测量部件对发射器的接近度的传感器组件和方法技术

本发明专利技术的名称为“测量部件对发射器的接近度的传感器组件和方法”。提供一种传感器组件(110)，包括至少一个探头(202)，探头包括从具有预定义频率范围内的多个频率分量的至少一个微波信号生成至少一个电磁场(224)的发射器(206)，其中，在部件(104)与至少一个电磁场交互时负载被感应到发射器；耦合到发射器的数据管道(204)，其中表示负载的至少一个负载信号在来自发射器的数据管道内反射；以及配置成接收至少一个负载信号并生成电输出的至少一个信号处理装置(200)。

【技术实现步骤摘要】

一般来说，本专利技术的领域涉及电力系统，并且更具体地说，涉及测量部件相对于在宽频率范围上操作的发射器的接近度的传感器组件和方法。
技术介绍
至少一些已知机器(例如，发电系统)包含可能随着时间的过去而损坏或磨损的一个或多个部件。例如，已知发电系统(例如，已知涡轮机)包含诸如轴承、齿轮和/或转子叶片等随着时间的过去而磨损的部件。继续采用磨损的部件进行操作可导致对其它部件的额外损害，或可导致部件或系统的过早故障。为了检测机器内部件损坏，通过监测系统来监测至少一些已知机器的操作。至少一些已知监测系统包括执行机器的至少一些部件的接近度测量的至少一个传感器组件。可使用涡电流传感器、磁性拾音器传感器或电容传感器来执行接近度测量。但是，因为此类传感器的测量范围有限，因此可使用此类传感器的位置有限。此外，因为此类传感器的频率响应通常低，所以此类传感器的准确度有限。在单个频率上操作的至少一些已知微波发射器已用于解决此类传感器的一些已知限制。但是，在执行接近度测量时，此类已知微波发射器在它们接近目标对象时可能变得失谐。更具体地说，微波发射器的谐振频率可能会偏移。这样的偏移可导致微波发射器的散射参数(S参数)中不可预测的行为模式。此外，因为S参数可能是不规则的，因此微波发射器的准确度可能有限。
技术实现思路
在一个实施例中，提供一种用于测量部件相对发射器的接近度的方法。该方法包括将具有预定义频率范围内的多个频率分量的至少一个微波信号传送到发射器。至少一个电磁场由发射器从微波信号生成。然后，通过部件与电磁场之间的交互使负载被感应到发射器，其中表示负载的至少一个负载信号在来自发射器的数据管道内反射。此外，负载信号由至少一个信号处理装置接收。部件相对发射器的接近度由信号处理装置基于负载信号测量。在另一个实施例中，提供一种传感器组件。该传感器组件包括含发射器的至少一个探头。发射器从具有预定义频率范围内的多个频率分量的至少一个微波信号生成至少一个电磁场，其中在部件与电磁场交互时使负载被感应到发射器。该传感器组件还包括耦合到发射器的数据通道，其中表示负载的至少一个负载信号在来自发射器的数据管道内反射。此外，传感器组件包括配置成接收负载信号并生成电输出的至少一个信号处理装置。在另一个实施例中，提供一种电力系统。该电力系统包括含至少一个部件的机器、 放置在部件附近的至少一个传感器组件、以及耦合到传感器组件的诊断系统。该传感器组件包括含发射器的至少一个探头。发射器从具有预定义频率范围内的多个频率分量的至少一个微波信号生成至少一个电磁场，其中在部件与电磁场交互时使负载被感应到发射器。该传感器组件还包括耦合到发射器的数据通道，其中表示负载的至少一个负载信号在来自发射器的数据管道内反射。此外，传感器组件包括配置成接收负载信号并生成电输出的至少一个信号处理装置。附图说明图1是示范电力系统的框图；图2是可与图1所示的电力系统配合使用的示范传感器组件的框图；图3是可与图2所示的传感器组件配合使用的示范发射器的透视图；图4是可与图2所示的传感器组件配合使用的示范发射器的透视图；以及图5是示出用于测量部件相对可与图1所示的电力系统配合使用的发射器的接近度的示范方法的流程图。具体实施例方式本文所述的示范方法、设备和系统克服了与用于测量机器部件相对发射器的接近度的已知传感器组件或系统关联的至少一些已知缺点。本文所述的实施例提供包含在宽频率范围上操作的发射器(例如，宽带发射器)的传感器组件。更具体地说，在示范实施例中， 该发射器具有基本平坦的驻波比，使发射器在发射器的S参数中能具有稳定的行为模式。 因此，即使发射器的谐振频率偏移，发射器的S参数保持可用于关联相关距离的规则模式。 这样，使本文所述的传感器组件能提供相当准确的测量。图1示出系统100，例如但不限于包含机器102(例如但不限于风力涡轮机、水电涡轮机、燃气涡轮机和/或压缩机)的示范电力系统100。在示范实施例中，机器102旋转耦合到负载106(例如，发电机)的驱动轴104。应当注意，本文所使用的术语“耦合”不限于部件之间的直接机械连接和/或电连接，而是还可包括多个部件之间的间接机械连接和 /或电连接。在示范实施例中，驱动轴104至少部分由容置在机器102和/或负载106内的一个或多个轴承(未示出)支承。作为备选或补充，轴承可容置在分离的支承结构108(例如， 齿轮箱)或使电力系统100能够按照本文所述起作用的任何其它结构中。在示范实施例中，电力系统100包括至少一个传感器组件110，其测量和/或监测机器102、驱动轴104、负载106和/或使电力系统100能够按照本文所述起作用的任何其它部件的至少一个操作条件。更具体地说，在示范实施例中，传感器组件110是放置在驱动轴 104附近用于测量和/或监测驱动轴104与传感器组件110之间的距离(图1中未示出) 的接近度传感器组件110。此外，在示范实施例中，传感器组件110使用具有多个频率分量的一个或多个微波信号来测量电力系统100的部件相对传感器组件110的接近度。本文所使用的术语“微波”是接收和/或传送具有约300兆赫兹(MHz)到约300千兆赫(GHz)之间的频率的信号的部件或信号。备选地，传感器组件110可用于测量和/或监测电力系统 100的任何其它部件，和/或可以是使电力系统100能够按照本文所述起作用的任何其它传感器组件或换能器组件。在示范实施例中，每个传感器组件110放置在电力系统100内的任何相关位置。此夕卜，在示范实施例中，电力系统100包括耦合到一个或多个传感器组件110的诊断系统112。诊断系统112处理和/或分析由传感器组件110生成的一个或多个信号。本文所使用的术语“处理”是指对信号的至少一个特性进行操作、调整、滤波、缓冲和/或改变。更具体地说， 在示范实施例中，传感器组件110经由数据管道113或数据管道115耦合到诊断系统112。 备选地，传感器组件110可无线耦合到诊断系统112。操作期间，在示范实施例中，例如因为磨损、损坏或振动，电力系统100的一个或多个部件(例如，驱动轴104)可改变相对一个或多个传感器组件110的位置。例如，部件可受到振动和/或部件可随着电力系统100内操作温度的变化而膨胀或收缩。在示范实施例中，传感器组件110测量和/或监测部件相对传感器组件110的接近度(例如，静态接近度和/或振动接近度)和/或相对位置，并将表示部件的测量的接近度和/或相对位置的信号(以下称作“接近度测量信号”)传送到诊断系统112进行处理和/或分析。图2是可与电力系统100(图1中示出)配合使用的传感器组件110的示意图。在示范实施例中，传感器组件Iio包括信号处理装置200和经由数据管道204耦合到信号处理装置200的探头202。备选地，探头202可无线耦合到信号处理装置200。此外，在示范实施例中，探头202包括耦合到和/或放置在探头壳体208内的发射器206，发射器206生成电磁场224。发射器206经由数据管道204耦合到信号处理装置 200。备选地，发射器206可无线耦合到信号处理装置200。此外，在示范实施例中，探头202 是包含宽带发射器206的微波探头202。更具体地说，在示范实施例中，发射器206配置成从具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·L·谢克曼，S·Y·葛，Y·李，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：