用于分析具有旋转部件的机器振动的设备和方法

专利名称：用于分析具有旋转部件的机器振动的设备和方法
技术领域：
本发明涉及机器状态的分析方法，并涉及机器状态的分析设备。本发明也涉及包括这样的设备的系统并涉及操作这样的设备的方法。本发明也涉及使计算机执行分析功能的计算机程序。
背景技术：
具有运动部件的机器容易随着时间流逝而受到磨损，这往往使机器的状态退化。 这样的具有可运动部件的机器实例为电机、泵、发电机、压缩机、车床和计算机数控机器。可运动部件可以包括轴和轴承。为了防止机器故障，这样的机器应当取决于机器的状态受到维护。所以优选情况下时常评估这样的机器的运行状态。通过测量从轴承发出的振动或者通过测量机器外壳上的温度，能够确定运行状态，机器的温度取决于轴承的运行状态。对具有旋转或其他运动部件的机器进行这样的状态检查对于安全非常重要，对于这样的机器的寿命长度也非常重要。手工地在机器上进行这样的测量已经公知。普通的做法是由操作员在测量仪器的帮助下在一台或几台机器上的测量点进行测量。许多商用仪器已经面世，它们取决于以下事实滚珠轴承中的缺陷产生短脉冲，通常称为冲击脉冲。冲击脉冲测量装置可以产生指示轴承或机器状态的信息。WO 03062766公开的机器具有测量点以及具有一定轴直径的轴，其中机器使用时轴能够旋转。WO 03062766也公开了具有旋转轴的机器的状态分析装置。所公开的装置具有传感器，用于产生指示测量点振动的测量值。WO 03062766中公开的装置具有数据处理器和存储器。该存储器可以存储程序代码，当程序代码在数据处理器上运行时，将使分析装置执行机器状态监视功能。这样的机器状态监视功能可以包括冲击脉冲测量。UK专利申请GB 2 190 198 A公开了用于分析具有周期地重复的运行循环的机器的运行的振动分析系统。GB 2 190 198 A教导了提供振动检测装置，在使用中它与该机器操作地相关联，而循环监视器产生与该机器周期率相关的信号。模拟振动信号从振动检测装置经由放大器传递到包络级并从那里到A/D转换器，以某速率对模拟振动信号采样，例如每循环36000次模拟到数字转换。A/D转换后的信号被传递到采样器，它用于将模拟到数字转换器输出表示的十个数值的每个连续组平均从而获得3600个振动值“样点”。这些样点经由时基控制器向样点平均器提供，它具有的寄存器中有多个循环的机器运行循环中对应点的累积的振动值。这许多寄存器的每一个中的总振动值除以运行循环数以给出机器运行循环中每个采样点的线性算术平均振动值。在对其进行分析操作的预定数目的运行循环结束后，平均振动值的序列将表示对于机器运行循环即在时域中在振动检测装置的位置经历的平均振动。根据GB 2 190 198的振动分析系统也包括事件识别装置，以确定平均振动值揭示的运行循环中某事件的发生。根据GB 2 190 198，以这种方式或许有可能识别轴承故障和其他事件。

发明内容
本发明的一方面涉及的问题是在具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器中能够防止由于机械磨损或故障的未预计到的机器破坏。通过分析具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器状态的设备解决这个问题，包括输入端，用于接收模拟测量信号，该信号指示具有振动频率和重复频率的振动信号特征；A/D转换器，用于根据所述模拟测量信号产生数字测量信号，所述数字测量信号具有第一采样频率，所述第一采样频率为所述振动频率的至少两倍；包络器，用于产生指示所述重复频率的包络信号；降采样器，用于根据所述包络信号产生降采样后第一数字信号，使得所述降采样后第一数字信号具有降低采样频率；增强器，具有用于接收所述降采样信号的输入端，其中所述增强器在时域中运行，对所述降采样后第一数字信号进行离散自相关，以便产生增强器输出信号序列；以及分析器，用于执行状态监视功能，以便根据所述增强器输出信号序列分析机器的状态。这种解决方案具有的有利效果是在具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器中能够更早检测出初始故障，即更早检测出刚刚开始发展的故障。实现所述早期检测的原因是关于所述增强器输出信号序列中重复信号特征，显著降低了随机信号分量的振幅，从而使所述分析器能够根据所述增强器输出信号序列产生数据指示所述初始故障的诊断。根据这样的诊断可以进行机器保养，并且如果所述诊断数据指示了机器破坏的危急风险，那么所述机器或所述被监视的旋转部件可以停止或减速，以便防止机器破坏。已经知道在某些机械中发生过未预计到的机器破坏，即使在所述机器已经受到基本上连续的状态监视时。这样的未预计到的破坏对机器拥有者损失很大并可能导致其他的负面效应，如在未预计到的机器故障使机器部件跌落时。本发明人意识到，在某些机械的机械振动中存在着特别高的噪声级别，并且这样的噪声级别妨碍了对机器故障的检测。因此，对于某些类型的机械，保护性状态监视的常规方法已经无法对即将到来的退化状态提供足够早期和/或可靠的警告。本发明人推断，在这样的机械中可能存在着表明已退化状态的机械振动VM，但是测量振动的常规方法可能尚未完善。本发明人意识到，常规分析系统的这种尚未完善可能是由于所述测量信号的信噪比SNR低到阻止或妨碍了检测到指示初始故障的任何振动信号分量。本发明人还意识到，具有缓慢旋转的部件的机器是似乎特别易于突发或未预计到的故障或破坏的机械类型。本发明人还意识到，低旋转速度fMT可以引起机械振动Vm的振幅比旋转速度更高的情况下低。当指示初始机器故障的机械振动Vm具有低振幅时，所述测量信号中的噪声内容将变得相对来说更高。当在具有低于50rpm的旋转速度的机器上测量时，由所述降采样器传递的所述包络和降采样后数字测量信号可能噪声高到在所述降采样后数字测量信号被直接馈入所述分析器时阻止成功的状态监视分析。换言之，所述降采样后数字测量信号的信噪比SNR可能低到阻止或妨碍了检测到任何振动信号分量&。本发明人在已经意识到某些机械的机械振动中特别高的噪声级别妨碍对机器故障的检测之后，提出了在噪声环境中能够检测微弱机械信号的方法。如上所述，噪声测量信号Sea中振动信号分量4的重复频率fD取决于指示被监视机器的旋转部件的初始故障的机械振动Vm。本发明人意识到，有可能检测出初始故障，即刚刚开始发展的故障，只要能够辨别出对应的微弱信号。因此，测量信号可以包括取决于可旋转运动部件振动的至少一个振动信号分量 Sd,其中所述振动信号分量具有重复频率fD，它取决于可旋转运动部件的旋转速度fK。T。所以，取决于可旋转运动部件的振动的振动信号分量的存在，可以提供被监视机器的退化状态或初始故障的早期指示。权利要求的解决方案有益地能够检测两个不同的故障特征 Μ、SD2,它们可以具有互相不同的重复频率fD1、fD2。因此，所述增强器有益地适于增强具有互相不同的重复频率 fD1、fD2的不同特征^11Ad215在这个语境中，重复频率值fD1、fD2都与被监视旋转部件的旋转速度成正比，同时重复频率fD1不同于重复频率fD2。根据所述装置的实施例所述增强器适于处理所述第一数字信号的第一多个输入样点值，以便产生具有第二多个输出样点值的输出信号序列；所述第二多个为正整数。可以指示退化状态的相对高频振动信号特征的所述检测和收集要求采样频率，根据尼奎斯特标准，它必须为所述振动信号特征的最高频率的至少两倍。因此，这个收集过程不可避免地导致所述数字测量信号中相对大数目的样点值。因此，尽管在测量样点值的所述检测和收集中需要大数目的样点值，但是期望要在所述增强器中处理的数据量保持尽可能低。根据权利要求1的解决方案有益地解决了实现以下步骤中的冲突需求检测和收集具有振动频率fSEA的相对高频振动信号特征，在A/D转换后它产生大数目的样点值；同时也提供足够小数目的样点值作为所述增强器的输入，以使所述增强器信号处理过程中需要的计算量最小化。就此而论，提供包络器和降采样器，以便产生指示所述重复频率的降采样后第一数字信号，使得所述降采样后第一数字信号具有降低的采样频率，向所述增强器传递压缩的重复信号特征，它可以指示退化状态。根据本发明的实施例，提供了分析具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器状态的方法，包括以下步骤根据从所述部件的旋转发源的机械振动接收第一数字时域信号；所述第一数字信号具有采样频率；其中，所述第一数字信号可以包括噪声和具有第一重复频率的第一信号特征，进一步包括处理所述第一数字信号的第一多个Pl输入样点值，以便产生具有第二多个P2输出样点值的输出信号序列；所述输出信号序列为时域信号序列；其中，所述第一多个Pl输入样点值的所述处理包括第三多个P3输入样点值的乘法，用于产生一个输出样点值，使得产生所述第二多个P2输出样点值包括至少第四多个P4乘法。本发明的一方面涉及的装置分析具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器状态， 包括第一输入端，用于根据从所述部件的旋转发源的机械振动接收第一数字信号，所述第一数字信号具有采样频率；其中，所述第一数字信号可以包括噪声和具有第一重复频率的第一信号特征；增强器，用于处理所述第一数字信号的第一多个输入样点值，以便产生具有第二多个输出样点值的输出信号序列；所述第二多个为正整数；分析器，用于执行状态监视功能，以便根据所述输出信号序列分析机器的状态；其中，增强器包括至少一个第二输入端，用于接收指示所述第二多个的数据；以及传递所述输出信号序列的输出端；其中所述增强器适于根据第三多个输入信号乘积产生输出样点值；所述第三多个为正整数；其中，通过将第一样点位置处的第一输入样点值乘以第二样点位置处的第二输入样点值，获得输出样点位置t的输入信号乘积，所述第二输入样点值与所述第一输入样点值分开一定数目的样点位置，其中所述一定数目等于或大于一定值；所述增强器进一步包括至少一个第三输入端，用于接收指示信噪比改进器值的数据；以及根据以下信息产生指示所述第三多个的数据值的装置所述信噪比改进器值，以及指示所述第二多个的所述数据。这种解决方案能够成功地评估机器的状态，即使在所接收的数字测量信号中噪声
非常高时。根据本发明的实施例，产生指示所述第三多个的数据值的所述装置适于接收指示所述第一多个的数据，以及指示所述第二多个的数据，以及指示所述一定值的数据，以及其中产生指示所述第三多个的数据值的所述装置适于设置第三多个值Qencth等于值 Ilength 与 SSTAET 禾口 Olength 之和之间的差。根据本发明的实施例，产生指示所述第三多个的数据值的所述装置适于接收指示所述第二多个的数据，以及指示所述信噪比改进器值的数据，以及其中产生指示所述第三多个的数据值的所述装置适于设置第三多个值Qencth等于第二多个值与所述信噪比改进器值的乘积。这种解决方案允许用户以有益地容易的和用户友好的方式设置要实现的信噪比改进的级别。本发明的一方面涉及分析具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器状态的方法， 包括以下步骤根据从所述部件的旋转发源的机械振动接收第一数字时域信号；所述第一数字信号具有采样频率；其中，所述第一数字信号可以包括噪声和具有第一重复频率的第一信号特征，进一步包括处理所述第一数字信号的第一多个Pl输入样点值，以便产生具有第二 P2多个输出样点值的输出信号序列；所述输出信号序列为时域信号序列；其中，所述第一多个Pl输入样点值的所述处理包括第三多个P3输入样点值的乘法，用于产生一个输出样点值，使得产生所述第二多个P2输出样点值包括至少第四多个P4乘法。根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤接收指示信噪比改进器值的数据；以及根据所述信噪比改进器值和指示所述第二多个的所述数据产生指示所述第三多个的数据值。


为了使理解本发明变得简单，将利用实例并参考附图进行说明，其中
图1显示了根据本发明实施例的状态分析系统2实施例的示意框图2A是图1所示状态分析系统2的一部分的实施例的示意框图2B是传感器接口实施例的示意框图2C是来自振动传感器的测量信号的展示；
图2D展示了冲击脉冲传感器产生的测量信号振幅；
图2E展示了振动传感器产生的测量信号振幅；
图3是根据本发明实施例的冲击脉冲测量传感器的简化展示；
图4是存储器60及其内容的实施例的简化展示；
图5是在具有可运动轴的机器6的客户位置的分析设备实施例的示意框图
图6展示了根据本发明实施例的预处理器实施例的示意框图7展示了鉴别器230的实施例；
图8展示了鉴别器230的另一个实施例；
图9展示了预处理器200的另一个实施例；
图IOA是流程图，展示了增强信号中重复信号模式方法的实施例；
图IOB是流程图，展示了产生数字输出信号的方法；
图IOC展示了增强器的实施例；
图IOD展示了根据增强器方法的实施例的若干信号；
图IOE展示了操作增强器用户接口的方法实施例；
图IOF展示了操作增强器的方法实施例；
图IOG展示了增强器的另一个实施例320 ；
图IOH是表格，展示了输出信号值的一部分计算；
图11是具有多个存储器位置的第一存储器的示意展示；
图12是具有多个存储器位置的第二存储器的示意展示；
图13是包括两个重复信号特征的实例输出信号Ssrop的示意展示；
图14A展示了传递给降采样器310的输入的信号中的许多样点值；
图14B展示了对应时间周期的输出样点值；
图15A展示了根据本发明实施例的降采样器；图15B展示了本发明的另一个实施例；图16展示的本发明的实施例包括如以上介绍的降采样器和增强器，以及分数降采样器；图17展示了分数降采样器的实施例；图18展示了分数降采样器的另一个实施例；图19展示了降采样器和分数降采样器的另一个实施例；图20是降采样器和分数降采样器又一个实施例的框图；图21是流程图，展示了运行图20中降采样器和分数降采样器方法的实施例；图22A、22B和22C介绍了能够以计算机程序实施的方法；图23是展示行星齿轮系统的正视图；图M是图23中行星齿轮系统700的示意侧视图，从图23中箭头SW的方向所见；图25展示了响应由至少一个传感器10依据行星齿轮系统的旋转所检测的信号， 由预处理器200产生并由其输出的示范信号的模拟版本(见图5或图16)；图沈展示了图25中所示信号的高振幅区域702A的一部分的实例；图27展示了包括图沈所示小周期扰动903的信号的示范频谱；图观展示了图25所示的示范信号的一部分的实例；图四展示了根据本发明实施例的状态分析系统的又一个实施例；图30是框图，展示了连同用户界面和显示器一起的图四的信号处理组合体的部件；图31是参数控制器的示意展示。
具体实施例方式在以下说明中不同实施例中的相似特征可以由相同的附图标记指示。图1显示了根据本发明实施例的状态分析系统2实施例的示意框图。附图标记4 涉及具有可运动部件8的机器6的客户机位置。可运动部件可以包括轴承7和轴8，当机器在运行状态时，轴8旋转。当轴旋转时，响应从轴和/或轴承发出的振动，能够确定轴8和轴承7的运行状态。客户机位置4，也可以指客户机部件或用户部件，可以是例如风力发电厂的房屋及地基，即在某位置处的一组风力涡轮，或者某造纸厂的房屋及地基，或者具有可运动部件机器的某个其他制造厂。当传感器10被连接到机器6的机体上或在其上测量点12处时，状态分析系统2 的实施例在运行。尽管图1仅仅展示了两个测量点12，但是应当理解位置4可以包括任何数目的测量点12。图1所示的状态分析系统2包括分析装置14，根据传感器10传递的测量值分析机器的状态。分析装置14具有通信端口 16，用于双向数据交换。通信端口 16可连接到通信网络18，如经由数据接口 19。通信网络18可以是环球网，也称为因特网。通信网络18还可以包括公共交换电话网。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 M和数据处理硬件26，以及通信端口四。服务器计算机20位于位置观，在地理上与客户机位置4分离。服务器位置观可以在第一座城市，比如瑞典的首都斯德哥尔摩，而客户机的位置可以在另一座城市，比如德国的斯图加特或美国密歇根州的底特律。作为替代，服务器位置观可以在某城镇的第一部分，而客户机位置可以在同一城镇的另一部分。服务器位置观还可以称为供应商部件观或供应商部件位置观。根据本发明的实施例，中央控制位置31包括控制计算机33，具有数据处理硬件和软件，用于测量在客户机位置4的多台机器。机器6可以是风力涡轮或风力涡轮中使用的齿轮箱。作为替代，这些机器可以包括如造纸厂中的机械。控制计算机33可以包括数据库 22B、用户输入/输出接口 24B和数据处理硬件沈队以及通信端口 ^B。中央控制位置31 可以与客户机位置4分开一段地理距离。利用通信端口 29B控制计算机33能够被连接，以经由端口 16与分析装置14进行通信。分析装置14可以传递正被部分处理的测量数据，以便允许在中央位置31由控制计算机33进一步执行信号处理和/或分析。供应商公司占据着供应商部件位置观。供应商公司可以出售和递送分析装置14 和/或分析装置14所用的软件。供应商公司还可以出售和递送中央控制位置31处的控制计算机所用的分析软件。以下连同图4讨论了这样的分析软件94、105。这样的分析软件 94,105可以通过在所述通信网络18上的传输而递送。根据系统2的一个实施例，装置14是便携式装置，可以时时连接到通信网络18。根据系统2的另一个实施例，装置14可以基本上连续地从传感器10接收测量信号，从而允许连续或基本上连续地监视机器状态。根据这个实施例的装置14还可以基本上连续地能够与控制位置31处的控制计算机33通信。因此，根据这个实施例的装置14可以基本上一直“在线”可用于与控制位置31处的控制计算机33进行通信。根据系统2的一个实施例，装置14基本上被连续地连接到通信网络18。因此，根据这个实施例的装置14可以基本上一直“在线”可用于与供应商计算机20和/或与在控制位置31处的控制计算机33进行通信。图2A是图1所示的状态分析系统2的一部分的实施例的示意框图。图2A中展示的状态分析系统包括用于产生测量值的传感器单元10。所述测量值可以取决于运动，或者更确切地说，取决于轴旋转时由轴承引起的振动或冲击脉冲。当设备30被稳固地安装在机器6上或其上的测量点处时，状态分析系统2的实施例在运行。安装在测量点处的设备30可以指双头螺栓30。双头螺栓30可以包括连接耦接 32，传感器单元10与其可拆卸地连接。连接耦接32可以例如包括双头螺纹，使得传感器单元能够利用1/4转的旋转与双头螺栓机械地啮合。测量点12可以包括机器外壳上带螺纹的凹处。双头螺栓30可以具有带有螺纹的突出部分，对应于这些凹处，使得双头螺栓能够像螺栓一样通过纳入到凹处中而牢固地连接到测量点。作为替代，测量点可以包括机器外壳上带螺纹的凹处，而传感器单元10可以包括对应的螺纹，使得它能够被直接地纳入到所述凹处中。作为替代，仅仅以彩色标记在机器外壳上标注了测量点。图2A例示的机器6可以具有旋转轴，具有一定的轴直径dl。机器6在使用时，机器中的轴M可以以转速Vl旋转。传感器单元10可以连接到分析机器状态的设备14。参考图2A，分析装置14包括传感器接口 40，用于接收由传感器10产生的测量信号即测量数据。传感器接口 40被连接到数据处理装置50，它能够按照程序代码控制分析装置14的运行。数据处理装置50也被连接到存储所述程序代码的存储器60。根据本发明的实施例，传感器接口 40包括接收模拟信号的输入端42，输入端42被连接到模-数(A/D)转换器44，其数字输出48被连接到数据处理装置50。A/D转换器44 以一定的采样频率fs对所接收的模拟信号进行采样，以便递送具有一定的采样频率&的数字测量数据信号SM，并且其中每个样点的振幅都取决于在采样时刻所接收的模拟信号的振幅。根据展示在图2B中本发明的另一个实施例，传感器接口 40包括从冲击脉冲测量传感器接收模拟信号Sea的输入端42、被连接以接收模拟信号的调节电路43以及被连接以从调节电路43接收调节后模拟信号的A/D转换器44。A/D转换器44以一定的采样频率fs 对所接收的调节后模拟信号进行采样，以便递送具有一定的采样频率fs的数字测量数据信号^，并且其中每个样点的振幅都取决于在采样时刻所接收的模拟信号的振幅。采样定理保证了有限带宽的信号(即具有最高频率的信号)根据其采样后的形式能够完美地被重建，如果采样频率fs大于被监视的模拟信号^的最大频率fSEAmax的两倍的话。等于采样频率一半的频率因此是对能够被采样后的信号Sm明确地表示的最高频率的理论限制。这个频率(采样频率的一半)称为采样系统的尼奎斯特频率。在采样后的信号中能够观察到尼奎斯特频率fN之上的频率，但是它们的频率是不明确的。也就是说，具有频率f的频率分量无法与具有其中B为非零整数的频率B fN+f和B * fN-f的其他分量区分。这种歧义性称为假频，应对方法可以是先用反假频滤波器(通常是具有接近尼奎斯特频率的截止点的低通滤波器)过滤该信号，再转换到采样后离散表达。考虑到允许非理想滤波器在频率响应中具有一定的斜率，为了提供安全余量，采样频率可以选择高于2的值。 因此，根据本发明的实施例，可以将采样频率设置为fs = k * fSEAmax其中，k是具有大于2. 0的值的因子。所以可以选择因子k为大于2.0的值。优选情况下，可以选择因子k为2.0与2. 9 之间的值，以便提供好的安全余量同时避免产生不必要的许多采样值。根据某实施例，作为有益的情况，选择的因子k使得100女k/2呈现为整数。根据某实施例，因子k可以被设置为2. 56。选择k为2. 56致使100 * k = 256 = 2的8次方。根据某实施例，数字测量数据信号Ssffi的采样频率fs可以固定到一定的值fs，比如 fs = 102. 4kHz。因此，当采样频率fs被固定到一定的值fs时，模拟信号^的最高频率fSEAmax将为 _] fSEAfflax = fs/k其中fSEAmax是采样后信号中要被分析的最高频率。因此，当采样频率fs被固定到一定的值fs = 102400Hz，而因子k被设置为2. 56 时，模拟信号^的最大频率fSEAmax将为fSEAmax = fs/k = 102400/2. 56 = 40kHz所以，响应所接收的模拟测量信号^而产生具有一定的采样频率fs的数字测量数据信号^。A/D转换器44的数字输出48经由传感器接口 40的输出49被连接到数据处理装置50，以便能够向数据处理装置50传递数字测量数据信号i5m。传感器单元10可以包括振动转换器，传感器单元被构造为在物理上啮合测量点的连接耦接，使得在测量点的机器振动能够被传输到振动转换器。根据本发明的实施例，传感器单元包括具有压电元件的转换器。当测量点12振动时，传感器单元10或者至少其一部分也振动，然后转换器产生电信号，其频率和振幅分别取决于测量点12的机械振动频率和振动振幅。根据本发明的实施例，传感器单元10是振动传感器，提供如频率范围为1. OOHz 至10000Hz的10mV/g的模拟振幅信号。这样的振动传感器被设计为基本上是为了传递IOmV 的相同振幅，而不考虑它是在1Ηζ、3Ηζ还是在IOHz被施加Ig (9. 82m/s2)的加速度。因此典型的振动传感器在高达约IOkHz的指定频率范围内具有线性响应。从旋转机器部件中发出的在这个频率范围内的机械振动往往由不平衡或未对准导致。不过，当安装在机器上时， 典型情况下，线性响应振动传感器也具有几个不同的机械谐振频率，取决于传感器与振动源之间的物理路径。滚柱轴承的故障导致相对尖锐的弹性波，称为冲击脉冲，在到达传感器之前沿着机器外壳的物理路径传播。这样的冲击脉冲往往具有很宽的频谱。典型情况下，滚柱轴承冲击脉冲的振幅低于由不平衡或未对准所导致振动的振幅。宽频谱的冲击脉冲特征使得它们能够激活”鸣震响应”或与传感器相关联的谐振频率的谐振。因此，来自振动传感器的典型测量信号可能具有图2C所示的波形，即在主要低频信号上叠加了更高频率更低振幅谐振的“鸣震响应”。为了能够分析往往从轴承的故障中发出的冲击脉冲特征，必须滤除低频分量。这能够利用高通滤波器或利用带通滤波器实现。不过，必须调整这些滤波器以便在高频信号部分通过的同时，阻塞低频信号部分。典型情况下，单个的振动传感器将具有与从一个冲击脉冲信号源的物理路径相关联的一个谐振频率，以及与从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，正如在US 6，053，047中提及。因此，当使用振动传感器时，旨在使高频信号部分通过的滤波器调整需要个别调整。当正确地调整了这样的滤波器时，结果信号将由冲击脉冲特征组成。不过，分析从振动传感器发出的冲击脉冲特征稍微受以下事实伤害振幅响应以及谐振频率固有地取决于冲击脉冲信号的个别物理路径而改变。作为有益的情况，与振动传感器相关联的这些缺点可以利用冲击脉冲测量传感器减轻。冲击脉冲测量传感器被设计为并适应提供预定的机械谐振频率，以下将进一步详细介绍。作为有益的情况，冲击脉冲测量传感器的这种特征呈现了可重复的测量结果，因为冲击脉冲测量传感器的输出信号具有稳定的谐振频率，基本上不取决于冲击脉冲信号源与冲击脉冲传感器之间的物理路径。不仅如此，相互不同的各个冲击脉冲传感器提供的谐振频率偏差如果有也非常小。这个的有益效果是简化了信号处理，因为滤波器不再需要个别调整，与以上介绍的使用振动传感器时的情况大不相同。不仅如此，冲击脉冲传感器的振幅响应定义明确，使得按照由S.P.M. Instrument AB所定义的适宜测量方法进行测量时，单个测量就提供了可
靠的信息。图2D展示了冲击脉冲传感器产生的测量信号的振幅，而图2E展示了振动传感器
18产生的测量信号的振幅。两个传感器都被施加了相同系列的机械冲击而没有典型的低频信号内容。正如从图2D和图2E清楚可见，来自冲击脉冲测量传感器的冲击脉冲特征的谐振响应持续时间，要短于对应的来自振动传感器冲击脉冲特征的谐振响应。冲击脉冲测量传感器提供独特的冲击脉冲特征响应的这种特性，具有的有益效果是从它提供的测量信号有可能区分在短时间跨度内发生的不同机械冲击脉冲之间的差别。根据本发明的实施例，所述传感器是冲击脉冲测量传感器。图3是根据本发明实施例的冲击脉冲测量传感器10的简化展示。根据这个实施例，传感器包括具有一定质量或重量的部件110和压电元件120。压电元件120有些弹性，所以被施加外力时它能够伸缩。 压电元件120在对立表面上分别配备了导电层130和140。当压电元件120伸缩时它产生电信号，由导电层130和140拾取。所以，机械振动被转换为模拟测量电信号Sea，它被传递到输出端子145、150。压电元件120可以位于配重110与表面160之间，在运行期间，它被物理地连接到测量点12，如图3展示。冲击脉冲测量传感器10具有的谐振频率取决于传感器机械特征，比如配重部件 110的质量m和压电元件120的弹性。因此，压电元件具有弹性和弹簧常数k。传感器的机械谐振频率fKM所以也取决于质量m和弹簧常数k。根据本发明的实施例，传感器的机械谐振频率fM能够由下面的等式确定fRM=l/(2^4krm (等式 1)根据另一个实施例，冲击脉冲测量传感器10的实际机械谐振频率也可以取决于其他因素，比如传感器10与机器6机体连接的性质。因而谐振冲击脉冲测量传感器10对于以机械谐振频率fM或其附近的频率的振动特别灵敏。冲击脉冲测量传感器10可以被设计为使得机械谐振频率fM在^kHz到37kHz 的范围内某处。根据另一个实施例，机械谐振频率fM在30kHz到35kHz的范围内某处。所以模拟测量电信号具有的电振幅可以在频谱上变化。为了说明理论背景的目的，可以假设要是对冲击脉冲测量传感器10施加从如IHz到如200000kHz的所有频率振幅一致的机械振动，那么来自冲击脉冲测量传感器的模拟信号的振幅在机械谐振频率fKM 处将具有最大值，因为传感器以该频率“推动”时将会谐振。参考图2B，调节电路43接收模拟信号 5ΕΑ。调节电路43可以被设计为阻抗适应电路，被设计为适应A/D转换器的从传感器端子145、150所见的输入阻抗，以便出现最佳的信号传输。因此，调节电路43可以运行以适应从传感器端子145、150所见的输入阻抗&η， 以便将最大的电功率传递给A/D转换器44。根据调节电路43的实施例，模拟信号Sea被供给了变压器的初级线圈，而调节后模拟信号由变压器的次级线圈传递。初级线圈有nl匝而次级线圈有n2阻，比值nl/n2 = η12。因此，A/D转换器44被连接以从调节电路43接收调节后的模拟信号。A/D转换器44具有输入阻抗Z44，而在调节电路43被连接在传感器端子 145、150与A/D转换器44的输入端子之间时，从传感器端子145、150所见的A/D转换器的输入阻抗将是(nl/n2)2 * Z44。A/D转换器44以一定的采样频率fs对所接收的调节后模拟信号进行采样，以便传递具有一定的采样频率fs的数字测量数据信号Sm，并且其中每个样点的振幅都取决于在采样时刻所接收的模拟信号的振幅。根据本发明的实施例，数字测量数据信号Sm被传递到装置180进行数字信号处理(见图5)。根据本发明的实施例，用于数字信号处理的装置180包括数据处理器50和使数据处理器50执行数字信号处理的程序代码。根据本发明的实施例，处理器50由数字信号处理器实施。数字信号处理器也被称为DSP。参考图2A，数据处理装置50被连接到存储所述程序代码的存储器60。优选情况下，程序存储器60是非易失性存储器。存储器60可以是读/写存储器，即从存储器中读取数据和把新数据写到存储器60上都能够进行。根据某实施例，程序存储器60由FLASH存储器实施。程序存储器60可以包括第一存储器段70，用于存储可执行的第一组程序代码80， 以便控制分析装置14执行基本的操作(图2A和图4)。程序存储器还可以包括第二存储器段90，用于存储第二组程序代码94。在第二存储器段90中的第二组程序代码94可以包括使分析装置处理所检测的信号或若干信号，以便产生预处理的信号或一组预处理的信号的程序代码。存储器60还可以包括第三存储器段100，用于存储第三组程序代码104。在第三存储器段100中的程序代码组104可以包括使分析装置执行所选定分析功能105的程序代码。当执行分析功能时，它可以使分析装置在用户界面106上呈现对应的分析结果，或者在端口 16上传递该分析结果(见图1和图2A以及图7和图8)。数据处理装置50还连接到进行数据存储的读/写存储器52。不仅如此，数据处理装置50还可以连接到分析装置通信接口 54。分析装置通信接口讨提供与测量点通信接口 56的双向通信，接口 56可连接在机器的测量点上，或者在其附近。测量点12可以包括连接耦接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可以在双头螺栓30附近放置的单独设备 59中提供，正如图2展示。作为替代，可写信息载体58和测量点通信接口 56可以在双头螺栓30内提供。这在WO 98/01831中进行了更详细的介绍，其内容在此引用作为参考。系统2被安排为允许测量点通信接口 56与分析装置通信接口 M之间的双向通信。优选情况下，测量点通信接口 56和分析装置通信接口 M被构造为允许无线通信。根据某实施例，测量点通信接口和分析装置通信接口被构造为彼此通过射频(RF)信号进行通信。这个实施例包括在测量点通信接口 56中的天线，以及分析装置通信接口 M中的另一条天线。图4是存储器60及其内容的实施例的简化展示。该简化展示意在传达对存储器 60中存储不同程序函数的总体思路的理解，而这不一定是对在真实存储器电路中存储程序的方式的正确的技术教导。第一存储器段70存储的程序代码用于控制分析装置14以执行基本的操作。尽管图4的简化展示显示了伪代码，但是应当理解，程序代码80可以由机器代码构建，或者由数据处理装置50能够执行或解释的任何级别的程序代码构建(图2A)。图4展示的第二存储器段90存储着第二组程序代码94。在段90中的程序代码 94，当运行在数据处理装置50上时，将使分析装置14执行某功能，比如数字信号处理功能。 所述功能可以包括对数字测量数据信号Ssffi的高级数学处理。根据本发明的实施例，程序代码94适于使处理器装置50执行连同在本文档中图5、图6、图9和/或图16所介绍的信号处理功能。正如以上连同图1所提及，控制分析装置功能的计算机程序可以从服务器计算机20中下载。这意味着要被下载的程序在通信网络18上被传输。通过在通信网络18上调制载波以携带该程序就能够实现这一点。所以下载后的程序可以被加载到数字存储器中，比如存储器60 (见图2A和图4)。因此，信号处理程序94和/或分析功能程序104、105可以经由通信端口接收，比如端口 16(图1和图2A)，以便将其加载到存储器60中。同样，信号处理程序94和/或分析功能程序104、105也可以经由通信端口 ^B (图1)接收，以便将其加载到计算机26B的程序存储器位置或数据库22B中。本发明的一方面涉及计算机程序产品，比如可加载到某装置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。计算机程序产品包括软件代码部分，当所述产品运行在分析机器状态的设备的数据处理单元50上时，用于执行信号处理方法和/或分析功能。术语“运行在数据处理单元上”意味着计算机程序加上数据处理单元执行本文档中介绍种类的方法。措词“计算机程序产品，可加载到状态分析装置的数字存储器中”意味着计算机程序能够被引入到状态分析装置的数字存储器中，以便实现编程为能够或适于执行以上介绍种类的方法的状态分析装置。术语“加载到状态分析装置的数字存储器中”意味着以这种方式编程的状态分析装置能够或适于执行以上介绍种类的方法。上述计算机程序产品也可以加载到计算机可读介质上，比如光盘或DVD。这样的计算机可读介质可以用于向客户机传递所述程序。根据分析装置14(图2A)的实施例，它包括用户输入接口 102，操作员由此可以与分析装置14互动。根据某实施例，用户输入接口 102包括一组按钮104。分析装置14的实施例包括用户输出界面106。用户输出界面可以包括显示器单元106。当数据处理装置 50运行基本程序代码80中提供的基本程序功能时，它利用用户输入接口 102和显示器单元 106提供用户交互。按钮组104可限于几个按钮，比如五个按钮，如图2A展示。中央按钮 107可以用作ENTER或SELECT功能，而可以使用其他更多的外围按钮可以用于移动显示器 106上的光标。应当理解，以这种方式，经由用户接口可以把符号和文本输入到装置14中。 例如，显示器单元106可以显示许多符号，比如字母表中的字母，同时光标在显示器上可移动以响应用户输入，所以允许用户输入信息。图5是分析装置14的实施例的示意框图，处在具有可运动轴8的机器6所在的客户机位置4。传感器10可以是冲击脉冲测量传感器，被显示为连接到机器6的机体，以便拾取机械振动和向传感器接口 40传递表明所检测到的机械振动的模拟测量信号SEA。传感器接口 40可以被设计为如连同图2A或图2B的介绍。传感器接口 40向用于数字信号处理的装置180传递数字测量数据信号i5m。数字测量数据信号Ssffi具有采样频率fs，而每个样点的振幅值都取决于采样时刻所接收的模拟测量信号^的振幅。根据某实施例，数字测量数据信号^ffi的采样频率fs可以被固定到一定的值fs，比如fs = 102kHz。采样频率fs可以由时钟190所传递的时钟信号控制，如图5展示。时钟信号也可以传递给用于数字信号处理的装置180。用于数字信号处理的装置180能够响应所接收的数字测量数据信号^ffi、时钟信号以及采样频率fs与时钟信号之间关系，产生有关所接收的数字测量数据信号Sm的短暂持续时间的信息，因为两个连续样点值之间的持续时间等于Ts = l/fs。根据本发明的实施例，用于数字信号处理的装置180包括预处理器200，用于执行数字测量数据信号Sm的预处理，以便将预处理后的数字信号Smp传递到输出210上。输出 210被连接到鉴别器230的输入220。鉴别器230适于鉴别预处理后的数字信号SmP，以便将鉴别结果传递给用户界面106。作为替代，鉴别结果也可以传递给通信端口 16，以便使结果能够传输到比如在控制场所的控制计算机33(见图1)。根据本发明的实施例，连同用于数字信号处理的装置180中功能框所介绍的功能，预处理器200和鉴别器230可以由计算机程序代码94和/或104实施，正如以上连同图4结合存储器块90和100的介绍。用户可以仅仅需要几项基本的监视功能，检测某机器的状态是正常还是异常。检测出异常状态后，用户可以要求专门的职业维护人员确定该问题的精确性质，并且执行必要的维修工作。职业维护人员经常需要和使用宽范围的鉴别功能，使得有可能确定异常机器状态的性质和/或原因。因此，分析装置14的不同用户对装置的功能可以提出非常不同的要求。在本文档中术语状态监视功能是用于检测某机器的状态是正常还是有点退化还是异常的功能。术语状态监视功能还包括鉴别功能，使得有可能确定异常机器状态的性质和 /或原因。机器状杰监视功能的实例状态监视功能Fl、F2. . . Fn包括若干功能，比如振动分析、温度分析、冲击脉冲测量、冲击脉冲测量数据的频谱分析、振动测量数据的快速傅氏变换、状态数据在用户界面上的图形表示、在所述机器上的可写信息载体中存储状态数据、在所述装置中的可写信息载体中存储状态数据、转速测量、不平衡检测以及未对准检测。根据某实施例，装置14包括以下功能Fl=振动分析；F2 =温度分析，F3 =冲击脉冲测量，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氏变换，F6 =状态数据在用户界面上的图形表示，F7 =在所述机器上的可写信息载体中存储状态数据，F8 =在所述装置中的可写信息载体52中存储状态数据，F9 =转速测量，FlO=不平衡检测，以及Fll =未对准检测。F12 =从所述机器上的可写信息载体58中检索状态数据。F13 =执行振动分析功能Fl和执行功能F12 “从所述机器上的可写信息载体58 中检索状态数据”，以便能够根据当前振动测量数据和历史振动测量数据进行对比或趋势判断。F14 =执行温度分析F2 ；并且执行功能“从所述机器上的可写信息载体58中检索状态数据”，以便能够根据当前温度测量数据和历史温度测量数据进行对比或趋势判断。F15 =从所述机器上的可写信息载体58中检索标识数据。功能F7“在所述机器上的可写信息载体中存储状态数据”，以及F13振动分析和状态数据检索的实施例在WO 98/01831中进行了更详细地介绍，其内容在此引用作为参考。图6展示了根据本发明实施例的预处理器200实施例的示意框图。在这个实施例中，数字测量数据信号Sm被连接到数字带通滤波器M0，它具有较低截止频率f『较高截止频率fue以及较高和较低截止频率之间的通频带带宽。数字带通滤波器240的输出被连接到数字包络器250。根据本发明的实施例，包络器250的信号输出被传递到输出沈0。预处理器200的输出260被连接到数字信号处理组合体180的输出210以向鉴别器230的输入220传递。可以选择数字带通滤波器240的较高和较低截止频率，使得在传感器谐振频率fKM 处的信号Ssffi的频率分量在通频带带宽中。如上所述，由在谐振频率fM处机械谐振的传感器实现机械振动的放大。所以，模拟测量信号Sea反映了在谐振频率fM处及其周围振动的放大值。因此，作为有益的情况，根据图6实施例的带通滤波器抑制了在谐振频率fKM之下和之上频率的信号，以便进一步增强测量信号在谐振频率fKM处的分量。不仅如此，作为有益的情况，数字带通滤波器240进一步降低了测量信号中固有地包括的噪声，因为在较低截止频率fm以下和较高截止频率fuc以上的任何噪声分量也被除去或减弱。因此，使用具有在最低谐振频率值fm到最高谐振频率值f·范围内具有机械谐振频率fKM的谐振冲击脉冲测量传感器10时，数字带通滤波器240可以被设计为使较低截止频率4。= f-，和较高截止频率= f·。根据某实施例，较低截止频率& = ffflL = ^kHz,和较高截止频率fuc
*ΕΜυ 3 7 kHz ο根据另一个实施例，机械谐振频率fKM在从30kHz到35kHz范围内某处，然后数字带通滤波器240可以被设计为具有较低截止频率4。= 30kHz，和较高截止频率fw = 35kHz。根据另一个实施例，数字带通滤波器240可以被设计为使较低截止频率4。低于最低的谐振频率值f-，和较高截止频率高于最高的谐振频率f·。例如，机械谐振频率fKM 可以是从30kHz到35kHz范围内的频率，然后数字带通滤波器240可以被设计为使较低截止频率、=17kHz，和较高截止频率fue = 36kHz。所以，数字带通滤波器240传递的通频带数字测量数据信号$具有有益的低噪声内容并反映了通频带内的机械振动。通频带数字测量数据信号$被传递到包络器250。所以，数字包络器250收到了通频带数字测量数据信号$，它可以反映具有正的以及负的振幅的信号。参考图6，所接收的信号被数字整流器270整流，并且整流后的信号可以被可选的低通滤波器280滤波以产生数字包络信号SENV。所以，信号Senv是响应滤波后的测量数据信号$而产生的包络信号的数字表示。 根据本发明的某些实施例，可以除去可选的低通滤波器观0。以下连同图9讨论了一个这样的实施例。所以，当以下连同图9讨论的降采样器310包括低通滤波器功能时，可以除去在包络器250中的可选低通滤波器观0。根据本发明的图6实施例，信号Senv被传递到预处理器200的输出沈0。因此，根据本发明的实施例，在输出210 (图5)上传递的预处理后数字信号Ssrop是数字包络信号SENV。尽管用于响应测量信号而产生包络信号的现有技术模拟设备采用了模拟整流器， 该模拟整流器会固有地导致系统误差被引入结果信号中，但是作为有益的情况，数字包络器250将产生真正的整流而没有任何系统误差。所以，数字包络信号Senv将具有良好的信噪比，因为在数字带通滤波器240通频带中的谐振频率处进行机械谐振的传感器会引起高的信号振幅，并且在数字域中进行的信号处理不增加噪声，并且不增加系统误差。参考图5，预处理后的数字信号Smp被传递到鉴别器230的输入220。根据另一个实施例，滤波器240是具有截止频率4。的高通滤波器。这个实施例通过以高通滤波器240代替带通滤波器而简化了设计，从而将低通滤波处理留给了下游另一个低通滤波器，比如低通滤波器观0。高通滤波器240的截止频率4。被选择为接近谐振冲击脉冲测量传感器10的最低预期机械谐振频率值f-。当机械谐振频率fKM在30kHz到 35kHz范围内某处时，高通滤波器240可以被设计为使较低截止频率= 30kHz。然后把高通滤波后的信号传给整流器270以及继续到低通滤波器观0。根据某实施例，应当有可能使用谐振频率在20kHz到35kHz范围内某处的传感器10。为了实现这个目的，高通滤波器 240可以被设计为使较低截止频率4。= 20kHz。图7展示了鉴别器230(也见图5)的实施例。鉴别器230的图7实施例包括状态分析器四0，适于接收指示机器6状态的预处理后的数字信号SmP。利用在控制输入端300 上传递的选择信号，可以控制状态分析器290执行所选定的状态分析功能。利用用户与用户接口 102(见图2A)的互动可以产生在控制输入端300上传递的选择信号。当所选定的分析功能包括快速傅氏变换时，选择信号300将设置分析器四0以在频率域中对输入信号进行操作。取决于要执行的分析是什么类型，状态分析器290可以在时域对输入的预处理后数字信号Smp进行操作，或者在频率域对输入的预处理后数字信号Smp进行操作。所以，取决于在控制输入端300上传递的选择信号，如图8所示可以包括FFT四4，或者如图7所展示可以把信号Smp直接传递给分析器四0。图8展示了鉴别器230的另一个实施例。在图8的实施例中，鉴别器230包括可选的快速傅氏变换器四4，被连接以从鉴别器230输入220接收信号。来自快速傅氏变换器 294的输出可以被传递到分析器四0。为了分析旋转部件的状态，所期望的是在足够长的时间监视所检测的振动，以便能够检测出重复的信号。一定的重复信号特征指示了旋转部件的已退化状态。分析重复信号特征还可以指示已退化状态的类型。这样的分析也可以引起对已退化状态程度的检测。因此，测量信号可以包括取决于可旋转运动部件8振动的至少一种振动信号分量 Sd ；其中所述振动信号分量具有取决于可旋转运动部件8的转速froT的重复频率fD。所以， 取决于可旋转运动部件8振动的振动信号分量可以指示所监视机器的已退化状态或故障。 事实上，振动信号分量&的重复频率fD与可旋转运动部件8的转速之间的关系可以指示哪个机械部件有故障。因此，在具有多个旋转部件的机器中，有可能通过使用分析功能 105(包括频率分析)，利用处理测量信号而识别出单个轻微损坏的部件。这样的频率分析可以包括对包括振动信号分量&的测量信号的快速傅氏变换。快速傅氏变换(FFT)使用了一定的频率分辨率。该一定的频率分辨率可以按照频率片段表示，决定了辨别不同频率的界限。术语“频率片段”有时指“线条”。如果需要频率分辨率提供高达轴速的Z个频率片段，那么有必要在该轴旋转X周期间记录该信号。连同旋转部件的分析，分析高于旋转部件的旋转频率的信号频率可能引人关注。旋转部件可以包括轴和轴承。轴旋转频率 ·ΜΤ往往被称为“级别1”。所关注的轴承信号可能发生每轴转约10次(级别10)，即故障重复频率fD(以Hz测量)除以转速fKQT(以
24rps测量)等于ΙΟΗζ/rps,即级别y = fD/fE0T = lOHz/rps。不仅如此，分析轴承信号的谐波可能引人关注，所以测量高达级别100的情况可能引人关注。令最大级别为Y，而在FFT 在要使用的频率片段总数为Z，以下情况成立Z = X * Y。相反X = Z/Y，其中，X是分析数字信号期间所监视轴的转数；以及Y是最大级别；以及Z是以许多频率片段表示的频率分辨率。考虑把降采样后数字测量信号Smp(见图5)传递到FFT分析器294时的情况，如图8中介绍在这样的情况下，当FFT分析器294被设置为Z = 1600频率片段，而用户关注的分析频率高达级别Y = 100，那么X的值变为X = Z/Y = 1600/100 = 16。因此，当期望Z = 1600频率片段并且用户关注的分析频率高达级别Y = 100时， 有必要在X = 16轴转期间进行测量。使用用户界面102、106(图2A)可以设置FFT分析器四4的频率分辨率Z。因此，使用用户界面102、106(图2A)可以设置用于状态分析功能105和/或信号处理功能94 (图4)的频率分辨率值Z。根据本发明的实施例，通过从一组值中选择一个值Z可以设置频率分辨率Z。频率分辨率Z的可选择值组可以包括Z = 400Z = 800Z = 1600Z = 3200Z = 6400如上所述，采样频率fs可以被固定到一定的值，比如fs = lOMOOkHz，而因子k可以设置为2. 56，从而致使要被分析的最高频率fSEAmax为fSEAmax = fs/k = 102400/2. 56 = 40kHz对于具有转速fKQT = 1715rpm = 28. 58rps轴的机器，选定的级别值Y = 100致使要分析的最大频率为fE0T 女 Y = 28. 58rps 女 100 = 2858Hz。快速傅氏变换器294可以适于对所接收的具有一定数目样点值的输入信号，执行快速傅氏变换。当将样点值的该一定数目设置为可以被二( 除而不会出现分数的偶整数时是有益的。所以，表示从轴的旋转而发出机械振动的数据信号可以包括重复的信号模式。因此在被监视轴的每转，一定的信号模式可以被重复一定量的次数。不仅如此，重复信号也可以以互相不同的重复频率发生。在Victor Wowk所著"Machinery Vibration Measurements and Analysis，，(ISBN 0-07-071936-5)的书中，在149页上提供了互相不同重复频率的几个实例“轴承保持器损坏频率(FTF)轴承滚动件损坏(BQ频率外环(OR)内环(IR) ”
该书还在150页上提供了计算这些特定频率的公式。Victor Wowk所著 "Machinery Vibration Measurements and Analysis” 白勺1 ! 弓石；I 切地说，计算这些特定频率的上述公式在此引用作为参考。同一书中151页上的表指示，这些频率也随轴承制造商而改变，并且FTF可以具有0. 378的轴承频率因子；BS可以具有1. 928的轴承频率因子；OR可以具有3. 024的轴承频率因子；以及顶可以具有4. 976的轴承频率因子。频率因子与轴的转速相乘以获得重复频率。该书指出，对于具有转速为1715rpm， 即28. 58Hz的轴，从标准类型6311的轴承外环(OR)发出脉冲的重复频率可能为大约86Hz ； 而FTF重复频率可能为10. 8Hz。当被监视轴以〒^ 转速旋转时，可以按照被监视轴每时间单位的重复或按照每转的重复讨论这样的重复频率，而不需要在两者之间进行区分。不过，如果机器部件以
转速旋转，事情就进一步复杂化，如以下连同图16、图17和图20的讨论。出现突然故障的机械某些类型的机械可能非常突然地遭受整体故障或破坏。对于某些机器类型，比如风力电站中的旋转部件，已经知道发生过突然的破坏，并且使维护人员和机器拥有者感到十分惊奇。这样的突然破坏对机器拥有者损失很大并可能导致其他的负面效应，如在未预计到的机器故障使机器部件跌落时。本发明人意识到，在某些机械的机械振动中存在着特别高的噪声级别，并且这样的噪声级别妨碍了对机器故障的检测。因此，对于某些类型的机械，保护性状态监视的常规方法已经无法对即将到来的退化状态提供足够早期和/或可靠的警告。本发明人推断，在这样的机械中可能存在着表明已退化状态的机械振动VM，但是测量振动的常规方法可能尚未完善。本发明人还意识到，具有缓慢旋转的部件的机器是似乎特别易于突发故障的机械类型。本发明人还意识到低转速可以导致机械振动Vsffi的较低振幅。当机械振动Vsffi表明初始机械故障具有低振幅，测量信号中的噪声内容相对而言变得更高。当在旋转速度小于50rpm的机器上测量时，由降采样器310传送的包络和降采样数字测量信号Sked可以是多噪声的以致如果直接将降采样数字测量信号Sked送入分析器290将阻碍成功的状态监视分析。换句话说，降采样数字测量信号Sked的信噪比SNR可以是如此地低以致阻碍检测任何振动信号分量4。本发明人在已经意识到某些机械的机械振动中特别高的噪声级别妨碍对机器故障的检测之后，提出了在噪声环境中能够检测微弱机械信号的方法。如上所述，测量信号Sea 中振动信号分量4的重复频率fD取决于指示被监视机器6的旋转部件8的初始故障的机械振动Vm。本发明人意识到，有可能检测出初始故障，即刚刚开始发展的故障，只要能够辨别出对应的微弱信号。因此，测量信号可以包括取决于可旋转运动部件8振动的至少一个振动信号分量 4，其中所述振动信号分量具有重复频率fD，它取决于可旋转运动部件8的转速froT。所以，取决于可旋转运动部件8的振动的振动信号分量的存在，可以提供被监视机器的退化状态或初始故障的早期指示。在风力涡轮的应用中，其轴承被分析的转轴可以以小于每分120转的速度旋转， 即轴的旋转频率fMT小于每秒2转(rps)。有时要被分析的这种轴以小于每分50转的速度旋转(rpm)，S卩小于0.83rps的轴旋转频率fKQT。事实上，典型情况下，转速可能小于15rpm。 尽管具有1715rpm转速的轴，如在上述书中讨论，在17. 5秒中产生了 500转；而以每分50 转旋转的轴却要用十分钟才产生500转。某些大型风力电站的轴，典型情况下可以以12RPM =0. 2rps 旋转。所以，当要被分析的轴承与缓慢旋转轴相关联，并且监视轴承的检测器产生的模拟测量信号Sea使用大约IOOkHz的采样频率采样时，与该轴一次完整旋转相关联的样点值的数目变得非常大。作为展示性实例，当该轴以50rpm旋转时，为了描述500转以IOOkHz 的采样频率获得了 6千万(60000000)个样点值。不仅如此，当信号包括如此多的样点时，对信号执行高级数学分析需要大量时间。 所以，期望先减少每秒的样点数目，再进一步处理信号SENV。图9展示了预处理器200的另一个实施例。预处理器200的图9实施例包括数字带通滤波器240和数字包络器250，如以上连同图6的介绍。如上所述，信号Senv是响应滤波后测量数据信号$产生的包络信号的数字表示。根据预处理器200的图9实施例，数字包络信号Sked被传递到降采样器310，它适于产生具有降低的采样频率的数字信号SKED。降采样器310运行以产生输出数字信号， 其中两个连续样点值之间的短暂持续时间要长于输入信号中两个连续样点值之间的短暂持续时间。以下连同图14更详细地介绍降采样器。根据本发明的实施例，可以除去可选的低通滤波器观0，如上所述。在图9实施例中，当由数字整流器270产生的信号被传递到包括低通滤波的降采样器310时，就可以除去低通滤波器观0。降采样器310的输出312把数字信号Sked传递到增强器320的输入端315。增强器320能够接收数字信号Sked并响应它而产生输出信号^ffipt5输出信号^ffip被传递到预处理器200的输出端口洸0。图IOA是流程图，展示了增强信号中重复信号模式方法的实施例。有益的是，这种方法可以用于在表示具有旋转轴的机器状态的信号中，增强重复信号模式。增强器320可以被设计为根据图IOA展示的方法运行。图IOA中方法步骤S1000到S1040表示在实际产生输出信号值之前为了进行设置而采取的准备动作。一旦已经执行了这些准备动作，就可以计算输出信号值，如参考步骤 S1050的介绍。图IOB是流程图，展示了产生数字输出信号的方法。更确切地说，图IOB展示了已经执行了参考图IOA中步骤S1000至S1040所介绍的准备动作时，产生数字输出信号的方法实施例。参考图IOA的步骤S1000，确定了输出信号Smp的期望长度(\ENCTH。图11是具有多个存储器位置i的第一存储器的示意展示。第一存储器的存储器位置i保存着包括数字值序列的实例输入信号。根据本发明的实施例，实例输入信号用于计算输出信号Smp。图11显示了输入信号I的许多连续数字值的某些。输入信号I中的数字值2080仅仅展示了在输入信号中出现的几个数字值。在图11中，输入信号中的两个相邻数字值被持续时间tdelta分开。值tdelta是增强器320所接收的输入信号的采样频率fSK 的倒数(见图9和图16)。图12是具有多个存储器位置t的第二存储器的示意展示。第二存储器的存储器位置t保存着包括数字值序列的实例输出信号SmP。因此，图12展示了将数字值3090存储在连续存储器位置中的一部分存储器。图12显示了输出信号Smp的连续数字值。输出信号^ffip中的数字值3090仅仅展示了在输出信号中出现的几个数字值。在图12中，输出信号中的两个相邻数字值可以被持续时间、&3在时间上分开。参考图10的步骤S1000，可以选择输出信号Ssrop的期望长度0 ΕΝ(;ΤΗ3010，以便有可能使用输出信号Smp分析输出信号中的一定的频率。例如，如果较低的频率比较高的频率更受关注，就需要更长的输出信号。使用输出信号能够分析的最低频率是1/(Omcth女tdelta), 其中Omcra是输出信号中样点值的数目。如果fSK是输入信号I的采样频率，那么每个数字样点值之间的时间tdelta将是l/fSK。如上所述，重复信号模式可能出现在表示机械振动的数据信号中。所以，测量信号，比如由包络器250传递的信号Senv和传递给增强器320的信号Sked可以包括取决于可旋转运动部件8的振动的至少一个振动信号分量&，其中所述振动信号分量4具有重复频率fD，它取决于可旋转运动部件8的转速froT。因此，在输出信号 Ssrop中的连续数字值被持续时间tdelta分开时，为了可靠地检测出重复频率为fKEP = fD = 1/ (Olength * tdelta)的重复信号模式的出现，输出信号^ffip必须包括至少Omcth个数字值。根据某实施例，用户可以输入表示要被检测的最低重复频率fKERnin的值，以及要被监视的轴的最低预期转速的有关信息。分析系统2(图1)包括用于响应这些值计算变量 Olength的适合值的功能。作为替代，参考图2A，分析装置14的用户利用经由用户界面102输入对应值，可以设置输出信号Smp的值(\encth3010。在下一个步骤S1010中，选择了长度因子L。长度因子L确定了输出信号Ssrop中随机信号被抑制的程度。较高的L值比较低的L值在输出信号Smp中给出更少的随机信号。 因此，长度因子L可以被称为信噪比改进值。根据本方法的一个实施例，L是1至10之间的整数，但是也可以将L设置为其他值。根据本方法的实施例，L值可以在增强器320中预置。根据本方法的另一个实施例，L值由本方法的用户经由用户接口 102(图2A)输入。因子L的值对计算输出信号所需要的计算时间也有影响。较高的L值比较低的L值需要更长的计算时间。下一步，在步骤S1020，设置了起始位置&TAKT。起始位置是输入信号I中的位置。设置起始位置是为了避免或减少输出信号Smp中非重复模式的出现。如果设置起始位置&TAKT以便使得起始位置之前的输入信号部分2070有一定的时间间隔Tstohastk MAX对应的长度，那么具有对应频率fSTOHASTIe—MX和更高频率的随机信号将在输出信号0、Ssffip 中被衰减。在下一个步骤S1030中，计算输入数据信号的所要求长度。输入数据信号的所要求长度在步骤S1030中根据以下公式(1)计算(1) Ilength — Olength 女 L+Sstaet+Olength20/50 页下一步，在步骤S1040中，计算输入数据信号中的长度QENCTH。长度在其上执行输出数据信号计算的长度。根据以下的公式C3)计算这个长度CraCTH:(3) Clength 一 Ilength_Sstaet_Olength也能够将公式(3)写为Ilencth= CLENGTH+SSTAET+0LENGTH然后在步骤S1050中计算输出信号。根据以下公式(5)计算输出信号。在公式 (5)中，对输出信号中时间值t计算了输出信号的值。
I=CLENGTH(5) SMDP(t) = Σ^)*^ + 5^" + ^ 其中 1 彡 t 彡 Olength
i=\输出信号Ssrop具有长度(\ENCTH，如上所述。为了获得整个输出信号^ffip,必须用公式 (5)计算从t = 1到t = Omcra每个时间值的值。在图11中，数字值2081展示了在输出信号计算中使用的一个数字值。数字值2081展示了在输出信号计算(其中i = 1)中使用的一个数字值。数字值2082展示了在输出信号计算中使用的另一个数字值。附图标记2082 指以上公式(5)中的数字值I (l+&TAKT+t)，此时i = 1和t = 1。因此，附图标记2082展示了输入信号中在位置号P处的数字样点值P 1+SgTAJ^p+1 SSTART+2在图12中，附图标记3091指在输出信号(其中t= 1)中的数字样点值Ssrop⑴。现在将介绍本方法运行增强器320的另一个实施例，用于增强表示具有旋转轴的机器状态的信号中重复模式。根据某实施例，长度Omcth可以在增强器320中预置。根据本方法的其他实施例，通过用户经由用户接口 102(图2A)输入可以设置长度(\ENCTH。根据本方法的优选实施例，变量Omcth被设置为可以被二( 除而不会出现分数的偶整数。有益的是，根据这条规则选择变量调整输出信号中的样点数，使其适于在可选的快速傅氏变换器 294中使用。因此，根据本方法的实施例，优选情况下，变量Omcth的值被设置为比如1024、 2048、4096 的数字。在特别有益的实施例中，在步骤S1020中设置&TAKT值，以便使得起始位置之前的输入信号部分2070与输出信号3040的长度相同，即&TAKT = (\ENCTH。正如以上连同公式(1)的例示，输入数据信号的所要求长度是!length — Olength 女 L+Sstaet+Olength因此，在公式(1)中设置S
start wlength 致使!length — Olength 女 L+0length+0length — Olength 女 L+0length 女 2所以，输入信号的所要求的长度能够根据以下公式(6)按照输出信号的长度表示(6) Ilength = (L+2) * Olength其中L是以上讨论的长度因子，而Omcth是输出信号中数字值的数目，如以上讨论。在本发明的这个实施例中，根据以下公式(7)能够计算长度(\ENCTH。(7) Clength — L * Olength当已经执行了参考图IOA中步骤S1000至S1040所介绍的准备动作时，利用参考图IOB所介绍的方法就可以产生数字输出信号。根据本发明的实施例，参考图IOB介绍的方法利用DSP 50(图2A)执行。
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在步骤SllOO (图10B)中，增强器320接收数字输入信号I，在输入端315上具有第一个样点值(见图9和/或图16)。正如以上指出，数字输入信号I可以表示从轴旋转发源的机械振动，只要导致出现了具有重复周期为Tk的振动。接收的信号值被存储(步骤S1120)在与增强器320相关联的数据存储器的输入信号存储器部分中。根据本发明的实施例，该数据存储器可以由读/写存储器52实施(图 2A)。在步骤S1130中，在以上等式(5)中使用的变量t被设置为初始值。初始值可以为 1( 一)。在步骤S1140中，计算了样点号为t的输出样点值Smp(t)。计算可以采用下面的等式
I=CLENgthSmdp ⑴= Yj /(/) * /(/ + Sstart +1)
i=\结果样点值SmP(t)被存储(图IOB步骤S1150)在存储器52的输出信号存储器部分中(见图12)。在步骤S1160中，本过程检查变量t的值，并且如果t的值表示的数目低于输出样点值的所期望数目C\ENCTH，则先执行增加变量t的值的步骤S1160，再重复步骤S1140、S1150 和 S1160。在步骤Sl 160中，如果t的值表示的数目等于输出样点值的所期望数目(\ENCTH，，便执行步骤Sl 180。在步骤S1180中，输出信号0、Ssrop被传递到输出260上(见图9和/或图16)。如上所述，表示从轴旋转发出机械振动的数据信号可以包括重复信号特征，因此一定的信号特征可以在被监视轴的每转中重复一定数目的次数。不仅如此，也可能出现几种互相不同的重复信号特征，其中互相不同的重复信号特征可以具有互相不同的重复频率。正如以上介绍的增强信号中重复信号特征的方法，能够有益地同时检测具有互相不同重复频率的许多重复信号特征。优选情况下，这使得在单一测量和分析周期内，能够同时检测比如轴承内环故障特征和轴承外环故障特征，正如下面的介绍。图13是包括两个重复信号特征4010和4020的实例输出信号Smp的示意展示。输出信号Ssrop可以比图13中的展示包括更多的重复信号特征，但是为了展示目的仅仅显示了两个重复信号特征。图13仅仅显示了重复信号特征4010和4020的许多数字值的某些。在图13中，展示了外环(OR)频率信号4020和内环(IR)频率信号4010。正如在图13中可见，外环(OR)频率信号4020具有低于内环(IR)频率信号4010的频率。外环 (OR)频率信号4020和内环(IR)频率信号4010的重复频率分别是1/TQK和1/TIK。在以上介绍的为增强重复信号模式而运行增强器320的方法实施例中，在步骤 S1050中计算输出信号时，放大了重复信号模式。如果在步骤S1010中给因子L更高的值就比给因子L更低的值达到了重复信号模式更高的放大。较高的L值意味着在步骤S1030中要求较长的输入信号I_CTH。所以，较长的输入信号Imcth会引起输出信号中重复信号模式更高的放大。因此，关于输出信号中的重复信号模式，较长的输入信号Imcth呈现出更好地衰减随机信号的效果。根据本发明的实施例，整数值Imcth可以响应所期望的随机信号衰减量而选择。在这样的实施例中，可以根据所选定的整数值确定长度因子L。现在考虑为增强重复信号模式而运行增强器320的方法的示范实施例，其中本方法被用于放大具有某一个最低频率的重复信号模式。为了能够分析具有所述某一个最低频率的重复信号模式，需要一定长度的输出信号。如上所述，在输出信号的计算中使用更长的输入数据信号与使用更短的输入数据信号相比，会引起重复信号模式放大得更多。如果需要重复信号模式的一定的放大，所以有可能使用一定长度的输入信号，以便实现重复信号模式的这种一定的放大。为了展示上述实施例，考虑以下实例具有最低重复频率&的重复信号模式受到关注。为了确保检测出这样的重复信号，将有必要生产能够表明完整周期的输出信号，也就是说，需要表现的持续时间为T1 = 1/ fIO当连续的输出信号样点值被样点周期td—分开时，输出信号中样点值的最小数目将为
OLENGTHmin — T1Z^tdeltsi。如上所述，重复信号的放大量将随着输入信号的长度增加。如上所述，运行以上参考图10至图13介绍的方法是为了增强从旋转轴发出的测量数据序列中的重复信号特征。措词“重复信号特征”应当理解为样点值[x(t)、x(t+T)、
x(t+2T)........x(t+nT)]包括具有非随机振幅值的振幅分量，并且其中这些样点值之间
的持续时间T是不变的，只要该轴以不变的转速旋转。参考图13，应当理解，数字值4010由增强输入信号I中多个重复信号值而产生(见图11)，其中输入信号值在时间上被持续时间 Tik分离。因此在这种情况下，能够推断“重复信号特征”与轴承组件内环处的故障有关，此时重复周期Tik对应于滚珠在内环的通过速率。当然这假设知道了轴的直径和转速。同样， 当存在着这样的“重复信号特征”信号分量时，就可能有重复信号分量值X，使得χ (t)的振幅类似于χ (t+T)，它的振幅类似于χ (t+2T)，它的振幅类似于χ (t+nT)，等等。当在输入信号中存在着这样的“重复信号特征”时，作为有益的情况，即使该重复信号特征微弱到产生的振幅分量小于随机信号分量的振幅分量时，使用以上介绍的方法也可以检测到它。当处理器50执行以上连同图4讨论的对应程序代码94时，分析装置14可以执行连同图10至图13介绍的方法。数据处理器50可以包括中央处理单元，用于控制分析装置 14以及数字信号处理器(DSP)的运行。DSP可以被安排为实际运行程序代码90，使分析装置14执行程序94，使以上连同图10至图13介绍的过程得以执行。数字信号处理器可以是如TMS320C6722类型，由Texas Instruments制造。以这种方式，分析装置14可以运行以便执行全部的信号处理功能94，包括滤波功能M0，包络功能250、降采样功能310和470 以及增强功能320。根据本发明的另一个实施例，信号处理可以在装置14与计算机33之间共享，如上所述。因此，装置14可以接收模拟测量信号^并产生对应的数字信号SM，然后将数字信号Sm传递到控制计算机33，允许在控制位置31执行进一步的信号处理功能94。图IOC展示了增强器的实施例320。增强器320具有输入端315，它由此可以接收
具有采样频率fSKED的数字信号SKED。增强器320可以包括信号处理器325，适于在端口 3 上接收数字信号S·。信号处理器325还包括端口 327，用于接收指示输入信号I的期望长度Imcth的控制值。增强器320还包括参数设置装置330。参数设置装置330用于产生若干相关控制值，用于执行期望的信号增强。因此参数设置装置330具有输出332，用于向信号处理器325 传递控制值ImcTH。增强器320可以在输入端335上接收设置指令。在输入端335上接收的设置指令可以包括指示级别值的数据Y、指示频率分辨率的数据ζ和指示SNR改进器值的数据L。输入端335可以被连接以向参数设置装置330传递所接收的数据(见图10C)。增强器320可以整合在以上如参考图1介绍的分析装置14中。作为替代，增强器 320也可以是中央控制位置31处的控制计算机33 (见图1)的一部分。所以具有采样频率 fSEED的数字信号Sked可以如从分析装置14经由通信网络18在端口 29B上传递到控制计算机33。图IOD展示了根据增强器方法实施例的若干信号。在图IOD的顶部示意地展示了具有采样频率fSK的数字输入信号I。数字输入信号I包括至少Imcth个样点值，其中I eTH 是正整数。如同以上由等式介绍的计算的执行可以如包括第一信号部分Sl和第二信号部分 S2的运算所展示。第一信号部分Sl包括输入信号I中前Sm个样点值的副本。Sa = ILENGTH-OLENGTH第二信号部分S2包括输入信号I中后Sa个样点值的副本。S2l = Ilength-Sstaet在图IOD底部的信号Osi是响应包括第一信号部分Sl和第二信号部分S2的计算获得的输出信号Osi的示意展示。图IOE展示了操作增强器320的方法实施例。在步骤S310用户接口 24B、102、104 提示用户输入若干增强器设置值。根据某实施例，用户接口适于请求用户指示期望的频率分辨率Z ；以及期望的要被检测的最高重复频率fDmax，以及指示期望的信噪比改进的信息。 指示期望的SNR改进的信息可以以SNR改进器值L的形式输入。期望的最高重复频率可以以级别数Ovmgh, Y的形式输入。在这种语境中，级别数0VHigh，Y等于要被检测的最高重复频率(fD_)与所述旋转速度(fKQT)之间的关系(Y，Ov, Ovaigh)Oviligh = Y= fDmax/f rot根据本发明的实施例，用户接口 MB、102、104提示用户输入期望的频率分辨率 Z(步骤S310)，随后它适于等待以指示期望的频率分辨率Z的数据的形式的输入或者以指令增强器320自动地设置频率分辨率Z的数据的形式的输入(步骤S320)。如果用户输入了指示期望的频率分辨率Z的数据，那么输入的数据将被传递到参数设置器330(步骤S330)。 如果用户输入的数据指示期望让频率分辨率Z被自动设置，用户接口将向参数设置器330 指示把频率分辨率Z设置为默认值(步骤S340)。随后，用户接口 MB、102、104提示用户输入期望的要被检测的最高重复频率(步骤S350)。用户接口 24B、102、104然后适于等待指示期望的最高重复频率的输入或者以指令增强器320自动地设置最高重复频率的数据的形式的输入(步骤S360)。如果用户输入了指示期望的最高重复频率的数据，那么输入的数据将被接收和传递到参数设置器330(步骤S370)。如果用户输入的数据指示期望让最高重复频率被自动设置，用户接口将向参数设置器330指示把最高重复频率设置为默认值(步骤S380)。最高重复频率可以以级别数 VHigh，Y的形式输入和/或设置。正如以上讨论，级别数0VHigh，Y是在要产生的输出信号& 中可检测的最高重复频率的设置。当例如所关注轴承信号可以发生大约被监视轴8、801A、801B、801C、803每转y次时，级别数0VHigh，Y应当被设置为至少y。使用数字，这意味着当所关注轴承信号可以发生大约被监视轴8、801A、801B、801C、803每转100次时，级别数0VHigh， Y应当被设置为至少100。 随后，用户接口 24B、102、104提示用户输入期望的SNR改进(步骤S390)。用户接口 24B、102、104然后适于等待指示期望的SNR改进的输入或者以指令增强器320自动地设置SNR改进的数据的形式的输入(步骤S400)。如果用户输入了指示SNR改进的数据，那么输入的数据将被接收和传递到参数设置器330 (步骤S410)。如果用户输入的数据指示期望让SNR改进被自动设置，用户接口将向参数设置器330指示把SNR改进设置为默认值(步骤S420)。SNR改进可以以SNR改进器值L的形式输入。
这些控制值在端口 335上传递到参数设置器320 (图IOC和图10E)。参数设置器330包括被连接以接收控制值Z和Y的转数计算器340。转数计算器 340用于计算值&。值&指示输出信号Osi中的样点(见图IOD和/或图12和/或图13) 应当对应被监视轴8、801A、801B、801C、803的多少“增强转”。例如，当频率分辨率Z被设置为1600而级别值被设置为Y = 100时，那么根据本发明的实施例，输出信号Osi中的样点应当对应被监视轴8、801A、801B、801C、803的& = Z/Y = 16 “增强转”。因此，转数计算器 340具有输入以接收指示频率分辨率设置值Z的数据和指示设置的级别值Y的数据。转数计算器340响应频率分辨率设置值Z和指示设置的级别值Y的数据产生数据值&。转数计算器340向输出信号长度计算器345传递数据值&。如图IOC所示，增强器具有输入端350，用于接收指示在输入端315上收到的信号 Sked的采样频率的数据。参考图9、图16和图30，采样频率值fSK可以对应于值&1；1或41；2。增强器320还具有输入端360，用于接收指示旋转速度fK()T的数据。对于某些机器，旋转速度被预置为常数值，在这样的情况下该速度值可以被提供到输入端360。作为替代，速度检测器420(见图1和图5和图29)可以被提供为传递指示轴8的旋转速度froT的信号。轴8的旋转速度可以按照转每秒(rps)即赫兹(Hz)提供。输出信号长度计算器345用于计算指示输出信号Osi中所需样点值数目Omcth(见图10D)的值，以响应收到的数据，即响应轴“增强转”值Xe、轴旋转速度值和采样频率值 fsE°因此，如果& = 16，采样频率值fSK = 30. 72Hz以及轴旋转速度值fKQT = 0. 12rps， 那么输出信号Osi中所需样点值数目将为0L = Xe ^ fSE/fE0T = 4096。因此，根据某实施例，为了能够以频率分辨率Z进行高达级别0VHigh、Y的重复频率后续分析，输出信号0S1、Smp中所需样点值的最小数目能够根据参数Y、Z、fE0T和fSK计算， 其中fSK为采样频率值，使得被监视轴8、801A、801B、801C、803每转的样点数目不变。当旋转速度不变时，以及/或者当分数降采样器被用于补偿可变的轴速度时，被监视轴每转的样点数目不变，正如本文档后面更详细的讨论。所以，要产生的样点值数目(\ENCTH必须为或更大，其中(\ = & * fSK/fKQT。输出信号长度计算器345用于计算值以及设置Omcth值。Omcra值被设置为等于或大于算出的(\值的值。 输出信号长度计算器345用于向输入信号长度计算器365的输入端364传递Omcra 值。输出信号长度计算器345也用于向随机信号频率衰减器设置运算器370传递Omcra值。随机信号频率衰减器设置运算器370被安排为设置变量SSTAM。变量&TAKT控制着随机信号衰减的频率限度。正如从图IOD可见，Sstakt值除以采样频率fSK对应于时间周期Ts Ts — SSTAET/fSE — Sstaet 女 Tse其中Tsk可以表示两个连续样点之间的延续时间。&TAKT为延迟的样点数目，即要被相关的信号Sl与S2之间的位移，正如在图IOD中也可见。当变量&TAKT被设置为与(\ENCTH相同的值时，那么具有对应频率fST。c;HASTO—MX = 1/TS 和更高频率的随机信号将在输出信号0、sMP中被衰减。所以，有益的是把变量&TAKT设置为等于Omcth的值或大于Omcth的值。因此，随机信号频率衰减器设置运算器370被安排为把变量&TAKT设置为等于Omcth的值或大于Omcra的值。输入信号长度计算器365用于计算L值和设置Imcth值。产生的变量值L取决于可以在端口 366上收到的指示期望的SNR改进的信息、可以在端口 367上收到的变量&TAKT 的值和可以在端口 364上收到的(\ENCTH值。因此，为了能够从具有(\ENCTH个样点值的增强器320产生输出信号0、Sbp,该增强器必须在端口 315上接收至少L个样点值。根据某实施例，变量l·的值为Il — Olength * L+Sstaet+Olength所以，有益的是把变量Imcth设置为等于L的值或大于L的值。因此，输入信号长度计算器365被安排为把变量Imcth设置为等于L的值或大于l·的值。输入信号长度计算器365被安排为在端口 332上把控制值Iraera传递到信号处理器325 (见图10C)。输入信号长度计算器365被安排为把控制值Imcth传递到求和确定器375的输入端。求和确定器375还具有一个输入用于接收指示变量数据。不仅如此，求和确定器375还具有一个输入用于接收指示要以输出信号0、Sbp的形式产生的样点值的数目 Olength的数据。所以，随机信号频率衰减器设置运算器370被安排为把指示变量&TAKT的数据传递到求和确定器375，而输出信号长度计算器345被安排为把指示Omcra值的数据传递到求和确定器375。 求和确定器375被安排为根据数值IraCTH、Olength和Sstakt产生数值CraeTH。数值Qencth被设置为基本上等于于数值Imcth与数值&TAKT和Omcra之和之间的差的值。因此，求和确定器375可以传递数值Qencth = Imcth-Sstakt-(\encth。求和确定器375可以被安排为在参数设置装置330的输出377上传递数值CraCTH。图IOG展示了增强器的另一个实施例320，其中求和确定器的实施例375B具有一个输入用于接收指示要产生的样点值的数目Omcra的数据，以及另一个输入用于接收SNR 改进器值L。求和确定器375B适于根据数值(\ENCTH和SNR改进器值L产生数值QENCTH。求和确定器375B适于设置Clencth = L* 0LENCTH。求和确定器375B可以被安排为在参数设置装置330的输出377上传递数值CraCTH。输出信号长度计算器345还用于在参数设置装置330的输出379上传递数值
length。如上所述，信号处理器325包括端口 3 用于接收时域数字信号SKED，以及端口 327 用于接收指示输入信号I的期望长度的控制值。信号处理器325与具有多个存储器部分的存储器380协作。根据某实施例，该存储器包括存储器部分382用于存储信号Sked的至少Imcth个连续样点值。因此，信号处理器 325可以响应在激活输入端384上收到激活信号，用于在输入端327上读取Imcth值，随后用于在端口 3 上接收Imcth值个连续样点值。信号处理器325还可以响应在激活输入端 384上收到激活信号，与存储器380协作用于把这些样点值存储在存储器部分382中。因此，存储器部分382的内容表示输入信号I，正如图IOD所描绘。输出样点值发生器386用于根据输入信号I产生第一信号部分Sl和第二信号部分S2。响应在激活输入端388上收到激活信号，输出样点值发生器386可以用于读取样点I (、)至I (io+C^TH)，并且把这些样点存储在第二存储器部分390中作为信号部分Sl ； 以及输出样点值发生器386可以用于读取样点I (iQ+&TAKT+l+l)至I (Sstakt+ClENCTH+OlENCTH)，并且把这些样点存储在第三存储器部分392中，其中、为不变的正整数。因此，存储器部分390和392的内容分别可以表示第一信号部分Sl和第二信号部分S2，正如图IOD所描绘。随后输出样点值发生器386可以用于对信号Sl和S2进行互相关。作为替代，相关包括读取存储器部分382中存储的输入信号I的样点值，正如图 IOC和图IOD的顶部示意地展示。参考图10F，输出样点值发生器386可以用于执行以下步骤步骤S500 把变量t设置为第一个值、。第一个值、可以是、=1。步骤S510 计算输出样点值
CLKNGTHSMDP(t) = [ /(O */(/ + Sstart + /)
i=iO步骤S520 在输出端口 394上传递所产生的样点值^ffip⑴。步骤S530 增加计数器值t，即设置t: = t+Ι ；步骤S540 检查数值t是否大于O^m+tfl。如果数值t大于Omrai^tci-I那么产生信号指示已经产生了完整的输出信号(步骤S550)。如果数值t不大于Omcn^tcrI那么使用增加的t值重复步骤S510。图IOH是表格，展示了步骤S510中一部分计算的实施例。增强器320适于根据 Cmcth个输入信号乘积P (i，t)产生输出样点值SMP(t)。Qencth为正整数。参考表1 (见图10H)，通过将第一样点位置的第一输入样点值I (i)乘以第二输入样点值I(i+t+SSTAKT)获得输出样点位置t的输入信号乘积P(i，t)。第二输入样点值在输入信号向量I中第二样点位置i+t+SSTAKT找到(见图IOD或图11)。因此，第二输入样点值与所述第一输入样点值分开一定数目N。的样点位置。该一定数目的样点位置可以是N。= (i+t+SSTAET)-i = t+SSTAKT。因此，一定数目Nc可以等于输出样点位置值t与一定值&TAKT之和。正如以上连同图IOD的说明所指示，一定值&·是许多样点位置，它可以对应于时间周期Ts。当一定值&TAKT被设置为与(\ENCTH相同的值时，那么具有对应频率f STOCHASTIC_MAX 和更高频率的随机信号将在输出信号^ffip中被衰减。这个限制频率值fSTraASTIe— AX的值为f*STOCHASTIC—MAX — 1/TS，其中Ts = SSTART/fSR，其中
fSE =输入信号I的采样频率。因此，根据优选实施例，一定数目N。等于或大于一定值&TAM。因此，根据优选实施例，输入信号乘积P(i，t)中两项的下标值之间的差等于或大于一定值&TAKT。在以上实例中，一项是具有下标i的第一输入样点值I (i)，而另一项是具有下标值i+t+SSTAKT的第二输入样点值I (i+t+SSTAKT)。在这种连接中重要的是下标值i和i+t+SSTAKT分别是与输入信号向量I内样点值相关联的值。因此，输入样点值的范围Imcth以及下标值i和i+t+&TAKT分别必须选择得使这些下标值是输入信号向量内的值。参考图IOD的上部，它展示了输入信号向量I的实施例，这意味着下标值i和i+t+SSTAKT分别必须是从 i start 到 Istaet+Ilength-I 才已围内的值。因此，如果常数iSTAKT被设置为iSTAKT = 1，那么下标值i和i+t+&TAKT分别必须是从 i = 1到i = Imcni范围内的值。输入信号I可以包括Imcth个样点值，如上所述。增强器接收具有第一多个Imcth 输入样点值的输入信号向量。这第一多个Imcth输入样点值受到处理以产生具有第二多个 Olength输出样点值Smp (t)的输出信号序列Smp ；所述第二多个为正整数。根据第三多个Cmcth输入信号乘积P (i，t)，计算输出样点值Ssrop (t)；所述第三多个(Cmcth)为正整数。正如以上等式⑴和(3)中指示，根据某实施例可以使用以下关系(1) Ilength — Olength 女 L+Sstaet+Olength禾口(3) Clength 一 Ilength_Sstaet_Olength作为实例，可以使用以下数值L = 10Olength = 1024Sstaet = 1024Clength = 10240Ilength = 12288因此，如果例如Sstaet = 1024，并且 t 从 t = tMIN = 1 到 t = tmx = Olength = 1024 变化，并且使用以下等式⑶
CLENGm-]sMDP⑴= Σ * 7O' +Sstart + (8 ) i=i0那么两项的两个下标值之间的差Nc将从Nc = 1025到Nc = 2048变化。这是由于最大的下标值差将是 Nqiax = SSTAET+tMX = SSTAET+0LENGTH = 1024+1024 = 2048 ；而最小的下标值差将是 N圆=SSTAET+tMIN = 1024+1 = 1025。因此，如果常数iQ = 1，那么输入信号向量I必须具有从i = iQ = 1到i = Ilength =12288的下标值范围。参考图10C，在输出端口 394上传递的输出样点值SMP(t)可以被传递到存储器 396，并且存储器396可以存储所接收的样点值，所以它们可读为输出样点值0S1、Sbp的序列，正如图IOD左下角示意地展示。作为替代，在输出样点值发生器386的输出端口 394上传递的输出样点值SMP(t) 可以直接传递到增强器320的输出端口 398。
根据另一个实施例，产生输出样点值SMP(t)的等式可以修改为
权利要求
1.一种分析具有可以某一旋转速度(f·)旋转的部件的机器状态的设备，包括 输入端(42)，用于接收模拟测量信号(Sea)，该信号指示具有振动频率(fSEA)和重复频率(fD)的振动信号特征；A/D转换器00、44)，用于根据所述模拟测量信号产生数字测量信号(Sm)，所述数字测量信号(Ssffi)具有第一采样频率(fs)，所述第一采样频率为所述振动频率(fSEA)的至少两倍 (k)；包络器(250、94)，用于产生指示所述重复频率(fD)的包络信号； 降采样器(310、94)，用于根据所述包络信号产生降采样后第一数字信号(SKED、Seedi, Sked2)，使得所述降采样后第一数字信号具有降低采样频率(fSK)；增强器(320)，具有用于接收所述降采样信号的输入端，其中所述增强器(320)在时域中运行，对所述降采样后第一数字信号(SKED、Seedi, Seed2)进行离散自相关，以便产生增强器输出信号序列(0、Ssrop)；以及分析器Q90 ；290TJ94J90F)，用于执行状态监视功能(Fl、F2、Fn)，以便根据所述增强器输出信号序列(0、Ssrop)分析机器的状态。
2.根据权利要求1的设备，其中，所述增强器(320)用于对所述降采样后第一数字信号(SKED、SKED1、SKED2)以延迟(SSTAM、 Nc)进行离散自相关。
3.根据权利要求1或2的设备，其中，所述增强器适于处理所述第一数字信号(SKED、SKED1、SKED2)的第一多个(Imcth)输入样点值，以便产生具有第二多个(Omcth)输出样点值(SmP(t))的输出信号序列(0、SmP)；所述第二多个为正整数。
4.根据权利要求2的设备，其中，所述增强器适于处理所述第一数字信号(SKED、SKED1、SKED2)的第一多个(Imcth)输入样点值，以便产生具有第二多个(Omcth)输出样点值(SmP(t))的输出信号序列(0、SmP)；所述第二多个为正整数；以及所述延迟(&takt、N。)为整数，具有的值等于或大于所述第二多个值(Omcth)。
5.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中，所述增强器(320、382、386)适于根据第三多个(Qencth)输入信号乘积(P(i，t))产生输出样点值(SmP(t))；所述第三多个(Cmcth)为正整数；所述增强器(320、382、386)进一步包括根据以下信息产生指示所述第三多个(Qencth)的数据值的装置(365、375;375B)信噪比改进器值(L)，以及指示所述第二多个(Omcra)的数据(Z、Y、fSK、fKQT)。
6.一种分析具有可以某一旋转速度(f·)旋转的部件的机器状态的设备，包括 第一输入端(315)，用于根据从所述部件的旋转发源的机械振动接收第一数字信号(SEED, Sm, Senv)，所述第一数字信号(Sked)具有采样频率(fSK)；其中，所述第一数字信号 (SEED, Sb, Senv)可以包括噪声和具有第一重复频率(fD1)的第一信号特征(Sdi)；增强器(320)，用于处理所述第一数字信号(SKED、Sm、Senv)的第一多个(Imcth)输入样点值，以便产生具有第二多个(Omcth)输出样点值(SmP(t))的输出信号序列(0、SmP)；所述第二多个为正整数；分析器Q90 ；290TJ94J90F)，用于执行状态监视功能(Fl、F2、Fn)，以便根据所述输出信号序列(0、Ssrop)分析机器的状态；其中，增强器(320)包括至少一个第二输入端(335、350、360、364)，用于接收指示所述第二多个(Omcth)的数据 (Z、Y、fSR、fE0T^ Olength)；以及传递所述输出信号序列(0、smp)的输出端(394、396、398)；其中所述增强器(320,382,386)适于根据第三多个(Clength)输入信号乘积(P(i，t))产生输出样点值(SMP(t))；所述第三多个(Qencth)为正整数；其中，通过将第一样点位置 ⑴处的第一输入样点值(I(i))乘以第二样点位置(i+t+SSTAKT)处的第二输入样点值 (I(i+t+SSTAKT))，获得输出样点位置t的输入信号乘积(P(i，t))，所述第二输入样点值与所述第一输入样点值分开一定数目(t+SSTAKT)的样点位置，其中所述一定数目等于或大于一定值(Sstaet)；所述增强器进一步包括至少一个第三输入端(335、366)，用于接收指示信噪比改进器值(L)的数据；以及根据以下信息产生指示所述第三多个(Qencth)的数据值的装置(365、375 ;375B) 所述信噪比改进器值(L)，以及指示所述第二多个(Omcra)的所述数据(Z、Y、fSK、fTOT)。
7.根据权利要求6的设备，其中，所述增强器(320、382、386)适于通过增加(S1140)所述第三多个(Cmcth)输入信号乘积(P(i，t))，为所述输出样点位置t产生所述输出样点值MDP (t) ) °
8.一种分析具有可以某一旋转速度(f·)旋转的部件的机器状态的设备，包括 第一输入端(315)，用于根据从所述部件的旋转发源的机械振动接收第一数字信号(SKED、^、SENV)，所述第一数字信号(Sked)具有采样频率(fs)；其中，所述第一数字信号(SKED、 SM、S·)可以包括噪声和具有第一重复频率(fD1)的第一信号特征(S1)；增强器(320)，用于处理所述第一数字信号(SKED、Sm、Senv)的第一多个(Imcth)输入样点值，以便产生具有第二多个(Omcth)输出样点值(SmP(t))的输出信号序列(0、SmP)；所述第二多个为正整数；分析器Q90 ；290TJ94J90F)，用于执行状态监视功能(Fl、F2、Fn)，以便根据所述输出信号序列(0、Ssrop)分析机器的状态；其中，增强器(320)包括至少一个第二输入端(335、350、360、364)，用于接收指示所述第二多个(Omcth)的数据 (Z、Y、fSR、fE0T^ Olength)；以及传递所述输出信号序列(0、smp)的输出端(394、396、398)；其中所述增强器(320、382、386)适于根据表达式
9.根据权利要求5、6、7或8中任何一个的设备，其中，产生指示所述第三多个(Cmcra)的数据值的所述装置(375、375B)适于接收指示所述第一多个(I^th)的数据，以及指示所述第二多个(Omcra)的数据，以及指示所述一定值(Sstakt)的数据；以及其中产生指示所述第三多个(Craera)的数据值的所述装置(375、375B)适于设置第三多个的值CLENGTH 等于值 -lLENGTH与值SSTART 和Omcth之和之间的差。
10.根据权利要求5、6、7或8中任何一个的设备，其中，产生指示所述第三多个(Cmcra)的数据值的所述装置(375、375B)适于接收指示所述第二多个(Omcra)的数据，以及指示所述信噪比改进器值(L)的数据；以及其中产生指示所述第三多个(Craera)的数据值的所述装置(375、375B)适于设置第三多个的值Qencth等于第二多个的值(Omcra)与所述信噪比改进器值(L)的乘积。
11.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中所述增强器(320)进一步包括随机信号频率衰减器设置运算器(370)，适于接收指示所述第二多个(Omcth)的数据；其中所述随机信号频率衰减器设置运算器(370)适于设置指示所述一定值(Sstakt)的整数数据值等于第二多个的值(Omcth)或大于第二多个的值(Omcth)的值。
12.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中所述增强器(320)进一步包括 输入信号长度计算器(365)，被安排为设置第一多个(Imcth)为等于整数L的值或大于所述整数込的值，其中込=0LENGTH 女 L+Sstart+0length其中，Olength为等于所述第二多个的值的整数； L为所述信噪比改进器值；以及Sstaet为所述一定值。
13.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中所述增强器(320)进一步包括 输出信号长度计算器(345、340、345B)，被安排为根据借助输出信号序列(0、Smp)的分析可得到的指示频率分辨率(Z)的数据，设置第二多个的值(Omcth)等于某整数值。
14.根据权利要求13的设备，其中所述输出信号长度计算器(345、340、345B)适于设置第二多个的值(Omcra)等于指示所述频率分辨率(Z)的值与常数C的乘积，其中所述常数C具有等于2的值或大于2. 0的
15.根据权利要求13的设备，其中所述输出信号长度计算器(345、340、345B)适于根据以下数据设置所述第二多个的值( LENGTH):借助输出信号序列(0、smp)的分析可得到的指示频率分辨率(Z)的数据；以及指示所述旋转速度(fMT)的数据；以及指示所述采样频率(fSK)的数据；以及指示级别值(Y、ov、Ovmgh)的数据，所述级别值为在所述输出信号序列(0、smp)中可被检测的最高重复频率(fDmax)与所述旋转速度( ·ΜΤ)之间的关系。
16.根据权利要求13的设备，其中所述输出信号长度计算器(345、340、345Β)适于根据以下数据设置第二多个的值( LENGTH):所述借助输出信号序列(0、smp)的分析可得到的指示频率分辨率(Z)的数据；以及指示所述采样频率(fSK)的数据；以及指示在所述输出信号序列(0、smp)中可被检测的最高重复频率(fDmax)的数据。
17.根据权利要求1-12中任何一个的设备，其中，所述输出信号长度计算器(345、340、345B)适于设置第二多个的值(C\ENCTH)为预定值。
18.根据权利要求1-12中任何一个的设备，进一步包括用户接口(102、104、24B)，适于允许用户输入指示所述第二多个(0 ΕΝ(;ΤΗ)的数据(Ζ、Υ、f*SE、f ROT、〇LENGTH) ； ^ Ψ所述用户接口适于向所述至少一个第二输入端(335、350、360、364)传递指示所述第■~ 多个(OLENGTH)白勺数据(Ζ、Y、f^^ fWr、^LENGTH) ο
19.根据权利要求18的设备，其中，所述用户接口(102、104、ΜΒ)适于允许用户设置第二多个的值(Omcth)。
20.根据任何一个前面的权利要求的设备，进一步包括控制所述采样频率(fSK、fSK1、fSK2)的装置，使得它等于f*SE — C * Y * fR0T其中C为具有等于2的值或大于2. 0的值的常数；以及Y为级别值，即在所述输出信号序列(0、Sbp)中可被检测的最高重复频率(fDmax)与所述旋转速度(fTOT)之间的关系；以及fE0T是所述可旋转部件的所述旋转速度。
21.根据任何一个前面的权利要求的设备，进一步包括检测器G20)，用于产生指示所述可旋转部件的所述旋转速度(froT)的值；其中所述增强器(320)具有输入端(360)，用于接收所述旋转速度值。
22.根据权利要求1-20中任何一个的设备，其中，所述用户接口(102、104、MB)适于允许用户设置旋转速度值(froT)为可选择的值；其中所述增强器(320)具有输入端(360)，用于接收所述旋转速度值。
23.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中，所述第一数字信号(SKED、SM、SENV)可以包括第二信号特征(Sd2)；以及其中所述增强器(320)适于处理所述第一多个(Imcth)输入样点值，使得关于所述噪声，第一重复频率(fD1)和第二重复频率(fD2)都被增强，即使在所述第二重复频率(fD2)不同于所述第一重复频率(fD1)时。
24.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中，所述第一数字信号(SKED、SM、Senv)可以包括具有第二重复频率(fD2)的第二信号特征 (Sd2)；以及其中所述增强器(320)适于处理所述第一多个(Imcth)输入样点值，使得关于所述噪声，第一重复频率(fD1)和第二重复频率(fD2)都被增强，即使在所述第二重复频率(fD2)不同于所述第一重复频率(fD1)，以及第一重复频率(fD1)和第二重复频率(fD2)都与可旋转运动部件 (8)的所述旋转速度(fKQT)成正比时。
25.根据任何一个前面的权利要求的设备，进一步包括传感器(10)，用于根据从所述部件的旋转发源的所述机械振动产生测量信号；以及装置(40、44、94、250、310、470)，用于根据所述测量信号产生具有所述采样频率(fSK) 的所述第一数字信号(SKED、^、SENV)。
26.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中， 所述传感器(10)是冲击脉冲传感器。
27.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中，所述第一数字信号的所述输入样点值被存储为输入样点值的向量，所述向量具有下标值用于寻址各个输入样点值；所述下标值的范围从最低的下标值(、、iSTAET)到最高的下标值 “0+1 LENGTH-I ； ISTAET+Ilength-I)；其中输入样点值的范围和下标值被选择为所述下标值是输入信号向量的范围内的值。
28.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中，输入信号乘积(P(i，t))中两项的两个下标值之间的差(N。)等于或大于所述一定值(Sstaet) °
29.一种用于分析具有可以某一旋转速度(fK()T)旋转的部件的机器状态的方法，包括以下步骤根据从所述部件的旋转发源的机械振动接收第一数字信号(SKED、SM、Senv)，所述第一数字信号(&ED)具有采样频率(fs)；其中，所述第一数字信号(SKED、Senv)可以包括噪声和具有第一重复频率(fD1)的第一信号特征(S1)及具有第二重复频率(fD2)的第二信号特征 (、)，进一步包括:处理所述第一数字信号(SKED、Sm、SENV)的第一多个(Imcth)输入样点值，以便产生具有第二多个(Olencth)输出样点值(SMP(t))的输出信号序列(0、SmP)，其中各个输入样点值(I(i))可由输入样点位置值(i)寻址，以及各个输出样点值(SMP(t)、0(t))可由输出样点位置值(t)寻址；以及其中所述处理步骤包括A)对于输出样点位置t产生输出样点值^p(t)，所述输出样点值产生步骤包括 执行第三多个(Cmcth)乘法以产生输入信号乘积；通过将第一样点位置(i)处的第一输入样点值(Ki))乘以第二样点位置(i2)处的第二输入样点值(I (i2)、I (i+S遍T+t+t0)、I (i-SSTAET+t+t0))，获得输入信号乘积，所述第二输入样点值(I (i+SSTAET+t0)、I (i-SSTAET+t0)) 与所述第一输入样点值(I(i))分开一定数目(sSTAKT+t)的样点位置，所述一定数目等于或大于一定值(Sstam)；以及增加所述第三多个(Cmcth)输入信号乘积，以产生输入信号乘积之和；所述输入信号乘积之和为对于所述样点位置t的所述输出样点值(SMP(t))；以及传递对于所述样点位置t的所述输出样点值(SmP(t))；B)对于基本上全部所述输出样点位置值(t)重复步骤A)，使得产生所述输出信号序列 (0、smp)；所述方法进一步包括执行状态监视功能(Fl、F2、而)，以便根据所述输出信号序列(0、Smp)分析机器的状态。
30. 一种运行分析具有可以某一旋转速度(fK()T)旋转的部件的机器状态的设备的方法，包括以下步骤根据从所述部件的旋转发源的机械振动接收第一数字信号(SKED、SM、Senv)，所述第一数字信号(&ED)具有采样频率(fSK)；处理所述第一数字信号(SKED、Sm、SENV)的第一多个(Imcth)输入样点值，以便产生具有第二多个(Olencth)输出样点值(SMP(t))的输出信号序列(0、SmP)，其中各个输入样点值(I(i))可由输入样点位置值(i)寻址，以及各个输出样点值(SMP(t)、0(t))可由输出样点位置值⑴寻址；以及其中所述处理步骤包括1)设置所述输出样点位置值⑴为初始值(、)；2)对于相关样点位置(t)产生输出样点值^P(t)，所述输出样点值产生步骤包括a)设置所述输入样点位置值(i)为初始值(、)；b)通过将第一样点位置(i)处的第一输入样点值(I(i))乘以第二样点位置(i2)处的第二输入样点值(I (i2)、I (i+SSTAET+t0)、I (i_S遍T+tQ))，产生输入信号乘积(P(i，t))，所述第二输入样点值(Ki+Sm^+tJUG-Sm^+t。))与所述第一输入样点值(I(i))分开一定数目(t+SSTAM)的样点位置，所述一定数目大于一定值(Sstam)；以及c)通过一个步骤改变输入样点位置值(i)；d)重复步骤b)，以便产生另一个输入信号乘积(P(i，t))并且产生所产生的输入信号乘积之和；其中e)重复步骤d)直到第三多个(Qencth)输入信号乘积(P(i，t))已经求和；f)根据所产生的输入信号乘积(P(i，t))之和，设置与由输出样点位置值(t)指示的输出样点位置值⑴相关的输出样点值(SmP(t))；g)传递与由输出样点位置值⑴指示的输出样点位置值⑴相关的输出样点值mdp (t))；3)通过一个步骤改变输出样点位置值(t)；4)重复步骤2)，直到已经传递了至少所述第二多个(Omcth)输出样点值(SMP(t))；所述方法进一步包括执行状态监视功能(Fl、F2、而)，以便根据所述输出信号序列(0、Smp)分析机器的状态。
31.根据权利要求四或30的方法，其中， 所述第二多个(Omcth)输出样点值可设置。
32.根据权利要求四、30或31的方法，包括以下步骤 允许用户输入指示所述第二多个的值Omcra的数据。
33.根据权利要求四、30或31的方法，包括以下步骤所述数字输入信号(I)表示旋转所述轴甚至引起具有重复周期(TK、l/fD、TIK;TM)的振动信号分量( )的重复发生而发出的机械振动；以及其中所述第二多个(Omcth)的值Omcth被设置为大到允许所述输出信号序列(0、Ssrop)表示振动信号分量( 的至少一个周期(Tik ；Toe)的值。
34.根据权利要求四-33中任何一个的方法，包括以下步骤允许用户输入指示要被检测的最低重复频率(fKEPmin)的数据；以及根据所述指示最低重复频率(fKEPmin)的数据，自动设置第二多个(C\ENCTH)的值(\ENCTH。
35.根据任何一个前面的权利要求的方法，包括以下步骤允许用户输入指示可被检测的最高重复频率(Y、0V、Ovhkh)的数据；以及根据所述指示可被检测的最高重复频率(Y、0V、Ovhkh)的数据，自动设置第二多个VwLENGTH )的值0LENGTH°
36.根据任何一个前面的权利要求的方法，包括以下步骤允许用户输入借助输出信号序列(0、smp)的分析可得到的指示期望频率分辨率(Z)的数据；以及根据所述指示期望频率分辨率(Z)的数据，自动设置第二多个(Omcth)的值(\encth。
37.根据任何一个前面的权利要求的方法，包括以下步骤允许用户输入借助输出信号序列(0、smp)的分析可得到的指示期望频率分辨率(Z)的数据；以及设置值Omcth为所述期望频率分辨率(Z)与具有大于2.0的值的常数(C、k)的乘积。
38.根据任何一个前面的权利要求的方法，包括以下步骤 根据以下数据设置第二多个(Omcra)的值(\ENCTH :借助输出信号序列(0、SmP)的分析可得到的指示频率分辨率(Z)的数据；以及指示可检测的最高重复频率(Y、0V、0V_)的数据；以及指示所述旋转速度(fMT)的数据；以及指示所述采样频率(fSK)的数据。
39.一种分析具有可以某一旋转速度(fTOT)旋转的部件的机器状态的方法，包括以下步骤根据从所述部件的旋转发源的机械振动接收第一数字时域信号(SKED、SM、Senv)，所述第一数字信号(Sked)具有采样频率(fSK)；其中，所述第一数字信号(SKED、SM、SENV)可以包括噪声和具有第一重复频率(fD1)的第一信号特征(、)，进一步包括处理所述第一数字信号(SKED、Sm、SENV)的第一多个Pl (Imcth)输入样点值，以便产生具有第二多个P2 (C\ENCTH)输出样点值(Smp⑴)的输出信号序列(0、Smp)；所述输出信号序列 (0、SmP)为时域信号序列；其中所述第一多个Pl输入样点值的所述处理步骤包括输入样点值的第三多个P3 (Cmcra)乘法，用于产生一个输出样点值(Smp (t))，使得产生所述第二多个P2 (Omcth)输出样点值 (Ssrop⑴)包括至少第四多个P4乘法(P4 = P2 * P3)。
40.根据任何一个前面的权利要求的方法，包括以下步骤 接收指示信噪比改进器值(L)的数据；以及装置(365、375;375B)，根据以下信息产生指示所述第三多个(Cmcra)的数据值所述信噪比改进器值(L)，以及指示所述第二多个(Omcra)的所述数据(Z、Y、fSK、fTOT)。
41.一种运行分析具有可以某一旋转速度(fK()T)旋转的部件的机器状态的设备的方法，包括以下步骤接收模拟测量信号(Sea)，该信号指示具有振动频率(fSEA)和重复频率(fD)的振动信号特征；根据模拟测量信号产生数字测量信号(Sm)，所述数字测量信号(Sm)具有第一采样频率(fs)，所述第一采样频率为所述振动频率(fSEA)的至少两倍(k)； 产生指示所述重复频率(fD)的包络信号；根据所述包络信号产生降采样后第一数字信号(SKED、Seedi, Seed2)，使得所述降采样后第一数字信号具有降低采样频率(fSK)；在时域中对所述降采样后第一数字信号(SKED、SKED1、SKED2)进行离散自相关，以便产生增强的输出信号序列(0、Ssrop)；以及执行状态监视功能(Fl、F2in)，以便根据所述增强的输出信号序列(0、SmP)分析机器的状态。
42.一种计算机程序，当所述程序在计算机上或分析设备上运行时，包括的计算机可读代码装置使计算机执行权利要求四-41中任何一个的所述步骤。
43.一种计算机程序产品，包括计算机可读介质；以及根据权利要求42的计算机程序，所述计算机程序记录在所述计算机可读介质上。
全文摘要
一种分析具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器状态的设备和方法，包括输入端，用于接收振动信号、所述旋转速度和运算器控制信号。A/D转换器、包络器、降采样器、增强器在时域运行以执行离散自相关，而分析器执行状态监视功能，以便分析机器的状态。
文档编号G01M13/00GK102449445SQ201080019737
公开日2012年5月9日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年5月5日
发明者L-O·E·海迪恩 申请人:S.P.M.仪器公司