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專利名稱：確定光纖振動監(jiān)視器傳感器拍頻的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般涉及到發(fā)電機，尤其涉及到監(jiān)視發(fā)電機振動情況的一種系統(tǒng)。
1992年9月15日公開的題為“連續(xù)校驗光振動傳感器的方法”的美國專利第5，146，776號，公開了一種用來自動校驗光纖振動監(jiān)視器(FOVM)的系統(tǒng)，該監(jiān)視器利用一個懸裝的柵板(grid)，該柵板被固定到一臺發(fā)電機上。該柵板以一個這樣的頻率遮斷光束，該頻率與傳感器在單個驅(qū)動頻率(即120Hz)上的振幅成正比。該專利教導了如何通過測量發(fā)電機端部繞組(end-winding)的振幅在早期階段就能檢出發(fā)電機的異常狀況。這使得能夠進行維修來避免對發(fā)電機的損壞，并使故障時間減至最小。
簡言之，該系統(tǒng)利用在“極端”(extrema)上的信號幅值來確定拍(beat)頻。該極端是當柵板繞其平衡位置振蕩時，該柵板運動上的最遠點。因為極端是柵板在反向前瞬時進入靜止的地方，所以頻率調(diào)制的輸出信號的最大波長(即在波形中過零點被分開最遠的點)對應該極端。
當拍幅變得大到足以導致折疊(fold-over)時使拍頻失真。本發(fā)明試圖解決這一問題。當在極端上的信號出現(xiàn)在靠近信號峰值時，這個問題也會與小拍幅有關(guān)而出現(xiàn)。當出現(xiàn)折疊時，它們干擾通過極端而確定的拍信號，使得確定拍頻變得極其困難，因此，精確地確定傳感器的共振頻率實際上是不可能的。此外，共振頻率隨溫度和傳感器的壽命漂移(改變)。所以，人們不能確保該傳感器的共振頻率是否是其設計值。必須在發(fā)電機工作的同時，現(xiàn)場測量共振頻率。
因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一個用于在有高拍幅的環(huán)境下確定FOVM傳感器拍頻的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個目的是提供一個這樣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)也能確定FOVM傳感器拍頻，但拍幅小，且在極端上產(chǎn)生的信號接近信號峰值。
這些目的基于下述考慮方案，本發(fā)明屬于一種這樣的方法，該方法用來確定在振動傳感系統(tǒng)上的拍頻，該傳感系統(tǒng)固定到設備上，其特征在于以下步驟產(chǎn)生表示設備的振動頻率和幅值的振動信號;以及通過把時間間隔數(shù)據(jù)存貯和處理從振動信號中獲得拍頻，該時間間隔數(shù)據(jù)代表振動信號過零之間的時間間隔。
從下面最佳實施例的描述將使本發(fā)明變得更加易于理解，上述最佳實施例僅以舉例的方式在相應的附圖中加以表示，其中

圖1是作為用于一臺發(fā)電機上的FOVM示意圖;
圖2是光學振動傳感器12的更加詳細的示意圖;
圖3A-3H是一組波形圖，這些波形圖表明根據(jù)本發(fā)明的、用于確定FOVM傳感器的拍頻的裝置所提供的改進特性;
圖4A-4D集合起來是一個本發(fā)明最佳執(zhí)行過程的流程圖。
本發(fā)明提供一種用于FOVM系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)用于測量在極端處的柵板運動。利用此后要描述的方法的系統(tǒng)被描繪在圖1中。發(fā)電機10、光學振動傳感器12、和計算機14構(gòu)成了振動檢測系統(tǒng)16。簡要地講，該系統(tǒng)如下所述光學振動傳感器12被直接安裝到發(fā)電機10的端部繞組17上。巨大的激勵機(exciter)端部和透平機端部以及發(fā)電機的端部線匝(end-turns)被結(jié)成一體裝入半脊形的(semi-ridged)筐式機殼里，來防止120Hz振動的破壞作用，上述120Hz振動是從轉(zhuǎn)子場耦合進該系統(tǒng)中的。傳感器監(jiān)視端部線匝的振動，在存在破壞性的振動等級或在振動等級增加時提供告警信號。然后通過負載管理或改變冷卻氣體溫度直至為發(fā)電機安排停車，來控制振動。
圖2以更加詳細的方式描繪了光學振動傳感器12。該光學振動傳感器12從光纜18中接收光線。該傳感器包括一個殼體20和一個光-數(shù)轉(zhuǎn)換單元22。殼體20包括一個內(nèi)扁彈簧24和一個柵板組件26。內(nèi)扁彈簧24和柵板組件16具有高于120Hz的固有共振頻率。最好是，如果用于60Hz的發(fā)電機，該共振頻率大約為132Hz。
雖然原理同50Hz設備一樣，但下面的討論是假定發(fā)電機產(chǎn)生60Hz的電力。
當內(nèi)扁彈簧振動時，該柵板組件26上下運動，產(chǎn)生光脈沖。在一個給定時間間隔上產(chǎn)生的光脈沖數(shù)正比于所測量的120Hz振動(在歐洲100Hz)的振幅。該柵板組件26具有平均分布的以10密耳隔開的柵板開口。因此，在一個給定時間間隔上產(chǎn)生的光脈沖數(shù)是傳感器的共振頻率和柵板從其平衡位置上擺動的距離的函數(shù)。光脈沖從外殼20出來經(jīng)光纜18到光-電轉(zhuǎn)換單元22。該光電轉(zhuǎn)換單元22根據(jù)普通的方法把光脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。例如，采用光控二極管將光脈沖變成電信號，然后又將電信號變?yōu)閿?shù)字頻率輸出信號，輸出信號波形采取頻率調(diào)制的正弦波波形。更進一步講，通過120Hz激勵和傳感器共振頻率的混合對信號進行輕微的頻率調(diào)制。
該系統(tǒng)對形式為sin(2πfBt)的三角函數(shù)進行拍信號峰值的曲線擬合以決定拍頻fB。然后使用拍頻校驗該系統(tǒng)。特別是，該系統(tǒng)計算出放大因數(shù)。
Mo＝(120/fo)2/(1-(120/fo)2)，其中傳感器的共振頻率由下式給出f0＝120Hz+fB。
因此，光學振動傳感器的共振頻率f0決定該放大因數(shù)M0。為了獲得由于120Hz上的振動導致的發(fā)電機的實際位移，測量到的振幅(即，由光脈沖信號確定的)必須用該放大因數(shù)去除。注意有關(guān)M0的等式是從光脈沖頻率和柵板的振幅之間的相互關(guān)系(correlation)導出的，上述關(guān)系對于由受讓人(西屋)所用的柵板扁彈簧幾何尺寸來講，可以這樣表示振動的振幅＝fLP×1密耳/180Hz，在此fLP是光脈沖頻率(Hz)。這個等式對于具有10密耳柵間隙的柵板組件是可用的。
簡而言之，該系統(tǒng)使用在“極端”處的信號振幅來決定拍頻。這些極端是當柵板繞其平衡位置振蕩時柵板運動的最遠點，在頻率調(diào)制的輸出信號上的最長的波長(即，在波形上過零點被分開最大的點)對應該極端，這是因為極端是在反向前在柵板瞬時進入靜止的地方。
一個小的折疊現(xiàn)象的圖解被表示在圖3B中在現(xiàn)場上常出現(xiàn)很大的折疊。但是，對于這樣大折疊的波形極端是難以想象的，并因此不加以描述。如以上所討論的，為了確定由于在120Hz上的振動導致的發(fā)電機的實際位移，必須確定放大因數(shù)M0。為了確定該放大因數(shù)，必須精確地確定傳感器的共振頻率(f0+fB)。
圖3C描繪了一個舉例的傳感器波形(電壓振幅跨越二個周期)。也表示出對應上極端和下極端的極端間隔。上極端用“X”(位置極端)或線“A”(時間間隔極端)來代表，而下極端間隔由“O”或線“B”代表。應注意到，上極端可由圖3C中的距離X(即從0到X的距離)或時間間隔A完全等同地代表。同樣，下極端能由距離O或時間間隔B來代表。由于下列原因，在此將使用時間間隔表示。如果使用極端的位置表示的話，當X到達P(圖的頂點)并折反(注意X不可能超過A)時沒有折疊發(fā)生。如果使用極端的時間間隔表示的話，當X＝O和A突然從一大值變成小值時出現(xiàn)折疊，反之亦然。它們是幾乎等效的，而這兩種表示是確定極端的確實不同的方法，但是，位置表示不以線性方式表現(xiàn)，而時間間隔表示則是。所以，如果拍幅慢慢增加的話，X會增加，到達P，然后變小，這個X上的變化對于拍幅是非線性的，即，當增加拍幅時，X傾向于在P處“掛起來”(hang-up)，這是由于對柵板圍繞光通過位置之處光傳感器所接收的滿強度光所造成。在下極端上，它對于在兩個相鄰縫隙之間的檔條(stop)而出現(xiàn)，即，該擋條能移動，但對于柵板的某些小的擺動來講它仍可阻擋光線。
因此，當拍動使柵板繞一平均位置振蕩達到每個極端時，這個時間間隔變化類似于在極端上的信號振幅的變化。當拍幅或振幅使傳感器信號(即，波形)切割零振幅軸時，出現(xiàn)一次折疊，并由此以不連續(xù)的方式確定一新的極端時間間隔，當信號在上下峰值上呈現(xiàn)翻折時，在美國專利No.5，146，776中公開的方法中出現(xiàn)同樣的不連續(xù)性。
圖3D描繪了當上極端從間隔A走到間隔B時，在極端時間間隔上的不連續(xù)性的變化，這種不連續(xù)性在確定傳感器拍頻上產(chǎn)生不利影響。
本發(fā)明的最佳實施例僅收集和處理信號過零次數(shù)，并且不對整個傳感器信號進行數(shù)字化處理。這極大地減少了數(shù)據(jù)分析的要求，并且產(chǎn)生很精確的測量。對此目的，可以采用現(xiàn)有的葉片振動監(jiān)視單元(BVM)32MHz的插件(過零插件)。該BVM插件能確定在一秒的30×109內(nèi)該信號過零次數(shù)，產(chǎn)生拍頻的很精確的測量。數(shù)據(jù)文件典型地為12，000記錄長，為了達到同樣的精度，該專利中公開的直接數(shù)字式處理要求320，000個記錄(entry)數(shù)據(jù)文件。這些數(shù)據(jù)的大多數(shù)會被廢棄。但是，為了完成這個目的，要求可觀的時間和昂貴的硬件。所以，本發(fā)明把所要的數(shù)據(jù)減至最少，并減少硬件成本和計算機處理時間。
當高拍頻振幅使一個或多個另外的柵板縫隙通過光線時，下述的算法確定FOVM傳感器上的拍頻。這個現(xiàn)象導致折疊。兩種極端，上和下，產(chǎn)生在傳感器信號的每個傳感器周期上。由在每個極端的任一側(cè)上的信號過零來確定一個極端時間間隔。當柵極瞬時停止在其路徑的最頂點時出現(xiàn)上極端間隔。同樣，當柵極瞬時停止在其路徑的底點時出現(xiàn)下極端間隔。
在低拍幅上，拍引起在極端時間間隔上的小調(diào)制。作為傳感器周期函數(shù)的下極端間隔的曲線是一正弦波，該正弦波具有等于拍頻頻率的頻率。當拍幅變大(或變小)時，造成增加(或失去)的兩次過零。由于不期望的小的(或大的)極端間隔的突然出現(xiàn)，使提取拍頻的過程變得混亂，導致拍動信號上的大的間斷。
圖3E描繪了在下極端上的極端時間間隔，該間隔在此標為“DELTA()”，它在每個傳感器周期出現(xiàn)一次，總共為450個傳感器周期。這個很混亂和不連續(xù)的波形表示出沒有諧波拍動信號。圖3F描繪這個數(shù)據(jù)的傅里葉變換，所期望的在12.6Hz上的拍頻在由極端上出現(xiàn)的折疊(附加過零)所產(chǎn)生的干擾中消失了。
根據(jù)本發(fā)明，通過計適當數(shù)目的相鄰間隔的總數(shù)來擴展極端間隔DELTA()，以說明拍幅增加或減小。下述算法確定何時出現(xiàn)折疊，并且通過將極端間隔任一側(cè)的正確的間隔數(shù)加到該極端處的那個間隔上，來擴展所測的時間間隔DELTA()。該算法可用例如QUICK BASIS(Microsoft的)編程語言所寫的計算機軟件來執(zhí)行。最小的DELTA()是一個中間時間間隔，但也可是中間時間間隔加上一、二、三、或更多的該中間時間間隔任一側(cè)上的時間間隔。決定總計多少有關(guān)該極端間隔的間隔被由下述計數(shù)。
-已經(jīng)知道，當已有兩個額外的過零被加在(或去除)相鄰極端之間，但沒有特殊的波形知識時，就不知道哪一個極端，上或下，是擔當此任的。根據(jù)本發(fā)明，F(xiàn)OVM僅收集和處理信號過零次數(shù)，而不對整個傳感器信號進行數(shù)字化處理。這極大地減少了數(shù)據(jù)分析要求，并產(chǎn)生更加高度精確的測量。對此目的，可使用32MHz的時鐘過零插件極。
-重要的是，對于總計間隔決定正確的起始參數(shù)。每個極端的狀態(tài)僅以一個參數(shù)，在此標為“J%()”來決定。J%()是當前極端和先前極端之間的時間間隔數(shù)(過零加一)。總計參數(shù)“S1()”特指在每個極端上要被總計的間隔數(shù)。要被總計的間隔數(shù)等于2＊S1()+1。總計參數(shù)(即，S1(1)和S1(2)的值)不正確的起始值會導致災難。
奇數(shù)DELTA()是對每個上極端的正確擴展的時間間隔，偶數(shù)DELTA()是對每個下極端的正確擴展的時間間隔。(注意在圖3E中“DELTA()”代表DELTA(1)、DELTA(2)、…DELAT(N)，在此N＝450)。
圖3G描繪了相對于圖3E中所用同一數(shù)據(jù)的下極端的DELTA()曲線。然而不同于圖3E，極端間隔DELTA()通過正確的相鄰時間間隔數(shù)的添加而被擴展。拍是清楚可見和不模糊的。圖3H表示了該下極端拍信號的傅里葉變換。12.6Hz的拍頻被清楚地識別。因此，傳感器固有頻率是120Hz+12.6Hz＝132.6Hz，傳感器修正因素能容易獲得。對于上極端進行同樣的處理將獲得同樣的結(jié)果(這是有用的，例如，作為一種檢驗)。
對于本發(fā)明的一種計算機執(zhí)行算法的最佳實施例，現(xiàn)將參照圖4A-4D的流程圖加以敘述。一個過零I/O插件產(chǎn)生一個一維的數(shù)據(jù)陣列z()(例如，有大約10，000個記錄)，這個數(shù)據(jù)陣列代表絕對時間(節(jié)拍(clock)計數(shù))，在該時間上，F(xiàn)OVM傳感器電壓跨過零電壓電平。z()因此是瞬態(tài)增加的數(shù)的數(shù)組，如節(jié)拍計數(shù)，這些數(shù)表示過零的次數(shù)。在本發(fā)明的一個例舉的實施例中，在z()數(shù)組中有10，000個存貯位。
流程圖的方框?qū)缦虏襟E1-5步驟-1＝方框100-106
步驟-2＝方框108-138步驟-3＝方框140-144步驟-4＝方框146-174步驟-5＝方框176-200簡而言之，步驟1-5執(zhí)行下述功能步驟1計算連貫過零之間的時間間隔(節(jié)拍計數(shù))。各個節(jié)拍計數(shù)被存在X()數(shù)組中。步驟2在X數(shù)組(它們的K)中尋找極端時間間隔的位置，尋找出現(xiàn)在相鄰極端的間隔數(shù)(由J%()代表)，并尋找出現(xiàn)在任何兩個鄰接極端之間的最小間隔數(shù)。這個最小數(shù)由變量MIN代表。當拍幅增加，必須總計與關(guān)于極端間隔時間的更多的時間間隔。步驟-3尋找一系列極端上的第一點(起點)，在此拍幅是最小的，并且之后需要僅僅一個時間間隔來構(gòu)成校正的時間間隔數(shù)據(jù)(由DELTA()代表)，即沒有折疊。步驟4包括前向鏈(chain)，它決定從點START到K的要被總計的有關(guān)每個極端間隔的間隔數(shù)。注意，S1(START)＝S1(START+1)＝0(因為沒有折疊)。步驟5包括后向鏈，從K-1到0，它決定要被總計的時間間隔數(shù)是否會改變，這基于這種類型，即上或下的最后極端之后出現(xiàn)的極端之間的間隔計數(shù)J%()的數(shù)。
步驟-1現(xiàn)參見圖4A。在方框100上，變量“I”被置為1。在方框102中，X(I)被置為z(I+1)-z(I)。在方框104中，I與10，0000比較。如果I不等于10，000，程序轉(zhuǎn)向方框106;反之則進到主框108。在方框106中，I被置為I+1。
步驟-2在方框108中，I被置為5，TOT被置為0，K被置為1，MIN被置為100。在方框110中，“SKIPI”被置為X(I)+X(I+1)，SKIP2被置為X(I+3)+X(I+4)。在方框112中，SKIP1與SKIP2比較。如果SKIP1小于SKIP2，程序轉(zhuǎn)到方框114;否則轉(zhuǎn)到方框116。在方框114中，I被置為I+1，程序轉(zhuǎn)回到方框110。因此，方框110-114為確保時間間隔長度上的增加預先作好準備。這保證出現(xiàn)在極端之間的時間間隔陣列X()上的對稱點不被檢出。
在方框116，J被置為1，在方框118，T1被置為(X(I+J)-X(I-J))的絕對值除以參量(X(I+J)+X(I-J))。在方框120，T1與一個觸發(fā)變量“TR”比較，該變量在最佳實施例中等于0.1。如果T1小于TR，程序轉(zhuǎn)到方框122，否則進到方框124。在方框122，TOT被置為TOT+1，在方框124，J被置為J+1。在方框126，J與數(shù)5比較。如果J小于5，程序轉(zhuǎn)回到方框118，否則進到方框128。在方框128，TOT與數(shù)3比較，如果TOT小于3，程序轉(zhuǎn)回到方框114(圖4A);否則進到方框130。在方框130，變量EX(K)被置為I。在方框132，J%(K)被置到EXT(K)-EXT(K-1)-1。在方框134，J%(K)與MIN比較。如果J%(K)小于MIN，程序轉(zhuǎn)到方框136，否則進到方框138。在方框136，MIN被置為J%(K)。在方框138，標號(Index)I被置為(I+J%(k)/2+2)的整數(shù)值。然后，程序轉(zhuǎn)回到方框116(圖4A)，即，如果I小于10，000(確定I是否小于10，000的校檢在附圖未描繪)的話。
結(jié)合上述步驟-2的說明應注意以下幾點(包括方框108-138)方框118計算對稱參數(shù)T1。利用判定框120，判斷在第I間隔任一側(cè)上對應的時間間隔的對稱情況。利用方框122，程序?qū)τ嘘P(guān)對稱的第I間隔的相應時間隔數(shù)計數(shù)。利用方框126，程度校驗四個有關(guān)第I時間間隔的相應時間間隔的對稱性。利用方框128，該程序確保對于在極端上要被判定的第I時間間隔，四個相應間隔的三個被判斷為對稱。利用方框130，程序識別在時間間隔數(shù)組X()中剛找出的極端位置(即，第K極端)。這稱之為上極端。利用方框132，該程序決定出現(xiàn)在極端K和前一個極端K-1之間的時間間隔的最小數(shù)。利用方框134-136，該程序記錄下該時間間隔數(shù)，該間隔數(shù)已在極端之間被測出。這個數(shù)被賦給變量MIN。利用方框138，標號I遞增跳過出現(xiàn)在極端之間的下一個對稱時間間隔。在步驟1和2已完成后，在時間間隔數(shù)組X(I)中的所有K極端的位置EXT(K)已被找到。奇數(shù)K被隨意指定為上極端，而偶數(shù)K被指定為下極端。出現(xiàn)在極端之間的時間間隔數(shù)也被計算，并存在變量數(shù)組J%(K)中，存在J%()數(shù)線中的最小值被存在變量MIN中。
步驟-3再參見圖4B，通過把START置為0，在方框140開始步驟-3。在方框142，STATRT被置為START+1。在方框144，J%(START)，J%(START+1)，和MIN被比較。如果三者相互間不等，程序轉(zhuǎn)回到方框142;否則進到方框146。利用這種方法，程序找出兩相鄰極端等于MIN的第一次。
步驟-4在方框146，標量I被置為START，而DELTA(I)被置為X(I)。在方框148，I被置為START+1和DELTA(I)被置為X(I)。利用這種方式，第一個兩個校正后的時間間隔(DELTA())具有等于0的下標和S1()。該程序僅要求來總計這二個極端的中間間隔。在方框150，I被置為I+1，Q被置為0，和DELTA()被置為0。在方框152(圖4C)，J%(I-1)與J%(I)比較。如果前者比后者大，程序轉(zhuǎn)到方框154，否則進到方框156。在方框154，下標和(Sumindex)S1(I)被置為S1(I-2)-1。在方框156，J%(I-1)與J%(I)比較。如果前者比后者小，程序轉(zhuǎn)到方框158;否則進到方框160。在方框158，S1(I)被置為等于S1(I-2)+1。在方框160，下標和S1(I)置到S1(I-2)。因此方框150-160決定要被總計的間隔數(shù)(即，下標和，S1())是否需被基于極端之間的間隔計數(shù)(J%())而改變，上述極端在這種類型、即上或下的最后一個極端之前出現(xiàn)。如果間隔計數(shù)J%()減少的話方框154以1對下標和S(1)遞減。如果間隔計數(shù)J%()增加，方框158以1對下標和S1()遞增。方框160保留下標和S1()不變，即，如果間隔計數(shù)既不減少也不增加的話。
在方框164，S1(I)與0比較，如果它等于0，程序轉(zhuǎn)到方框172;否則進到方框166。在方框166，變量Q被置為等于Q+1。在方框168，DELTA(I)被置為等于DELTA(I)+X(I+Q)+X(I-Q)。在方框170，Q與S1(I)比較。如果二者相等，程序進到方框172;否則轉(zhuǎn)回到方框166。所以，方框164-170把在中間時間間隔任一側(cè)上的兩個S1()時間間隔總和計數(shù)(對于多重折疊這可做一次以上)。在方框172，DELTA(I)被置成等于DELTA(I)+X(I)。方框172在該中間時間間隔上做加法。在方框174，I與K比較。如果I比K小，程序轉(zhuǎn)回到方框150(圖4B);否則進到方框176(圖4D)。因此，如果I小于K的話，程序返回到分析下一個更高極端的起點，否則開始反向鏈操作。
參見圖4D，在方框176程序設定變址I為START，在方框178，I被置為I-1，Q被置為0，和DELTA(I)被置為0。在方框180，J%(I+2)與J%(I+1)相比較。如果前者大于后者，程序轉(zhuǎn)到方框182;否則進到方框184。在方框182，S1(I)被置成等于S1(I+2)-1。在方框184，J%(I+2)與J%(I+1)相比較。如果前者小于后者，程序轉(zhuǎn)到方框186;否則進到方框188。在方框186，S1(I)被置成等于S1(I+2)+1。在框188中，S1(I)置為S1(I+2)。因此，方框180-186決定要被總計的時間間隔數(shù)是否應被基于極端之間的間隔計數(shù)而改變，上述極端在這種類型，即上或下極端的最后一個極端之后出現(xiàn)。利用方框182，如果間隔計數(shù)J%()增加的話，程序使下標和S1()遞。利用方框186，如果間隔計數(shù)J%()減少的話，程序使下標和S1()遞增。利用方框188，如果間隔計數(shù)既不增也不減的話，下標和S1()不變。
在方框190，S1(I)與0比較。如果它等于0，程序進到方框192;否則轉(zhuǎn)到方框194。在方框192，DELTA(I)設成等于DELTA(I)+X(I)。在框194，Q被置成等于Q+1。在方框196，DELTA(I)被置成等于DELTA(I)+X(I+Q)+X(I-Q)。在方框198，Q與S1(I)相比較，如果兩者相等，程序轉(zhuǎn)到方框192;否則轉(zhuǎn)回到方框194。因此，方框190-198把在中間時間間隔I任一側(cè)的兩個S1(I)時間間隔相加，并且如果存在多重折疊的話則重復這個過程。方框192加進中間時間間隔I。在方框200，I與1比較，如果I大于1，程序轉(zhuǎn)回到方框178，否則結(jié)束。因此，該程序返回到開始下一個下極端，直到它達到前端，這時I＝1。
為了進行傅里葉變換或快速傅里葉變換(FFT)，程序令所捕獲的傳感器周期數(shù)為K＝1024，這對應數(shù)據(jù)的8.53秒。因變量DELTA(2I)，I＝1-512，具有該時間單位。但是，由于僅使用這個信號時間上(頻率)的變化，所以這是不重要的。所以，變量2I也表示時間。在2I＝2和在2I＝4之間的時間間隔是一秒的1/120。這是對應下極端的。
對于上極端，因變量DELTA(2I-1)，I＝1-512，是數(shù)據(jù)點2I-1＝1和2I-1＝3之間的時間間隔，其也是1/120秒。在DELTA(2I)然后在DELTA(2I-1)上的傅里葉變換或FFT將產(chǎn)生有0.117Hz分辨率的相同的傳感器拍頻fB。傳感器的固有頻率FN等于120Hz+FB。傳感器的校正因數(shù)“CF”由下列表達式給出，CF＝(FN2-F02)/(FI2-Fo2)，其中Fo是施加給傳感器的激勵或驅(qū)動頻率(典型地120Hz)，和Fi是傳感器設計頻率(典型地132.5Hz)。
本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點從該說明中顯而易見，并因此由所附的權(quán)利要求書所覆蓋的這些特征和優(yōu)點均落入本發(fā)明的思想和范圍之內(nèi)。
附圖中所用標號的鑒別圖注 標號 圖計算機 14 1SET I=1 100 4ASET X(I)=Z(I+1)-Z(I) 102 4AI=10,000 104 4ASET I=I+1 106 4ASET I=5 108 4ATOT=0K=1MIN=100SET SKIP1=X(I)+X(I+1) 110 4ASKIP2=X(I+3)+X(I+4)SKIP<SKIP2 112 4AI=I+1 114 4ASET J=1 116 4ASET T1= (IX(I+J) -X(I-J)I)/(X(I+J) +X(I-J)) 118 4AT1<TR=0.1 120 4ATOT=TOT+1 122 4AJ=J+1 124 4AJ<5 126 4ATOT<3 128 4BK=K+1 130 4BEX(K)=IJ%(K)=EXT(K)-EXT(K-1)-1 132 4BJ%(K)<MIN 134 4BMIN=J%(K) 136 4BI=(I+ (J%(K))/2 +2) 138 4BSTART=0 140 4BSTART=START+1 142 4BJ%(START)=J%(START+1)=MIN 144 4BI=START 146 4BDELTA(I)=X(I)I=START+1 148 4BDELTA(I)=X(I)
附圖中所用標號的鑒別圖注 標號 圖I=I+1 150 4BQ=0DELTA(I)=0J%(I-1)>J%(I) 152 4CSET 154 4CS1(I)=S1(I-2)-1J%(I-1)<J%(I) 156 4CSET 158 4CS1(I)=S1(I-2)+1SET S1(I)=S1(I-2) 160 4CS1(I)=0 164 4CQ=Q+1 166 4CSET 168 4CDELTA(I)=DELTA(I)+X(I+Q)+X(I-Q)Q=S1(I) 170 4CSET 172 4CDELTA(I)=DELTA(I)+X(I)I<EXT(K) 174 4CSET I=START 176 4DSET I=I-1 178 4DQ=0DELTA(I)=0J%(I+2) 180 4D>J%(I+1)SET 182 4DS1(I)=S1(I+2)-1J%(I+2) 184 4D<J%(I+1)SET 186 4DS1(I)=S1(I+2)+1SET 188 4DS1(I)=S1(I+2)S1(I)=0 190 4DSET 192 4DDELTA(I)=DELTA(I)+X(I)SET 194 4DQ=Q+1
附圖中所用標號的鑒別圖注 標號 圖SET 196 4DDELTA(I)=DELTA(I)+X(I+Q)+X(I-Q)Q=S1(I) 198 4DI>1 200 4D
權(quán)利要求
1.用于裝到設備(10)上的確定振動檢測系統(tǒng)(12、14)中的拍頻的方法，其特征在于具有下述步驟(a)產(chǎn)生表示該設備振動頻率和幅值的一個振動信號；及(b)通過存貯和處理時間間隔數(shù)據(jù)從振動信號中獲得一拍頻，上述時間間隔數(shù)據(jù)代表振動信號過零之間的時間間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)執(zhí)行對時間間隔數(shù)據(jù)的傅里葉變換，以便獲得變換后的時間間隔數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在與拍頻對應點上具有峰值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(b)通過把振動信號的連貫的過零之間的節(jié)拍計數(shù)進行總計來計算時間間隔數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(b)在時間間隔數(shù)據(jù)中尋找對應折疊的極端時間間隔的位置，通過改變由所述折疊影響的極端之間的總計后的節(jié)拍計數(shù)值，對所述的折疊進行校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該設備是一臺具有120Hz端部線匝振動的發(fā)電機，該振動信號利用固定到該發(fā)電機上的一個振動傳感器來獲得，該振動信號包含機械振動信號和振動傳感器的共振頻率，上述機械振動信號是由發(fā)電機的120Hz端部線匝振動引起的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該設備是一臺具有120Hz端部線匝振動的發(fā)電機，利用固定到該發(fā)電機上的振動傳感器獲得振動信號，該振動信號包括機械振動信號和振動傳感器的共振頻率，上述機機振動信號是由發(fā)電機的120Hz端部線匝振動引起的，和步驟(b)包括通過總計振動信號的連貫過零之間的節(jié)拍計數(shù)來計算時間間隔數(shù)據(jù)，在時間間隔數(shù)據(jù)中尋找對應折疊的極端時間間隔的位置，利用改變受所述折疊影響的在極端之間所總計的節(jié)拍計數(shù)值來對所述的折疊進行校正，對時間間隔數(shù)據(jù)作傅里葉變換，從而獲得變換后的時間間隔數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在對應拍頻的一個點上具有一個峰值。
全文摘要
一種用來確定固定到發(fā)電機上的振動檢測系統(tǒng)的拍頻的方法，其特征在于這些步驟產(chǎn)生表示發(fā)電機的振動頻率和幅值的振動信號；和通過存貯和處理時間間隔數(shù)據(jù)從振動信號中獲得拍頻。上述數(shù)據(jù)代表振動信號過零之間的時間間隔。發(fā)電機(10)、光學振動傳感器(2)和計算機(14)構(gòu)成振動檢測系統(tǒng)(16)，對該計算機編程來分析該時間間隔數(shù)據(jù)，從而獲得拍頻。
文檔編號G01M99/00GK1097872SQ9410630
公開日1995年1月25日 申請日期1994年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月1日
發(fā)明者米查爾·特德遲里 申請人:西屋電氣公司