用于对装置进行状态监控的方法和组件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对装置进行状态监控的方法和组件，其中，通过测量代表装置的状态变量的时间连续和数值连续的模拟信号对装置进行状态监控，模拟信号在测量间隔内的采样时间点利用模数转换器转换为数字信号，模数转换器在测量范围内运行，对于模拟信号超过测量范围的情况，在数字信号中切断模拟信号的超出测量范围的信号部分，随后将频谱分析应用于数字信号，以便确定模拟信号在频谱中包括哪些频率部分，并且根据出现的频率部分和已知的损坏频率的比较推断出装置的故障，对于在数字信号中切断在采样时间点超出测量范围的模拟信号的情况，检测该事件并且将该事件确定为数量，提供信号质量作为测量间隔内数量与总采样数的商。商。商。

【技术实现步骤摘要】
用于对装置进行状态监控的方法和组件


[0001]本专利技术涉及一种通过测量代表装置的状态变量的时间连续和数值连续的模拟信号对装置进行状态监控的方法，其中，利用模数转换器在测量间隔内的采样时间点将模拟信号转换为数字信号，其中，模数转换器在测量范围内运行，其中，对于模拟信号超过测量范围的情况，在数字信号中切断模拟信号的超出测量范围的信号部分，其中，随后将频谱分析应用于数字信号，以便确定模拟信号在频谱中包括哪些频率部分，并且根据出现的频率部分和已知的损坏频率的比较推断出装置的故障。
[0002]本专利技术还涉及一种电子组件，所述电子组件设计用于对装置进行状态监控，所述电子组件包括输入电路，用于测量代表装置的状态变量的时间连续和数值连续的模拟信号；模数转换器，所述模数转换器在测量间隔内的采样时间点扫描模拟信号并且将模拟信号转换为数字信号，其中，模数转换器设计用于测量范围内，其中，对于模拟信号超过测量范围的情况，在数字信号中切断模拟信号的超出测量范围的信号部分；机构，所述机构用于频谱分析，以便将频谱分析应用于数字信号，以便确定模拟信号在频谱中包括哪些频率部分，并且根据出现的频率部分和已知的损坏频率的比较推断出装置的故障。

技术介绍

[0003]这种方法和这种组件例如从操作说明“Siemens,SIPLUS SM 1281,Condition Montioring System SM 1281 Condition Monitoring,06/2016,AE536912747
‑
AB”中已知。
[0004]就本专利技术而言，装置的状态监控理解为对机器或设施的预防性监控，以避免较大损坏或较长的停机时间。
[0005]例如，根据通过频率分析进行的振动诊断来执行轴承端盖的诊断。频率分析的原理在于，通过频谱分析将信号从时域变换到频域。对此，常见的数学方法是傅立叶变换。
[0006]已知的方法和组件的缺点是，例如在震动分析的情况下，特别是在轴承严重损坏的情况下，应当诊断轴承损坏的程度，传感器信号输入短暂达到饱和，因为通过实际出现的振幅达到了测量输入范围的上限/下限。高振幅的其他原因可能是由于故障的部件或通过工艺影响而改变的机器列对准和出现的不平衡。由此，数字化系统的传感器信号和测量输入会被过调，因为实际出现的错误超过了设计测量范围。
[0007]在电流特征分析中也会出现传感器信号饱和，特别是当具有铁氧体芯的电流转换器、但还有霍尔传感器或罗戈夫斯基电流测量输入在电机的高启动电流或过高的启动电流的情况下达到饱和，或者当在三导体系统中的单个分支中产生临界故障电流时，测量系统并没有针对所述临界故障电流的强度设计。
[0008]根据现有技术已知的装置和方法的缺点是，具有切断的信号部分的检测到的信号在随后要评估的频谱中产生附加的故障性频率，其中所述信号部分尤其通过测量输入的过调而引起。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提出一种方法，所述方法识别状态监控传感器信号的部分的过调并且提供用于过调的量度或用于信号质量的量度。
[0010]针对开始提出的方法，所述目的通过如下方式实现，即对于在数字信号中切断在采样时间点超出测量范围的模拟信号的情况，检测该事件并且将该事件确定为数量，其中，提供信号质量作为测量间隔内数量与总采样数的商，并且信号质量用于评价，尽管通过可能的被切断的信号部分在频谱中产生附加的过调部分，是否仍可以从频谱的已确定的频率部分中识别出已知的损坏频率。
[0011]根据本专利技术的方法提出，在每个采样时间点确定，测量范围是否已经过调并且由此形成切断的信号。然后，将一些切断的信号事件与采样的总数量关联。有利的是，如果信号质量不仅被确定并且通信给上级的系统或应用程序，而且还被用于信号校正方法的优化的使用。
[0012]因此，在方法的一个优化的设计方案中提出，利用信号校正方法来校正或估计数字信号，由此在估计信号中消除或至少减少通过切断形成的附加的过调部分，其中，还识别已知的损坏频率并且将损坏频率映射到传递函数中，其中，根据信号质量继续使用传递函数直至信号质量的可预设的极限值。
[0013]因为现在根据该方法持续检测一定的测量范围外部的或边缘处的多个样本，所以可以利用该知识来提供信号质量，其中所述多个样本也被定义为低电平和高电平。所提到的极限可以定义为可靠保证测量通道的一定线性的极限，在模数转换器或放大器中最大可用的极限(例如距工作电压的工作电压间距)或可靠地允许可在一定程度调节的应用测量极限的极限。
[0014]在数字输出处造成“削波”之前，可施加到转换器的输入处的最大的信号幅度称为模数转换器的全测量范围(也称为全偏转)。在全偏转的情况下，输出使用模数转换器的最小和最大的代码。
[0015]就本专利技术而言，削波理解为将多余的信号部分由处理的硬件或软件“切断”。因为在谱中大多数损坏类型在典型的损坏频率或损坏频率的典型模式的出现时是可以识别的，那么在要分析的谱中还附加地出现由削波已经引起的频率部分，则是不利的。
[0016]然而，该方法现在通过所确定的信号质量实现更好地评价频率部分的观察和评估。如果例如由于实际出现的幅度使振动大于测量范围，则可以将信号质量的信息用于执行频率部分的评价和/或要监控的装置的恶化状态的评价。
[0017]如果根据信号质量修改传递函数，则也是有利的。
[0018]如果在装置处于良好状态的学习阶段中根据信号质量形成并存档一系列传递函数，则也是有利的，其中，然后将被监控的装置的处于原始的良好状态下的传递函数用作参考。
[0019]尤其在合适的估计信号方面，为了减少由过调部分通过削波形成的频率部分，有利的是，使用维纳滤波器作为信号校正方法。维纳滤波器在方法中用于尝试重建(估计)缺失的或通过噪声失真或畸变的采样值。虽然维纳滤波器用于从噪声信号中估计时域中的未知的原始信号，并且由具有传递函数的LDI系统畸变的且测量到的信号在时域中作为最佳可行的近似Y，但是也可以将滤波器用于削波的信号。
[0020]针对开始提到的电子组件，开始提到的目的还通过如下方式来实现，即在组件中存在检测机构，所述检测机构设计用于，对于在数字信号中切断在采样时间点超出测量范围的模拟信号的情况，检测该事件并且在计数器中将该事件计数为数量，其中，存在信号质量评估设备，所述信号质量评估设备提供信号质量作为测量间隔内数量与总采样数的商，还具有决策机构，所述决策机构设计用于，尽管通过可能的被切断的信号部分在频谱中产生附加的过调部分，根据信号质量评价是否仍可以从频谱的已确定的频率部分中识别出已知的损坏频率。
[0021]削波主要在高频率的情况下产生幅度高达10％的谱线。该方法，转移到轴承损坏分析，则意味着代表轴承损坏的谱线可能会渐显。要么造成错误解释(“误报”)。但是要么将轴承损坏归类为比实际更严重，因为现有的线和谐波由削波的线覆盖。
[0022]在组件的一个改进方案中，所述组件具有滤波器机构，在所述滤波器机构中运行信号校正方法，所述信号校本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于通过测量时间连续和数值连续的模拟信号(xa(t))对装置(1)进行状态监控的方法，其中，所述模拟信号代表所述装置(1)的状态变量，其中，所述模拟信号(xa(t))在测量间隔(TN)内的采样时间点(ts)利用模数转换器(ADU)转换为数字信号(xd[k])，其中，所述模数转换器(ADU)在测量范围(MB)内运行，其中，对于所述模拟信号(xa(t))超过所述测量范围(MB)的情况，在所述数字信号(xd[k])中切断所述模拟信号(xa(t))的超出所述测量范围(MB)的信号部分，其中，随后将频谱分析应用于所述数字信号(xd[k])，以便确定所述模拟信号(xa(t))在频谱(FFT)中包括哪些频率部分(fi)，并且根据出现的所述频率部分(fi)和已知的损坏频率(fs)的比较推断出所述装置(1)的故障，其特征在于，对于在所述数字信号(xd[k])中切断在采样时间点(ts)超出所述测量范围(MB)的所述模拟信号(xa(t))的情况，检测该事件并且将该事件确定为数量(NSat)，其中，提供信号质量(Q)作为所述测量间隔(TN)内所述数量(NSat)与总采样数(N)的商，并且所述信号质量(Q)用于评价，尽管通过可能的被切断的信号部分在所述频谱中产生附加的过调部分(fk)，是否仍能够从所述频谱(FFT)的已确定的所述频率部分(fi)中识别出已知的所述损坏频率(fs)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用信号校正方法(WF)来校正或估计所述数字信号(xd[k])，并且作为结果在估计信号(y[k])中消除或至少减少通过切断形成的附加的所述过调部分(fk)，其中，还识别已知的所述损坏频率(fs)并且将所述损坏频率映射到传递函数(G(w))中，其中，根据所述信号质量(Q)继续使用所述传递函数(G(w))直至所述信号质量(Q)的能预设的极限值(Vt)。3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述信号质量(Q)修改所述传递函数(G(w))。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在所述装置(1)处于良好状态的学习阶段中，根据所述信号质量(Q)形成并存档一系列传递函数(Gj(w))，其中，然后将被监控的装置的处于原始的良好状态下的所述传递函数(Gj(w))用作参考。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，将维纳滤波器用作所述信号校正方法(WF)。6.一种电子组件(10)，所述电子组件设计用于对装置(1)进行状态监控，所述电子组件包括：
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输入电路(11)，所述输入电路用于测量代表所述装置(1)的状态变量的时间连续和数值连续的模拟信号(xa(t))，
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模数转换器(ADU)，所述模数转换器在测量间隔(TN)内的采样时间点(ts)扫描所述模拟信号(xa(t))并且将所述模拟信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：