用于被张紧的传动皮带的振动频率测量的装置和用于执行振动频率测量的方法与流程

本发明涉及一种用于被张紧的传动皮带的振动频率测量的装置和一种用于运行该装置且用于执行振动频率测量的方法。

背景技术：

在被张紧的传动皮带处的振动频率测量是已知的。例如GB 2 310 099 A建议使用所谓的多普勒雷达，其以发射天线对着震动表面发送微波束且以接收天线接收且根据多普勒原理评估信号。

然而如下是该借助多普勒雷达的已知的振动测量的缺点，即，手持式测量头在执行震动测量期间的运动不被包括到测量结果中。因此这样的测量是有缺陷的且不够精确，当测量头在测量期间被移动时。

相同的缺点同样适用于DE 197 28 653 A1，其使用CW(连续波)多普勒雷达模块，其中，该模块是在若干厘米至几毫米的波长范围中工作的微波发射器和接收器。

此处同样存在如下问题，即，测量头在执行在被张紧的传动皮带处的测量期间的手引起的运动不被考虑。

技术实现要素：

因此，本发明基于如下目的，即，如此地改进一种先前所提及的形式的用于在被张紧的传动皮带处的振动测量的振动传感器，即，振动传感器的手持式测量同样不引起有缺陷的测量结果。

此外本发明基于如下目的，即，建议了一种用于评估振动传感器的信号的方法，在其中可实现由振动传感器所鉴定的信号的明显更精确的评估。

为了实现所提出的目的，根据本发明的振动传感器的特征在于权利要求1的技术理论。

用于评估振动传感器的信号的方法的特征在于独立权利要求6的特征。

根据本发明的振动传感器的主要特征是，在被手持的振动传感器中除了多普勒雷达模块之外还额外地布置有加速度传感器，且多普勒雷达的信号与加速度传感器的信号在不相容的意义上被彼此抵消。

根据独立权利要求6的技术理论，用于评估振动传感器的信号的方法的特征在于，由多普勒雷达模块的模拟电平通过使用开关阈值推导出在时间上彼此偏移的数字脉冲，其相互间隔是用于相遇的脉冲的时间的量，且由此可推导出振动的传动皮带塔轮的频率。

如果在测量期间带有定义幅度和定义速度的运动通过加速度传感器被识别出，多普勒雷达传感器的脉冲被舍弃，因为以此可识别出如下，即，手持式振动传感器在测量期间被短暂移动。该运动相应地通过加速度传感器来鉴定，且加速度传感器的由此推导出的脉冲被如此地使用在确定数字式多普勒雷达脉冲的情形中，即，在加速阶段期间所产生的多普勒雷达脉冲被舍弃。

这样的在其中比较多普勒雷达脉冲与加速度传感器的脉冲的方法目前是尚未知的。由此产生在评估在振动的传动皮带处的振动测量的情形中目前未知的精度和可靠性，其中，振动传感器被手持。

在加速度传感器处的测量的上述结果相应地彼此抵消且被用于评判多普勒雷达脉冲。

因此作如下设置，即，在振动传感器中除了多普勒雷达模块之外还额外地布置有加速度传感器，其信号与多普勒雷达模块的信号可在信号不相容的意义上被抵消。

根据本发明的另一特征设置有用于振动传感器在皮带的振动表面上的手持式定位的光学定位辅助装置。为此作如下设置，即，在外壳的底面处、在外壳的后部区域中(在该处例如电缆进入到外壳中)布置有两个彼此间隔地布置的LED，其对着待鉴定的皮带的表面倾斜向下和向前投影两个在皮带的表面中相交的光束。

两个LED相应地各产生一个光束，且两个光束在待鉴定的皮带的表面处重叠，当在测量头与皮带之间的正确距离以手来调整时。为了细化光学定位辅助装置作如下设置，即，两个LED在所投影的光束中还额外地产生在光束中在中心被投影的较小的标记点。

当两个倾斜地朝向皮带的表面在光束中在中心被投影的标记点在皮带表面上相互覆盖时，在振动传感器的底面与皮带的表面之间的正确距离被实现。

这样的重叠例如在测量头的底面在皮带表面之上40mm的距离的情形中存在。利用该光学定位辅助装置实现如下优点，即，相对皮带的待测量的表面的保持不变的距离始终被实现，这以前一直不是这样的。

本发明有意识地取消了距离的非接触式测量，如其以(超声波或光学)距离传感器同样可实现的那样，因为用于手持式距离调整的光学定位辅助装置不需要增加的电路成本且非常运行可靠地工作。

因此，最佳的距离可总是保持不变地通过将振动传感器保持在手中来维持且在整个测量期间同样被视觉控制。

由LED所产生的光束的方向如此指向，即，光束的重叠且进而最佳测量距离的调整直接在测量头在振动传感器的底面处的测量场之下得出。

因此确保如下，即，由测量传感器所产生的测量场恰构成相对皮带的待鉴定的表面的正确且保持不变的距离。

在本发明的一种改进方案中作如下设置，即，在振动传感器的外壳的底面处安装有外壳侧的定位标记，其可被视觉识别出多普勒雷达的测量头布置在振动传感器的外壳的底面处的哪个区域中。

该外壳侧的、可视觉感知的定位标记与布置在外壳中内侧的测量头对齐，且根据本发明的光学定位辅助装置与两个LED和两个在测量平面中相交的光束于是恰在由测量头被射出到皮带表面上的测量场的区域中对齐。

因此，利用根据本发明的光学定位辅助装置调整测量头在测量场上的距离和位置。

因为LED的两个光束倾斜向前地在朝向布置在前面和中间的测量头的方向上对着皮带的表面指向，因此确保如下，即，振动传感器的外壳的水平倾斜同样平行于皮带的表面定向，当在测量头相对皮带表面的正确间距的情形中两个光束在垂直的直线上直接在测量头之下在皮带表面上结合时。

在本发明的一种改进方案中作如下设置，即，多普勒雷达模块的振动传感器与加速度传感器构成在空间上结合的唯一的测量头，这也就是说两个传感器在唯一的例如呈点状或呈圆形的测量点中被结合。

如下是重要的，即，加速度传感器单独地、在不使用多普勒雷达模块的情形中被用作用于低频的测量传感器。这意味着，在6赫兹振动频率之下的情形下振动传感器此时不被保持在与测量物体(皮带表面)的确定的距离中且在此不实现相对振动皮带的表面的非接触式测量，而是作为替代振动传感器被直接机械地与皮带表面相联接。为此使用弹簧夹或其它合适的机械联接元件。

振动传感器的外壳利用(机械的)夹子被夹到皮带表面处。皮带利用合适的仪器被摆动，例如其利用手来拨动或利用合适的工具来敲击且加速度传感器此时直接经由在振动传感器与皮带之间的机械联接测量皮带的振动，而多普勒雷达模块不被评估。

多普勒雷达模块被相应地关闭，当振动传感器被直接机械地与皮带相联接且振动传感器与皮带的直接的机械联接以低于6赫兹的频率实现时。

在皮带处的处在6赫兹之下的这样的振动频率尤其在非常长且重的皮带的情形中、尤其V形带的情形中被预料到，且为了改善用于如此重且长的皮带的测量，设置有在振动传感器与皮带之间的直接的机械联接。振动测量于是仅还经由加速度传感器实现，多普勒雷达模块在振动传感器与皮带的直接的机械联接的情形中被关闭。

本发明不局限于V形带的频率的鉴定。任意的皮带可被使用，尤其用于驱动任意机器和物体的传动皮带。

本发明的发明对象不仅由各个专利权利要求的对象、而且由各个专利权利要求彼此的组合得出。

如果各个对象被认为是“本发明重要的”或“重要的”，这不意味着，这些对象必须构成独立权利要求的对象。这仅通过独立专利权利要求的相应生效的文本来确定。

所有在附件包括摘要中所公开的内容和特征、尤其在附图中示出的空间构造作为本发明重要的被要求保护，只要其单独地或组合地相对现有技术是新的。

附图说明

下面，本发明借助示出仅一种实施途径的附图作进一步说明。在此，由附图和其说明得悉本发明的发明重要的特征和优点。

其中：

图1：显示了用于在被张紧的传动皮带处的振动测量的手持式振动传感器的示意性示出的装置，

图2：作为框图显示了测量头和测量装置的图示，

图3：显示了加速度传感器在产生干扰影响的情形中的数字电平，

图3a:显示了加速度传感器的干扰电平-数字式

图3b：显示了加速度传感器的干扰电平-模拟式

图4：显示了多普勒雷达模块的数字信号，

图4a：显示了在频率示意图2中带有信号屏蔽的多普勒雷达的数字信号，

图4b：显示了在频率示意图2中数字式的多普勒雷达的电平，

图4c：显示了在频率示意图1中的多普勒雷达的电平，

图5：显示了多普勒雷达模块的模拟电平，

图5a：显示了在频率示意图1中的模拟式的多普勒雷达的电平，

图6：显示了带有集成的光学定位辅助装置的振动传感器的透视性的底视图，

图7：示意性地显示了定位辅助装置的两个由LED所产生的光束，

图8：显示了与图7相同的图示，当LED的两个光束在测量平面上相交且因此建立相对测量平面的正确距离时。

具体实施方式

在图1中总地示出了振动传感器1，其布置在外壳2中。该外壳具有例如50x35x15mm的尺寸。其以其一个平面被带到相对竖立的特征在于穿过纵向7的中轴线的皮带6的相对而置的位置中。

为了振动测量，皮带6以手来张紧且被松开，从而使得其在位置6’与6”之间振动。

在该时间期间，振动传感器1的外壳2以手被保持在与振动皮带6的确定的间隔中，而皮带6’不撞击到外壳2的侧壁处。

在该测量时间期间此时可实线如下，即，非期望的振动被由振动传感器的运动产生或外壳2被倾斜(verkanten)或无意地被由皮带6移开或移动。为了该目的，本发明作如下设置，即，在振动传感器1的外壳2中除了多普勒雷达模块3之外还布置有加速度传感器10。

多普勒雷达模块3以已知的方式利用发射天线4工作，其在微波范围中对着振动皮带6射出发射波束8且借助于接收天线5接收且根据多普勒雷达原理评估接收波束9。为了该目的，在多普勒雷达模块3的外壳中还布置有评估模块40，其根据多普勒原理评估天线4,5的两个波束8,9。输出信号经由关联有滤波器的放大器单元14被由导线18输送给微处理器12(参见图2)。

在振动传感器1的外壳2中布置有加速度传感器10，其信号经由放大器单元15和滤波器电路被由导线17输送给微处理器12。

微处理器12集成有用于振动传感器1的位置和运动识别的软件模块20。该软件模块20的特点借助之后的附图作进一步说明。

微处理器12的各种不同评估经由信号电缆13被输送给测量装置26。信号的输送优选以数字形式实现，即一方面经由接口总线24且另一方面(或同样可选地)经由一个或多个数字线路25。

额外地还可设置有一个或多个模拟线路23。

如下是重要的，即，在微处理器12中同样还存在计算电路21，其根据图3至6的之后的附图执行振动传感器1的位置和运动识别的评判。

出口22于是是作为信号电缆13被输送给测量装置26的信号总线。

测量装置26(回行段张紧测量装置)大致由控制器28构成，其关联有测量值存储器29。控制器被由操作区30操控，且经获取的测量值被显示在数字式显示器27上。

如下还被补充，即，在振动传感器1的外壳2中还可布置有非接触式的温度测量装置，其鉴定皮带6的温度，以便于区别由于温度上升松弛的皮带与冷却的皮带。这样的经非接触式鉴定的温度信号同样被供给微处理器12。

图3至5此时显示了不同的评判，从而根据本发明可实现多普勒雷达信号的特别无干扰的评估。

在图5中首先示出如下，即，多普勒雷达的模拟电平可被示出为模拟的振动曲线，且在此开关阈值34被定义，在其超出的情形中产生数字脉冲，如其在图4中示出的那样。

于是当在时刻t1和t2开关阈值34被相应地超出时，由此形成带有脉冲幅度32和33的数字脉冲。

在两个时间t1与t2之间的间隔被定义为时间差31且说明振动皮带的频率。因此，该频率为：f＝1/时间差31。

如果此时在振动测量期间产生测量头的非期望的运动，那么加速度传感器10产生在图3中示出为信号38的模拟信号。

当此时在根据图4的曲线的评估的情形中确定如下，即，在产生加速度传感器10的脉冲38的时刻同时同样产生多普勒雷达的脉冲35，该脉冲作为多普勒雷达的错误脉冲35被舍弃。

时间31的测量以在脉冲32的时间t1的上升沿或下降沿且同样地以在脉冲33的时间t2的上升沿或下降沿来定义。

在根据本发明的方法的情形中重要的相应地一方面是多普勒雷达模块的测量结果取决于加速度信号的加权，且此外如下还作为主要的被要求保护，即，额外地进行振动测量取决于皮带温度的评判。

此外，如下在该方法的情形中是重要的，即，关于加速度传感器的经鉴定的电平同样进行加权。手持式振动传感器超出确定的加速度值的非期望的加速度引起如下，即，在该时间段中所产生的多普勒雷达信号不被评估。

图6显示了用于振动传感器1的外壳2在由皮带6的平面构成的测量平面上的正确的距离调整的光学定位辅助装置43。同时，图6显示了被安装在外壳处的可以眼睛识别的定位标记42，其对于用户而言在外壳2的底面处应使得如下可视觉识别，即，在该位置处测量头54被装入在外壳2中。

光学定位辅助装置43由两个彼此占据相互间距的LED44,45构成，其中每个LED44,45产生一个光束46,47，其被投影到皮带6的表面上。

在每个光束46,47中，还有额外的中心的标记点48,49被投影到皮带6的表面上。

图7显示了由外壳2的底面相对测量平面的不正确的距离，即当两个光束46,47不在皮带6的表面上重叠且如此少地覆盖布置在该处的发光标记51,52时。

两个光束46,47相应地构成在测量平面、例如待鉴定的皮带6的表面上的对于用户而言可视觉识别的标记点48,49，且根据LED的颜色这样的标记点例如红色或以任意其它颜色在表面上闪烁。

在被投影到测量平面上的标记点48,49的中心区域中布置有较小的发光标记51,52，其强于标记点48,49的周围环境发光且可设定任意的符号形状，例如三角形、四边形或诸如此类的。

当此时在外壳2中的测量头54的底面与待鉴定的皮带6的表面之间根据图6的精确的距离以手来调整时，存在在其中两个光束46,47根据图8重叠且两个发光标记51,52彼此结合的覆盖平面50。覆盖平面50与皮带6的表面一致。

于是一旦两个光束和在中间布置在其中的发光标记根据图8在皮带表面上被结合成唯一的发光符号，根据图6测量头54相对皮带表面的正确距离被达到。

两个光束46,47倾斜向前地指向，从而使得其覆盖平面50在测量头54的测量场53的区域中在垂直的直线上相交。以该方式始终被用于如下，即，光学距离测量借助于光学定位辅助装置43精确地在测量头54的测量场53,54中进行且振动传感器1的外壳2的倾斜和不允许的倾斜被可靠地识别。

如果加速度传感器的信号被识别，位置识别的两个LED被关闭。由此，不允许的运动被光学信号传递。

图5a显示了多普勒雷达信号的模拟电平。

在根据图5a的附图中的下方的右侧窗口中示出了模拟(下部曲线)和数字(上部曲线)形式的皮带撞击的完整的振动曲线。在小窗中的下部曲线与图5a放大地相符，更确切地说作为来自小图像的窗口的部分，且处在其上的图示是根据图4c的该电平的数字化形式。

在图像右下的小窗口中的两个附图曲线在图4c和图5a中彼此相叠地示出。

在图5a中以虚线画出开关阈值且作为用于这样的开关阈值的例子示出在时刻t1与t2之间的间隔。

利用水平箭头示出在两个时间t1与t2之间的时间间隔。

由此得出的时间间隔以附图标记31表示。上方的开关阈值设有附图标记34。

由图4c此时得出由图5a所确定的数字式的多普勒雷达信号，其中，以附图标记32,33示出脉冲幅度。

由时间差31因此计算出多普勒雷达信号的频率。

在原理上，在图4c和5a中的图示与借助图3和4示出的推导相符。

在图4b,3b、图3a和图4a中示出了频率示意图2。

图4b显示了根据图4c中的图示的数字式多普勒雷达信号，然而在较狭窄的图示间隔中，其中，两个脉冲幅度32,33彼此并排地示出。

根据加速度传感器的附图3b的干扰电平此时被叠加到数字式多普勒雷达信号中。

整个干扰电平在图3b中以38表示。

在处在下方的图3a中，与在图3b中相同的干扰电平以数字化形式示出，且如下可被辨认出，即，当干扰电平在脉冲38之后在三个空间轴线上超出一定值时，产生在图3a中的符合错误脉冲35的数字式干扰电平信号。

一旦存在根据图3a的符合错误脉冲35的数字式干扰电平，根据图4a上面在图4b中所显示的数字式多普勒雷达信号被屏蔽。其相应地不被用于评估。

因此得出如下优点，即，加速度传感器产生被数字化的干扰电平，且因为加速度传感器一般仅鉴定在操纵传感器的情形中的缓慢的手部运动，其总是产生根据图4a的完整的窗口。在图3a中的错误脉冲35的窗口长度相应地导致例如在200ms的时间段中的多普勒雷达的电平的屏蔽。

由此得出如下，即，由于该屏蔽信号的鉴定不被影响，因为屏蔽时间非常短，且测量精度不被影响。

附图标记列表

1 振动传感器

2 外壳

3 多普勒雷达模块

4 发射天线

5 接收天线

6 皮带6’,6"

7 纵轴线

8 发射波束

9 接收波束

10 加速度传感器

11

12 微处理器

13 信号电缆

14 放大器单元

15 放大器单元

16 放大器单元

17 (10的)导线

18 (3的)导线

19

20 模块

21 计算电路

22 出口

23 模拟线路

24 接口总线

25 数字线路

26 测量装置

27 显示器

28 控制器

29 测量值存储器

30 操作区

31 时间差

32 脉冲幅度1

33 脉冲幅度2

34 开关阈值

35 加速度传感器的数字输出脉冲

38 (10的)加速度传感器38的模拟信号

40 评估模块

42 位置标记

43 光学定位辅助装置

44 LED 1

45 LED 2

46 光束1

47 光束2

48 标记点1

49 标记点2

50 覆盖平面

51 发光标记1

52 发光标记2

53 测量场

54 测量头

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.带有多普勒雷达模块(3)的用于被张紧的传动皮带(6,6’,6”)的手持式振动频率测量的装置(1)，所述多普勒雷达模块以发射天线(4)对着所述传动皮带(6,6’,6”)的被置于振动中的表面发送发射波束(8)且以接收天线(5)接收且根据所述多普勒原理评估由所述表面所反射的接收波束(9)，其中，在所述振动传感器(1)中除了所述多普勒雷达模块(3)之外还额外地布置有加速度传感器(10)，其信号可利用所述多普勒雷达模块(3)的信号由此在信号不相容的意义上被抵消，即当所述多普勒雷达的脉冲(35)被识别且同时所述加速度传感器(10)的脉冲(38)被识别时，所述多普勒雷达的脉冲作为错误脉冲(35)被舍弃。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述振动传感器(1)的外壳(2)中布置有所述加速度传感器(10)，其信号可经由放大器单元(15)和滤波器电路由所述导线(17)被输送给微处理器(12)，其在信号不相容的意义上组合所述多普勒雷达的信号与所述加速度传感器(10)的信号。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，用于所述振动传感器(1)在皮带(6)的振动表面上的手持式定位的光学定位辅助装置(43)布置在所述振动传感器(1)的外壳(2)的底面处。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光学定位辅助装置(43)由两个彼此间隔地布置在所述外壳(2)中的LED(44,45)构成，其相应地产生对着待鉴定的皮带(6)的表面倾斜向下和向前指向的光束(46,47)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，相对这些光束(46,47)在中心的标记点(48,49)可与所述两个LED(44,45)的光束(46,47)一起被投影到所述皮带(6)的表面上。

6.用于运行带有多普勒雷达模块(3)的用于执行被张紧且被激发振动的传动皮带(6,6’,6”)的振动频率测量的手持式装置的方法，所述多普勒雷达模块以发射天线(4)对着所述传动皮带(6,6’,6”)的被激发振动的表面发送发射波束(8)且以接收天线(5)接收且根据所述多普勒原理评估由所述表面所反射的接收波束(9)，其中，由所述多普勒雷达模块(3)的模拟电平通过使用开关阈值推导出在时间上彼此偏移的数字脉冲(32,33,35,35a)，其相互的时间间隔(31)是用于彼此相遇的脉冲的时间的量，且由此推导出所述振动的传动皮带(6,6’,6”)的频率，只要由加速度传感器(10)不产生与所述多普勒雷达模块(3)的脉冲(32,33,35,35a)中的其中一个一致且因此所述多普勒雷达传感器的脉冲(32,33,35,35a)因为所述手持式振动传感器(1)在所述测量期间被短暂移动而被舍弃的电平。

7.根据权利要求6至7中至少一项所述的方法，其特征在于，在6赫兹阈值之下的皮带侧的振动频率的情形中所述多普勒雷达模块(3)被关闭且所述皮带侧的振动频率仅还经由所述加速度传感器(10)的信号的评估实现，当该加速度传感器直接机械地与所述皮带(6)相连接时。

8.根据权利要求6至7中至少一项所述的方法，其特征在于，设置有用于所述振动传感器(1)在所述皮带(6)的振动表面上的手持式定位的光学定位辅助装置(43)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光学定位辅助装置(43)由两个布置在所述外壳(2)的底面处的LED构成，其相应地将光束(46,47)投影到所述皮带(6)的表面上，且所述两个光束(46,47)然后在待鉴定的皮带的表面处重叠，当在所述外壳(2)的底面处的定位标记(42)与所述皮带(6)之间的正确距离以手来调整时。