结构健康监视制造技术

公开了一种系统，包括设备和被配置为监视设备的机械健康的监视单元。监视单元可以包括至少一个致动器、至少一个传感器和至少一个处理资源。至少一个致动器可以被配置为使设备振动，并且至少一个传感器可以被配置为检测设备的对应输出。所述至少一个处理资源可被配置为处理由所述至少一个传感器检测到的所述输出，且通过将所述设备的所述检测的输出与所述设备的健康指纹进行比较来评估所述设备的所述机械健康，其中所述健康指纹是正被测试的所述特定设备在其没有机械缺陷时的输出。特定设备在其没有机械缺陷时的输出。特定设备在其没有机械缺陷时的输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构健康监视
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求具有提交日2018年12月31日的美国临时申请号62/787,096和具有提交日2019年4月8日的美国非临时申请号16/377,336的权利，这两篇申请通过引用如同完全阐述一样并入本申请。

技术介绍

[0002]许多设备需要机械完整性以实现其功能和可靠性。因此，使测试机构就位以监视这些设备的机械健康是有益的。用于监视设备的机械健康的当前测试机构并不理想，因为它们通常在设备外部且并非针对特定类型的设备而设计，而且昂贵。此外，这些监视系统通常不时地手动操作，而与设备本身不同步。内置(built
‑
in)测试是有用的，因为它们使设备能够测试其自身。尽管内置测试在电子和软件中是常见的，但是它们很少在机械中找到。因此，希望具有适合于与可能经历机械缺陷和磨损的各种设备一起使用的低成本内置测试设计。

技术实现思路

[0003]公开了一种系统，包括设备和被配置为监视该设备的机械健康的监视单元。这里描述的监视单元可以是低成本的，并且适于与较小和相对便宜的设备一起使用。监视单元可以包括至少一个致动器、至少一个传感器和至少一个处理资源。所述至少一个致动器可以被配置为使所述设备振动，并且所述至少一个传感器可以被配置为检测所述设备的输出。在实施例中，至少一个致动器和至少一个传感器可以包括单个单元。所述至少一个处理资源可以被配置为处理由所述至少一个传感器检测到的所述输出。所述至少一个处理资源可进一步可以被配置为通过将所述设备的所检测到的输出与所述设备的健康指纹(fingerprint)进行比较来评估设备的机械健康，其中所述健康指纹是正被测试的特定设备在其没有机械缺陷时的输出。监视单元可以与设备集成，因此充当设备的内置测试。
附图说明
[0004]图1A
‑
1C是处于各种状态的压电换能器的图示；
[0005]图2是根据本公开的监视系统的实施例的图示；
[0006]图3是根据本公开的监视系统的实施例的图示；
[0007]图4是根据本公开的监视系统的实施例的图示；
[0008]图5是示出根据本公开的监视单元的组件的框图；
[0009]图6是当前状态下的设备的输出与该设备的健康指纹的比较的图形表示；
[0010]图7A是根据实施例的显示设备上的不健康视觉指示；
[0011]图7B是根据实施例的显示设备上的健康视觉指示；
[0012]图8是根据本公开的用于监视设备的机械健康的方法的流程图；以及
[0013]图9是根据本公开的用于确定特定设备的健康指纹的方法的流程图。
具体实施方式
[0014]在此将参考附图更全面地描述用于检测设备的机械缺陷的存在或不存在的不同监视单元和方法的示例。这些示例不是相互排斥的，并且在一个示例中发现的特征可以与在一个或多个其他示例中发现的特征组合以实现附加的实现方式。因此，将理解，附图中所示的示例仅出于说明性目的而提供，并且它们不旨在以任何方式限制本公开。相同的数字始终表示相同的元件。
[0015]本文描述了用于监视设备的机械健康的方法和装置。根据本公开的系统可以包括待测试的设备和监视单元。监视单元可包括被配置为使设备振动的至少一个致动器、被配置为检测设备的输出的至少一个传感器、以及被配置为处理由至少一个传感器检测到的输出的至少一个处理资源。所述至少一个处理资源可进一步被配置为通过将所述设备的所检测到的输出与所述设备的健康指纹进行比较来评估所述设备的机械健康，其中所述健康指纹是正被测试的特定设备在其没有机械缺陷时的输出。
[0016]在实施例中，所述至少一个处理资源可耦合到所述设备。在另一实施例中，所述至少一个处理资源是与所述设备集成的专用处理器。在替代实施例中，至少一个处理资源203在设备外部。在另一实施例中，至少一个处理资源203可以是位于设备外部的外部处理器(未示出)。
[0017]在实施例中，监视单元还可以包括刺激源，该刺激源被配置为向至少一个致动器提供刺激信号。在另一实施例中，该刺激源可以向至少一个致动器提供正弦电压。附加地或替代地，刺激源可以提供脉冲输入、阶跃输入、线性啁啾函数、非线性啁啾函数、去收缩(desecrate)正弦扫描或实现期望带宽的任何其他致动。
[0018]在实施例中，至少一个致动器可以包括压电换能器。或者，至少一个致动器可以包括静电致动器、电磁致动器或磁阻致动器。然而，如本领域普通技术人员将理解的，该列表意在是说明性的而非穷举的，并且至少一个致动器可以包括各种其他致动器类型。在实施例中，至少一个传感器可以包括压电换能器。
[0019]在实施例中，至少一个致动器和至少一个传感器可以包括单个单元。例如，至少一个致动器和至少一个传感器可以包括单个压电换能器。
[0020]在实施例中，处理资源可被配置为通过应用将设备的输出与特定设备的健康指纹进行比较的算法来评估设备的机械健康。健康指纹可以是当特定设备没有机械缺陷时的该设备的输出。附加地或替代地，健康指纹可以是待测试的特定设备的传递函数矩阵(即，由频域中的输入归一化的输出)。在进一步的实施例中，算法可以产生合格
‑
失败(pass
‑
fail)结果。失败结果可以指示设备具有一个或多个机械缺陷的可能性很高。在更进一步的实施例中，监视单元可以进一步包括显示设备，其被配置为显示合格
‑
失败结果。
[0021]在实施例中，监视单元可以被配置为在加电期间进入运行模式和/或在使用期间周期性地进入运行模式。附加地或替代地，在实施例中，监视单元被配置为当由输入进行命令时进入运行模式。在实施例中，优化至少一个致动器和至少一个传感器的位置。例如，在实施例中，至少一个致动器和至少一个传感器设置在设备上，使得设备的最准确输出被检测。此外，至少一个致动器可被设置成使得该至少一个致动器未能感测到机械缺陷的可能性降低。
[0022]根据本公开的方法可包括：激活被配置为使设备振动的至少一个致动器；经由至
少一个传感器检测设备的输出；经由至少一个处理资源处理由所述至少一个传感器所检测到的输出；以及经由所述至少一个处理资源基于所检测到的输出来评估所述设备的机械健康。
[0023]在实施例中，激活至少一个致动器可以包括经由刺激源向该至少一个致动器提供刺激信号。在另一实施例中，激活至少一个致动器可以包括经由刺激源提供正弦电压。附加地或替代地，激活至少一个致动器可以包括经由刺激源提供脉冲输入、阶跃输入、线性啁啾函数、非线性啁啾函数、去收缩正弦扫描或实现期望带宽的任何其他致动。在实施例中，确定机械缺陷的存在或不存在可包括经由至少一个处理资源应用将设备的输出与特定设备的健康指纹进行比较的算法，其中健康指纹是当设备没有机械缺陷时的该设备的输出。在进一步的实施例中，该算法可以包括将当前状态中的设备的振幅变化、阻尼变化、峰值分裂、频移和相移中的至少一者与该设备的健康指纹进行比较。
[0024]在实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：设备；监视单元，包括：至少一个致动器，其耦合到所述设备且被配置为使所述设备振动；至少一个传感器，其耦合到所述设备且被配置为检测所述设备的输出；以及至少一个处理资源，其被配置为处理由所述至少一个传感器检测到的所述输出，并且通过所检测到的输出来评估设备的机械健康。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理资源是耦合到所述设备的专用处理器。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理资源是在所述设备外部的外部处理器。4.根据权利要求1所述的系统，所述监视单元还包括刺激源，所述刺激源被配置为向所述至少一个致动器供应刺激信号。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个致动器和所述至少一个传感器包括单个单元。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个致动器和所述至少一个传感器包括单个压电换能器。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理资源被配置为应用将所述设备的所述检测到的输出与所述设备的健康指纹进行比较的算法以评估所述设备的所述机械健康，其中所述健康指纹是所述设备在没有机械缺陷时的该设备的输出。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述算法产生合格
‑
失败结果。9.根据权利要求8所述的系统，所述监视单元还包括被配置为显示所述合格
‑
失败结果的显示设备。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述监视单元被配置为在加电期间进入运行模式或在使用期间周期性地进入运行模式。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述监视单元被配置为当由输入进行命令时进入运行模式。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个致动器和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：弗莱克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：