用于诊断机械的、电子机械的或者流体的组件的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种诊断方法和诊断系统，该诊断系统具有：用于固体内传播的声音的传感器（１），该传感器基于其机械的谐振频率、其电容（Ｃ０）和电感（Ｌ１）以带通滤波的方式发出测量信号（３）；评估装置（４），在该评估装置中执行对测量信号（３）的二次采样，并且当被二次采样的测量信号的强度超过规定的阈值时产生故障报告信号（９）。因为该系统仅需要少量的电子元件和小的供电功率用以执行该诊断，所以该诊断能够被简单地集成到现有的设备中，特别是集成到生产过程用检测仪表的现场用设备中，其中，仅能为该现场用设备提供有限的运行能量。本发明专利技术的方法和系统可以特别有利地用于利用电动气动的位置调节器来识别阀泄漏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的方法，该方 法用于诊断才几械的、电子机械的或者流体的组件，特别是用于诊断 可通过驱动装置由位置调节器驱动的阀，并且本专利技术还涉及一种才艮据权利要求4的前序部分所述的系统，该系统用于诊断这些类型的 组件。
技术介绍
通过分析固体中传播的声音可以获得多个特征，这些特征有助 于识別在才几械的、电子才几械的或者流体的组件中的故障或者错-误。 例如在EP 1 216 375 Bl中乂>开了 一种用于可通过驱动装置由^立置 调节器驱动的阀的诊断系统，其中，在高于50 kHz频i普范围中的 固体中传播的声音的信号强度被应用以识别在阀中的泄漏。然而， 已知的诊断系统需要对测量信号进行频镨分析并进而在电子仪器 和计算功率方面需要巨大的费用。这也导致评估装置的功率消耗的增加。由于通常不能4是供额外的功率，所以将作为附加功能的it断 方法集成到现有的设备中的可能性很d、。这尤其涉及到诸如像测量 变换器或者终端控制元件执行环节的自动化技术的现场用设备。这 通常必须满足防爆的要求，或者通过4至20 mA的接口或 PROFIBUS连接器来提供必要的辅助能量。而后，该诊断系统必须 高成本地安装到额外的设备中。在US-PS 5 477 729中公开了 一种用于固体中传播的声音的传 感器，该传感器适合测量直到约2MHz的高频听觉信号。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，纟是供一种用于i貪断枳4戒的、电子枳4成的或 者流体的组件的方法和系统，这种方法和系统特征在于，其具有较 低的成本。为了实现该目的，开头所述类型的新方法具有在斥又利要求1的 特征部分中给出的特征。在权利要求4中描述了一种用于实施该方 法的系统，在从属权利要求中描述了本专利技术的改进方案。本专利技术的优点在于，与迄今为止的现有4支术相比，实施该方法 需要明显4交少的电^各费用(Schaltungsaufwand )和能量消库毛。该优 点综合并显著简化待实现的功能来实现，也就是说，通过使一个元 件同时执行多个功能来实现该优点。因此，用于固体中传播的声音 的传感器除了将声音信号转变为电信号之外还同时具有带通滤波 的功能。这以简单的方式这样地实现，即该传感器的机械谐振频率 和电容以及电感以合适的方式^皮此协调。因此，已经通过用于固体 中传播的声音的传感器生成测量信号，该测量信号主要具有在与各 个应用相关的频率范围内的信号部分。因此，不需要其它的滤波元 件。为了进一步处理，要进行测量信号的二次采样。由此在用于获 得特征的分析范围中实现了必要的计算功率的最小化。同样该二次 采样降低了在模数转换方面的速度要求。该二次采样意味着，以用 于数字化后续处理的较低的采样率来捕获该测量信号，就像该信号 根据著名的尼奎斯特-香农采样定理对于分析测量信号的感兴趣的 频率部分是必需的一样。为了使计算功率最小化，优选以一个采样率进行二次采样。该采样率低于多个数量级。该措施基于这样的认 识，即，由于带通滤波，同才羊可以在强力的二次采才羊时测定在感兴趣的频率范围内的声音强度，并由此而可以;故弃用于分析和研究感 兴趣的频率范围的复杂的快速傅立叶转换。因为在带通滤波的测量 信号中，仅4又还存在在感兴趣的频率范围中的信号部分，所以利用 二次采样测定的强度对应于在感兴趣的频率范围内测量信号的强度。现在，以简单的方式将二次采样的测量信号的强度与阈值进行 比较，以说明在机械的、电子机械的或者流体的组件中是否存在错 误状态。该阈值例如可以手动输入或者通过先前在良好状态中的测 量和分一斤预先确定。基于较少的所需电子元件、小的所需计算功率和电力，现在可 以将具有固体中传播的声音观'j量和信号分析的诊断集成到现有设 备中，例如像传感器或者生产过程用检测仪表的促动器，特别是集 成到调节阀中，该调节阀可以通过驱动装置由位置调节器驱动。当 设备中已经存在微型控制器时，该集成是特别简单的，其中，该微 型控制器除了承二f旦其迄今为止的多种任务外还可以容易地承4旦对 于评估测量信号来"i兌必要的计算。因此，该新颖的it断方法和i貪断 系统的特征在于，为了实施该i貪断而必需施加的费用特别的少。当由各个的采样值的总和得出的移动平均值被确定为用于二 次采样的测量信号的强度的特征值并且与预设的阈值进行比较时， 实现了特别小的计算成本以及与之相联系的实施计算的微型控制 器的特别小的能量需求。在二次采样之前可以利用额外的带通滤波在电子电^各中冲丸4亍 对通过用于固体中传播的声音的传感器生成的信号进行信号放大， 该电路仅具有一个运算放大器。这就具有一个优点，即可以实现在 感兴趣的频率范围内更好地选4,信号部分，而基本上不必对此提高 用于诊断的能量需求。 一方面，该可选的运算放大器用于放大信号，另一方面还通过其电3各结构而应用于带通滤波。因此额外的电子元 件数量被减小到最少。带通滤波能够以改进的方式留下那些与需要 被检测的现象相关的信号部分。新颖的i貪断方法和系统能够以特别有利的方式应用于识另'J在调节阀中的泄漏，这是因为在此对于测量信号的50 kHz之上的频 率范围是感兴趣的，并且其表示空化噪音的强度。对于以借助固体 中传播的声音的分析对阀进行诊断的装置以及与此相关优点的进 一步阐述已经在开头所述的EP 1 216 375 Bl中指出。附图说明下面借助示意图进一 步阐述本专利技术以及设计方案和优点，在该 示意图中示出了本专利技术的实施例。图中示出图1是i貪断系统的框图，图2是具有可选的主动带通滤波器的诊断系统， 图3是以带通滤波的方式的测量信号的时序图。 具体实施例方式根据图1,用于固体中传播的声音的传感器1具有压电陶瓷2， 该压电陶瓷具有电极。在等效电路图中，压电陶瓷2具有电容C0， 如果必要，该电容可以通过额外的电容器来改变。电感Ll并联于 压电陶瓷2，该电感集成到传感器1中(如在图1中以点划线示出)。 对此可选4奪i也，电感可以作为分开的元件而实SL。为了4吏传感器1 发出测量信号3 (该测量信号基本上仅包括在感兴趣的频率范围中 的信号部分)，压电陶瓷2的枳4成的谐振频率、电容C0和电感L1 以合适的方式相互协调。测量信号3输送至微型控制器4的模拟输 入端ADC IN处。当二次采样的检测信号3的强度超过预设的阈值 时，微型控制器4构成评估装置，在该评估装置中对该测量信号3 进行二次采样并且产生故障报告信号9。该强度通过计算简单的特 征值K而确定，该特征值对应于单个采样值的和的平均值。该公式 为w台'其中N-总的采样值的数量，1 = 1...N-总和的循环变量，以及X广第i个采样值，其中i= 1对应于最后的采样值，1 = 2对应 倒数第二个采样值，等等以此类推。根据图1的诊断系统集成到用于阀的电动气动的位置调节器 中，该阀可通过气动的驱动装置控制。微型控制器4是处于位置调 节器中的微型控制器。在此特别清楚，新颖的it断系统能够以非常 低的费用补充到现有的位置调节器中。原则上仅需要用于固体中传 播的声音的接收器1和微型控制器4的模拟输入端。由于简单的计 算的原因，在微型控制器4的用于实施该诊断方法的程序上所作的 必要的修动相对较少。该计算仅要求微型控制器4现有计算功率的 较小部分。测量信号3的》丈大通过使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，所述方法用于诊断机械的、电子机械的或者流体的组件，特别是用于诊断可通过驱动装置由位置调节器控制的阀，包括：用于固体中传播的声音的传感器（１），所述传感器在低频工作噪声范围中相对不敏感，但在故障噪声的高频范围中是敏感的；以及一种装置（４），所述装置用于评估所接收的测量信号（３），其特征在于，用于所述固体中传播的声音的所述传感器基于所述传感器的机械的谐振频率、电容（Ｃ０）和电感（Ｌ１）以带通滤波的方式发出所述测量信号（３）；其特征又在于，在所述评估装置（４）中执行对所述测量信号（３）的二次采样；并且其特征还在于，当二次采样的所述测量信号的强度超过预设的阈值时产生故障报告信号（９）。

【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：阿尔夫皮特莫，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]