用于监控机械耦合结构的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于监控机械耦合结构（101、403、502、506、602）的系统，具有：第一传感器（102），配置用于确定所述第一传感器在预定时间相对于地球旋转轴（202）的方位作为第一测量值，其中所述第一传感器（102）可与所述机械耦合结构（101、403、502、506、602）的第一部分连接；至少一个第二传感器（104、402、504、604），其在所述系统启动时具有相对于第一传感器（102）的已知第一方位，其配置用于确定旋转速度或加速度作为第二测量值，其中，所述至少一个第二传感器（104、402、504、604）可与所述机械耦合结构（101、403、502、506、602）的第二部分连接；中央单元（106）；以及通信网络（108），中央单元（106）通过所述通信网络（108）与第一传感器（102）以及第二传感器（104、402、504、604）连接；其中，第一传感器（102）配置用于将第一测量值传输给中央单元（106），第二传感器（104402504604）配置用于将第二测量值传输给中央单元（106），而且，中央单元（106）配置用于通过第一和第二测量值监控机械耦合结构（101、403、502、506、602）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于监控机械耦合结构的系统及相应方法。
技术介绍
如下传感器是公知的:该传感器例如基于萨格纳克效应来确定绝对旋转，因而用于记录大的机械耦合结构在与本地参考框架无关的外力影响下的动态行为。然而，由于这些传感器存在不可避免的漂移，所以频率范围存在下限。因而，本专利技术的目的是提供，该系统和方法能够对机械耦合结构的行为的按时间排列序列进行监控。
技术实现思路
为了实现该 目的，本专利技术提供了一种具有权利要求1特征的系统及具有权利要求6特征的方法。系统和方法的优选实施例分别由从属权利要求提供。附图说明下面参考附图描述本专利技术的优选实施例。附图示出:图1是在根据实施例监控机械耦合结构的过程中系统的示意图；图2是用于确定传感器相对于地球旋转轴方位的示意图；图3是根据另一实施例的方法的流程图；图4是根据另一实施例用于监控的系统；图5是根据另一实施例的系统的示意结构；图6是根据另一实施例的系统的示意结构；图7是根据另一实施例的系统的示意结构；以及图8是根据另一实施例的方法的示意流程。附图中，用同一附图标记指示彼此对应的结构和结构的部件。具体实施例方式图1不出用于监控机械f禹合结构101的系统100,该系统100包括第一传感器102,其配置用于确定在预定时刻传感器102相对于地球旋转轴的方位作为第一测量值，其中传感器102可与机械耦合结构的第一部分连接。此外，还提供至少一个第二传感器104，该第二传感器104在系统100启动时相对于第一传感器102的第一方位已知，且配置用于确定旋转速度和/或加速度作为第二测量值。同时，该至少一个第二传感器104可与机械耦合结构的第二部分连接。此外，提供中央单元106及通信网络108，中央单元106通过通信网络108与第一传感器102和第二传感器104连接。因而，第一传感器102配置为将第一测量值传送给中央单元106，第二传感器104配置为将第二测量值传送给中央单元106。中央单元106配置为通过第一和第二测量值监控机械耦合结构101。第一传感器102的形式例如为萨格纳克传感器或者科里奥利传感器。这两类传感器可分别利用萨格纳克效应和科里奥利效应检测传感器相对于地球旋转轴的方位。通信网络108的形式可为无线网络或有线网络。这种情况下，可以利用光纤线缆或通过自由空间传播的光通信以及电通信或电磁通信。该方法中，传感器102、104和中央单元106之间的任何通信路径都是可能的。例如，可提供单个传感器102、104分别与中央单元106之间的直接单向通信作为通信路径，这种通信路径特别易于实现。但是，也可以实现更复杂的通信路径，如各个传感器102、104之间以及每个传感器102、104和中央单元106之间的双向通信。需要的话，可通过在传感器102、104中提供GNSS (全球导航卫星系统)传感器技术(未示出)来改进系统，例如可提供GPS (全球定位系统)、伽利略(Gal i Ieo )系统或全球导航卫星系统(Glonass)，因而，可测量传感器102、104的绝对位置。此外，利用GNSS天线与传感器102、104的固定连接，可以通过测量传感器102、104来确定GNSS的天线的旋转(倾斜或扭转)，这是单靠卫星导航系统不能测量的。还可用GNSS的天线确定平移。图2简要示出地球表面200上的第一传感器102如何相对于地球旋转轴202倾斜给定角度Q。利用本专利技术的系统，·可通过比较测量值和地球的已知恒定旋转速度在传感器102、104中的一个的灵敏传感器轴上的投影值来对机械耦合结构进行长期观察。由于测量值总是与地球旋转速度相关，所以参考地球旋转轴202还可以提供用于避免测量误差(假报警)的标准。如果测量值与地球旋转速度不相关，通常就是出现了测量误差。利用第一传感器102相对地球旋转轴202的该固定关系，可以滤除长期漂移，而且还可实现长期测量，例如检测滑坡、建筑的分布等。第二传感器104的形式可以为旋转传感器，与第一传感器102相比，第二传感器104确定的相对地球旋转轴的方位的精度较低，由此系统的构建成本更合理。第一传感器102的精度例如可为0.01° /小时或更高，而第二传感器的精度仅为1° /小时。用本专利技术系统和方法分别监控的机械耦合结构101，可以是确定结构的单个部分相对于彼此的方位是否发生变化很重要的结构，例如，可以是建筑、桥梁、船只、飞机或机器等。尽管为了确定损害(例如地震之后)，可靠地确定上述结构中相对彼此的任何运动是重要的，但是，还存在允许其部分沿指定允许方向运动的机械耦合结构。例如，允许风力涡轮机的转子相对于定子进行旋转运动。然而，需要检测会导致转子运动的额外线性分量的转子旋转不平衡，以便在需要时维修风力涡轮机。而且，可将地球表面的部分(如山坡以及地壳连续连接的部分)视为机械耦合结构。图3示出本专利技术方法的示意流程。该方法中，在第一步S300确定第一传感器102相对地球旋转轴202的方位。之后，在步骤S302将该方位传送给中央单元106。在步骤S304，利用第二传感器104确定第二传感器104的旋转速度或加速度，其中启动系统100时该至少一个第二传感器104具有相对于第一传感器102的已知第一方位。之后，在步骤S306将测量的该至少一个传感器104的旋转速度或加速度传送给中央单元106。之后，在步骤S308，根据传输的第一传感器102的方位以及该至少一个第二传感器104的旋转速度或加速度生成监控值，监控值用于监控机械耦合结构101。在图4所示的混合传感器系统400中，两个或多个旋转速度传感器102、402可基于分辨率不同而且彼此具有相对关系的萨格纳克效应、科里奥利效应及惯性效应获取整体机械结构403或机械耦合结构的部分相对彼此的状态变化(例如，变形)。通过这种方式，又被称为中央传感器或主传感器的分辨率非常高的第一传感器102提供针对地球200的地球旋转向量202的外部参考作为固定参考，而较简单(不那么精确)的传感器402或从属传感器仅获取作为时间函数的针对主传感器102的本地参考。利用这种方式，利用了足够用于旋转测量的从属传感器的灵敏度。因而，从属传感器相对于地球旋转轴202的位置的方位的较差灵敏度就无关紧要了。这样，将单个传感器的不同特性转换给彼此(例如，萨格纳克效应的绝对参考分别转换给科里奥利效应传感器或惯性效应传感器)。未示出中央单元106，该中央单元106可以和所示传感器102、402之一连接用于传输测量值，或者例如可和第一传感器102 (或第二传感器402之一)位于共同外壳内。利用这样的系统，可根据例如由地震造成的变形来确定对建筑物的负载或损坏。结构变形给出损坏前存在的初始测量值，而且该初始测量值可用于对负载损坏可能性进行定量特定判断。该设想中，第一传感器102及多个第二传感器402与建筑403的基础结构紧固连接。由于第一传感器102可基于萨格纳克效应获得绝对旋转，所以可在地震之前、地震中及地震后实时自动确定建筑物相对于地球200的旋转轴202的方位。这使得可确定建筑物方位变化而无需本地参考，建筑物方位可能由于受到如地震等力的影响发生变化。根据图5，可构造另一混合传感器系统500，该系统由两个或多个分辨率不同的基于萨格纳克效应、科里奥利效应和惯性效应以及彼此之间的相对关系的旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·多纳，安德烈亚斯·瑞斯，海纳·伊格尔，乌利齐·施莱柏，约阿希姆·瓦色尔曼，
申请(专利权)人：诺思罗普·格鲁曼·利特夫有限责任公司，
类型：
国别省市：