写信息载体58检索状态数据，和/或F13=执行峰值水平分析F3并且执行功能F12 “从所述机器上的可写信息载体58检索状态数据”，使得使能基于当前峰值水平数据和历史峰值水平数据的比较或趋势确定。确立进一步改进的代表性的峰值和噪声抵制然而图9中所示的测量结果反映了在基本无噪声状态下在R=14转期间检测到的最大振幅峰值410，在R=14转期间检测到的图10中说明的测量对话中的最大峰值430响应于干扰而生成，即其反映噪声，并且这样峰值430不承载关于旋转部件8的状态的任何信息。因此，可期望获得代表性的振幅峰值Apk，其是依据由传感器10传输的反映测量值的信号值的，当所述轴旋转时，所述测量值依据源自所述轴和/或轴承的振动。特别地，当其测量缓慢的旋转部件(当测量通过特定的预定转数R而被执行时，所述缓慢的旋转部件固有地要求更长的测量周期Tpm)时，噪声量还可以增大，这是由于因更慢的转速而要求测量对话的更长的时间周期。因此，存在能够抵制噪声的健全的测量方法的需要。在风力涡轮机应用中，轴承被分析的所述轴可以小于120转/分的速度旋转，即轴旋转频率fROT小于每秒2转(rps)。有时,这种被分析的轴以小于每分钟50转(rpm)的速度旋转，即轴旋转频率fR()T小于O. 83rps。事实上,转速通常可以小于15rpm。然而如上述说明书中讨论的，具有1715rpm的转速的轴仅在17. 5秒内就产生了 500转；以每分钟50转旋转的轴用时10分钟来产生500转。特定的大型风力发电站具有通常可以12RPM=0. 2rps旋转的轴。在12rpm的情况下，使用大于4分钟来完成五十转，并且因此对在测量期间存在噪声的碰撞的风险明显大于在具有这种低转速的旋转部件上执行峰值水平分析时的风险。类似地，在造纸厂中的特定机器部件还以小于50rpm的速度旋转。如上所述，本发明人断定可期望在相应于所述可旋转部件的特定转数R的有限时间周期Tpm期间监控旋转部件；所述特定转数R相应于所监控的可旋转部件的多转，以便实 际上检测振幅峰值APT，该振幅峰值Apt指示被监控的部件的机械状态。然而，本发明人断定优选为在相应于所述可旋转部件的特定转数R的有限时间周期Tpm期间监控旋转部件；所述特定转数R相应于所监控的可旋转部件的至少八(R=8)转，以便实际上检测真振幅峰值APT，其指示被监控的部件的机械状态。该结论是基于在基本无噪声状态中的多次测试测量的。因此，在相应于至少η * R转的有限时间周期Tpm期间监控旋转部件，其中η是具有至少为2的数值的数目，而R具有至少为8的数值，并且将第η大的检测到的振幅峰值选择作为代表性的振幅峰值Apk将传输测量的振幅峰值ΑΡΚ，其在统计学上在每R转中发生一个，同时抵制第η-i大的峰值作为潜在噪声峰值。因此，本发明的这个实施例提出了振幅峰值Apk，其非常精确地指示出被监控的部件的机械状态。如上所述，本发明人还断定，基于测试测量，在相应于所监控的可旋转部件的至少10转(R=IO)的有限时间周期Tpm期间监控所述旋转部件可以获得更为精确的真振幅峰值Apt,即更精确地指示被监控部件的机械状态的真振幅峰值Αρτ。此外，本发明人断定所述测试指示出监控时间周期Tpm进一步增大为大于10转(R>10)的有限持续时间，在无噪声的环境中，可以导致检测到更大真振幅峰值Apt，但检测到的真振幅峰值Apt关于增大的监控时间周期Tpm的增大是较小的。因此，本发明人断定需要解决的问题是如何识别在统计学上每R转发生一次的振幅峰值，同时满足尽可能精确地获得被测量的振幅峰值并且同时最小化测量持续时间并实现对因噪声产生的峰值的抵制的相矛盾的要求。图14A是说明了用于依据在测量对话S70 (见图11A)中收集的振幅峰值Ap而确立代表性的振幅峰值Ara的方法的一个实施例。图14A的实施例中的方法说明了可以抵制大振幅噪声的方式。因此，根据图14A所述的方法可以有利地被用于具有小于50rpm的速度的可旋转部件的峰值水平分析。在步骤S150中，读取关于所述分析的数据。这包括在测量对话S70中使用的参数R的值，以及参数η的值。还可以包括在柱状图格式中的峰值测量数据，如图13A、13B或13C所示。待分析的峰值测量数据可以是如上所述收集的数据，例如结合上述步骤S70和S80和/或结合图12A或12B所述收集的数据。在步骤S160中，识别前η大检测到的振幅峰值。参考图13Β，假设的数据被分类，使得最大振幅箱处于图13Β表格中的右手侧(即与箱r75(l相关联的振幅A靜表示最大可检测的振幅值)，这意味着以发生率^75tl开始，向左移动并且增加发生率值Nh，直至总和等于η。当发现第η大检测到的振幅后，随后的步骤S170包括识别振幅箱该振幅箱表示第η大检测到的振幅峰值以及相应的振幅值Ari0在随后的步骤S180中，将被识别的振幅值Ah选择为代表性的振幅峰值Apk的估计Ape :=Ari因此，本发明的一个实施例包括操作设备以分析具有以转速fKra旋转的部件的机器状态的方法，该方法包括以下步骤
接收依据源自所述部件的旋转的机械振动的第一数字信号SM、SE,Sf ；分析所述第一数字信号以在有限时间周期Tpm期间检测振幅峰值Ap，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数；所述特定转数相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数；将每个所检测到的振幅峰值Ap分类为相应的振幅箱500，rrr750 (见图13B和13C)，从而反映在多个Nk振幅范围内发生的N个检测到的振幅峰值Ap ；依据所分类的振幅峰值Ap和所述特定转数估计代表性的振幅峰值Apk ;其中所述特定转数包括至少η * R转，其中η是具有至少为2的数值的数目，并且R相应于数转，并且其中所述估计步骤包括将第η大检测到的振幅峰值选择为代表性的振幅峰值ΑΡΚ。该方案有利地抵制了作为噪声的第η-i大振幅峰值，并且将第η大振幅峰值传输作为代表性的振幅峰值ΑΡΚ。根据本实施例，表示为转数的测量对话的持续时间将为η * R，并且被抵制的噪声峰值的数目为η-i。根据一个实施例，η是具有至少为2的数值的数目，并且R具有至少为8的数值，在被监控的部件的至少η * R=2 * 8=16转期间实现振幅峰值的测量和收集(图IlB中的步骤 S70 和 S80)。根据优选实施例，参考图IlA中的步骤SlO和S20，参数R被设置为至少10，而参数η被设置为5，实现了在被监控部件的η * R=5 * 10=50转(图IlB中的步骤S70和S80)期间振幅峰值的测量和收集。如果在R转中至少生成一次真峰值，并且还存在具有假峰值形式的一些大振幅噪声，则根据本实施例，四个最大峰值可以被抵制，并且所述方法将仍旧识别具有第η大检测到的峰值的形式的真峰值，即第5大检测到的峰值。因此，假设大振幅干扰量导致前5大峰值中的最多4个，则本实施例将第5大峰值的振幅传输作为代表性的振幅峰值ΑΡΚ。根据本发明的优选实施例，参数R可以具有等于8或更大的值，并且参数η可以具有等于2或更大的值。根据这些实施例，由多转表示的测量对话的持续时间将为η * R，并且被抵制的噪声峰值的数目为η-i。下面的表格I说明了针对R和η的参数设置的组合的一些示例，连同产生的测量对话的持续时间以及相应的噪声抵制的能力。
权利要求
1.一种操作用于分析机器的状态的设备的方法，所述机器具有以转速(fKOT)旋转的部件，所述方法包括以下步骤 接收依据源自所述部件的旋转的机械振动的第一数字信号(s_ SE, Sf); 分析所述第一数字信号，从而在有限时间周期(Tpm)中检测振幅峰值(AP)，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数(R);所述特定转数(R)相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数； 定义多个(Nk)振幅范围； 将所检测到的振幅峰值(Ap)分类到相应的振幅范围中，从而反映所述多个振幅范围内的检测到的振幅峰值(Ap)的发生率(N)； 依据所分类的振幅峰值(Ap)和所述特定转数(R)而估计代表性的振幅峰值(APK)。
2.如权利要求I所述的方法，进一步包括 将所述代表性的振幅峰值(Apk)传输到用户接口以呈现给用户。
3.如权利要求I或2所述的方法，进一步包括 执行状态监控功能(F1, F2, Fn)，从而依据所述代表性的振幅峰值(Apk)而分析所述机器的状态。
4.如前述任意权利要求所述的方法，其中所述估计包括选择第R大振幅作为所述代表性的振幅峰值(APK)。
5.如前述任意权利要求所述的方法，其中所述估计包括产生累积的柱状图。
6.如前述任意权利要求所述的方法，其中所述源自被监控的旋转部件的旋转的振幅水平紧密地服从还被称为高斯分布的正态分布；并且其中 起源自所述旋转部件的多转的振幅水平被记录，以便检测相关真峰值，该相关真峰值用于确定被监控的旋转部件的状态。
7.如前述任意权利要求所述的方法，其中 所述估计步骤包括基于高斯函数或钟形曲线的性质而估计不太频繁的最大振幅峰值(APK，590)，使得低振幅值(550，560)的发生频率提供关于所述不太频繁的最大振幅峰值(Ape, 590)的振幅的信息。
8.如前述任意权利要求所述的方法，其中 所述特定转数包括至少η * R转，其中η是具有至少为I的数值的数目，而R具有至少为8的数值。
9.如权利要求8所述的方法，其中 η的数值至少为2;并且 所述估计步骤包括选择第η大的检测到的振幅峰值。
10.如权利要求8或9中任一项所述的方法，其中 R的所述数值至少为10。
11.如权利要求7、8或9所述的方法，其中 估计不太频繁的最大振幅峰值(ΑΡΚ，590)的步骤使用具有每转一次(g)和/或小于每转一次(h)的平均发生频率的检测到的振幅峰值(Ap，rg，rh, 550)，从而为具有每8转发生一次或小于每8转(R)发生一次的平均发生频率的峰值估计振幅值(APK，590);其中 用于所述估计步骤的所检测到的振幅峰值(AP，rg, rh, 550)具有大于每8转一次的平均发生频率。
12.如权利要求11所述的方法，其中 用于所述估计步骤的所检测到的振幅峰值(AP，rg, rh, 550)具有大于每5转一次的平均发生频率。
13.如前述任意权利要求所述的方法，其中 所述第一数字信号的所述分析包括突发抵制步骤(S330，S340)，其操作以便以传输频率fes传输任意的检测到的峰值(Ap)，其中fes=e * fROT，其中fKOT是所述转速，并且e是具有10或小于10的数值的因数。
14.如权利要求13所述的方法，其中 所述突发抵制步骤(S330，S340)操作以使得由所述突发抵制步骤传输的每个振幅峰值反映在紧接在前回响抑制周期(Tes)中检测到的最大振幅值，所述回响抑制周期(Tes)是所述传输频率f；s的逆。
15.一种用于控制设备的操作的计算机程序，所述设备用于分析具有以转速(fKOT)可旋转的部件的机器的状态，所述计算机程序包括 计算机可读代码装置，当在分析设备上运行时，该计算机可读代码装置使所述计算机执行如权利要求1-14中任一项所述的步骤。
16.一种用于控制设备的操作的计算机程序，所述设备用于分析具有以转速(fKOT)可旋转的部件的机器的状态，所述计算机程序包括 计算机可读代码装置，当在分析设备上运行时，该计算机可读代码装置使所述分析设备接收依据源自所述部件的旋转的机械振动的第一数字信号(Sm，SE, Sf); 计算机可读代码装置，当在分析设备上运行时，该计算机可读代码装置使所述分析设备在有限时间周期(Tpm)期间检测振幅峰值(AP)，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数(R);所述特定转数(R)相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数； 计算机可读代码装置，当在分析设备上运行时，该计算机可读代码装置使所述分析设备将所检测到的振幅峰值(Ap)分类到多个(Nk)相应的振幅范围中，从而反映所述多个振幅范围内的检测到的振幅峰值(Ap)的发生率(N)； 计算机可读代码装置，当在分析设备上运行时，该计算机可读代码装置使所述分析设备依据所分类的振幅峰值(Ap)和所述特定转数(R)来估计代表性的振幅峰值(APK)。
17.如权利要求16所述的计算机程序，其中 用于使所述分析设备估计代表性的振幅峰值(Apk)的所述计算机可读代码装置包括用于使所述分析设备选择第R大的振幅作为所估计的代表性的振幅峰值(Apk)的计算机可读代码装置，其中R是相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数的所述特定转数。
18.如权利要求16所述的计算机程序，其中 所述特定转数包括至少η * R转，其中η是具有至少为I的数值的数目，而R相应于多转。
19.如权利要求18所述的计算机程序，其中 η的数值至少为2 ;并且用于使所述分析设备估计代表性的振幅峰值(Apk)的所述计算机可读代码装置包括用于使所述分析设备选择第η大检测到的振幅峰值作为所估计的代表性的振幅峰值(Apk)的计算机可读代码装置。
20.如权利要求16所述的计算机程序，其中 用于使所述分析设备估计代表性的振幅峰值(Apk)的所述计算机可读代码装置包括用于使所述分析设备依据检测到的振幅水平(Ap)估计振幅值(Ara)的计算机可读代码装置，所述振幅值(Ara)平均基本上每R转发生一次，所述振幅水平(Ap)平均比每R转一次更频繁地发生，其中R是所述特定转数，其相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数。
21.一种用于分析机器的状态的设备，所述机器具有以转速(fKOT)旋转的部件，该设备包括 用于接收依据源自所述部件的旋转的机械振动的第一数字信号(SKED，Sb, Senv)的装置； 用于分析所述第一数字信号(SKED，Sb, Senv)从而在有限时间周期(Pm)中检测振幅峰值(Ap)的装置，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数(R);所述特定转数(R)相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数； 用于将所检测到的振幅峰值(Ap)分类到多个(Nk)相应的振幅范围中从而反映所述多个振幅范围内的检测到的振幅峰值(Ap)的发生率(N)的装置；以及 用于依据所分类的振幅峰值(Ap)和所述特定转数(R)而估计代表性的振幅峰值(Apk)的装置。
22.如权利要求21所述的设备，进一步包括 用户接口 ；和 用于将所述代表性的振幅峰值(Apk)传输到所述用户接口以呈现给用户的装置。
23.如权利要求21或22所述的设备，进一步包括 用于执行状态监控功能(F1, F2, Fn)以依据所述代表性的振幅峰值(Apk)分析所述机器的状态的装置。
24.如前述任意权利要求所述的设备，其中 所述用于估计的装置包括用于选择第R大振幅作为所述代表性的振幅峰值(Apk)的装置。
25.如前述任意权利要求所述的设备，其中 所述用于估计的装置包括用于产生累积的柱状图的装置。
26.如前述任意权利要求所述的设备，其中 源自所监控的旋转部件的旋转的振幅水平紧密地服从正态分布；并且所述设备进一步包括 用于记录起源于所述旋转部件的多转的振幅水平从而检测指示所监控的旋转部件的状态的相关真峰值的装置。
27.如前述任意权利要求所述的设备，其中 所述用于估计的装置包括用于基于所述高斯函数或钟形曲线的性质而估计不太频繁的最大振幅峰值(APK，590)的装置，使得低振幅值(550，560)的发生频率提供关于所述不太频繁的最大振幅峰值(APK，590)的振幅的信息。
28.如前述任意权利要求所述的设备，其中所述特定转数包括至少η * R转，其中η是具有至少为I的数值的数目，而R相应于多转。
29.如前述任意权利要求所述的设备，其中 所述特定转数包括至少η * R转，其中η是具有至少为I的数值的数目，而R具有至少为8的数值。
30.如权利要求28或29所述的设备，其中 数值η至少为2;并且 所述用于估计的装置包括用于选择第η大检测到的振幅峰值作为所述代表性的振幅峰值(Apk)的装置。
31.如权利要求28-30中任意权利要求所述的设备，其中 R的数值至少为10。
32.如除权利要求24和30以外的前述任意设备权利要求所述的设备，其中 所述用于估计不太频繁的最大振幅峰值(ΑΡΚ，590)的装置适于使用具有每转一次(g)和/或小于每转一次(h)的平均发生频率的检测到的振幅峰值(AP，rg, rh, 550)来估计振幅值(APK，590)，该振幅值(APK，590)的峰值具有每8转一次或小于每8转一次(R)的平均发生频率，其中 用于所述估计步骤的所检测到的振幅峰值(AP，rg，rh，550)具有大于每8转一次的平均发生频率。
33.如权利要求32所述的设备，其中 用于所述估计步骤的所检测到的振幅峰值(AP，rg，rh，550)具有大于每5转一次的平均发生频率。
34.如前述任意权利要求所述的设备，其中 所述用于分析所述第一数字信号的装置包括突发抵制器，该突发抵制器适于以传输频率fes传输任意检测到的峰值(Ap)，其中fes=e * fROT，其中fKOT是所述转速，并且e是具有10或小于10的数值的因数。
35.如权利要求34所述的设备，其中 所述突发抵制器适于传输每个振幅峰值，使得每个被传输的振幅峰值反映在紧接在前回响抑制周期(Tes)中检测到的最大振幅值，所述回响抑制周期(Tes)是所述传输频率fes的逆。
36.如前述任意权利要求所述的设备，进一步包括 用于接收模拟测量信号(Sea)的输入端(42)，所述模拟测量信号(Sea)指示具有振动频率(fSEA)的振动信号特征； A/D转换器(40，44)，其用于依据所述模拟测量信号而生成数字测量信号(Sm)，所述数字测量信号(Ssffi)具有第一采样速率(fs)，所述第一采样速率至少是所述振动频率(fSEA)的两倍(k);并且其中所述第一数字信号(SM，SF，SK，SENV)依据或等于所述数字测量信号(Sm)。
37.一种用于分析机器的状态的设备，所述机器具有以转速(fKOT)旋转的部件，该设备包括用于接收依据源自所述部件的旋转的机械振动的第一数字信号(Ssffi)的输入端； 耦接到所述输入端的峰值检测器(310)，所述峰值检测器(310)适于检测所接收到的第一数字信号(Sm，SF, Se, Senv)中的峰值(AP)，以及 突发抵制器(330)，其适于响应于所检测到的峰值(Ap)而在突发抵制器输出端(333)上传输输出峰值(Aro);并且其中所述突发抵制器适于控制所述输出峰值(Ap, Aro)的传输频率,从而以传输频率fes传输所述输出峰值(AP，Ara)，其中fes=e * fROT，其中fKOT是所述转速，并且e是具有预定值的因数。
38.如权利要求37所述的设备，其中 所述因数e的预定值是10或小于10。
39.如权利要求37或38所述的设备，其中 所述突发抵制器适于传输每个输出峰值，使得每个被传输的振幅峰值反映在紧接在前回响抑制周期(Tes)中检测到的最大振幅值，所述回响抑制周期(Tes)是所述传输频率fes的逆。
40.如权利要求37或38或39所述的设备，进一步包括 用于接收在有限时间周期(Pm)中收集的突发抵制器输出振幅峰值(Ap)的装置，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数(R);所述特定转数(R)相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数； 用于将所述振幅峰值(Ap)分类到多个(Nk)振幅范围中的装置，从而反映在所述多个振幅范围内的检测到的振幅峰值(Ap)的发生率(N);以及 用于依据所分类的振幅峰值(Ap)和所述特定转数(R)而估计代表性的振幅峰值(Apk)的装置。
全文摘要
本公开涉及用于分析具有旋转部件的机器的状态的设备。一种操作用于分析机器的状态的设备的方法，所述机器具有以转速(fROT)旋转的部件，所述方法包括以下步骤接收依据源自所述部件的旋转的机械振动的第一数字信号(SRED，SMD，SENV)；分析所述第一数字信号(SRED，SMD，SENV)，从而在有限时间周期(Pm)中检测振幅峰值(AP)，所述有限时间周期相应于所述可旋转部件的特定转数(R)；所述特定转数(R)相应于所监控的可旋转部件的大于一转的转数；定义多个(NR)振幅范围；将所检测到的振幅峰值(AP)分类到相应的振幅范围中，从而反映所述多个振幅范围内的检测到的振幅峰值(AP)的发生率(N)；依据所分类的振幅峰值(AP)和所述特定转数(R)而估计代表性的振幅峰值(APR)。
文档编号G01M13/02GK102822644SQ201180006321
公开日2012年12月12日 申请日期2011年1月13日 优先权日2010年1月18日
发明者L-O·荷丁 申请人:S.P.M.仪器公司