[发明专利]振动信号处理的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动信号处理的方法和系统。本发明尤其涉及，但不局限于，使用检波处理的机械故障检测的方法和系统，其用于获得隐藏在正常振动读取中碰撞或者挤压的情形。

背景技术

检波是振动分析过程，其用于获取隐藏在正常振动读取中特定机械问题的情形，以防止过早的校正行为。通常，当振动与碰撞或者挤压情形相关的时候，出现这种情形。该情形出现频率较高但是持续时间不长。不幸的是，当开始振动读取的时候，由于低频率振动具有相当长的持续时间，这些振动情形得以掩盖。

在使用中，检波首先使用高通滤波器滤去振动信号的低频部分。为了使得挤压情形随后更为显著和更易于识别，高通滤波信号得以包络检测(envelope-detect)。如果包络检测信号是独立探测的振动信号，那么接着处理包络检测信号。检波的一个缺陷是：由于过滤步骤的数量，其数字实现需要增强的信号处理。

为了替代包络检测，高通滤波振动信号，被称为PeakVue(在Robinson等人的5895857号美国专利中公开)的技术得以存在，该技术通过信号处理检测到的振动信号的峰值以提取冲击情形。为了提供对本发明所讨论的特征，可以参考Robinson等人的专利和其他专利说明书，公开文档，或者该专利说明书的引文。除非特别指明，对这些文件或者引文的参考并不意味着认可这些文件或者引文在任何授权下构成现有技术或者形成现有技术中公知常识的一部分。

本发明的目的在于或者提供一种实现检波类型处理、具有较高信噪比(SNR)、无需较强信号处理的方法和系统，或者至少向公众提供一种有用的选择。

发明内容

一方面，本发明涉及一种振动信号处理方法，包括如下步骤：获得电振动信号，该信号具有表示机器机械振动的振幅和频率；将电振动信号转换成为数字振动样本；将数字振动样本划分为等时间间隔；针对每个时间间隔，检测数字振动样本的平均绝对振幅；生成包括检测的平均振幅的时间波形；和当时间波形是独立探测到的信号时，处理该时间波形。

另一方面，本发明涉及一种振动信号处理方法，包括如下步骤：使用一个或者多个传感器测量机器的振动水平，以获得电振动信号；调整电振动信号；对电振动信号高通滤波；将高通滤波电振动信号转换成为数字振动样本；将数字振动样本划分为等时间间隔，和针对每个时间间隔，校正数字振动样本，和确定该校正数字振动样本的算术平均值或者均方根(RMS)；缓冲该平均数字振动样本，以生成表示平均数字振动样本的时间波形；和当其是独立探测到的信号时，处理该时间波形。

优选地，调整电振动信号的步骤包括：缓冲电振动信号；调整缓冲电振动信号的增益；和对增益调整的电振动信号进行低通滤波。

优选地，高通滤波步骤包括选择感兴趣的最低频率D_min的步骤。

优选地，将电振动信号转换为数字振动样本的步骤包括：

选择感兴趣的最高频率D_max；和

在典型的采样率D_max×2.56下，将滤波电振动信号转换为数字振动样本。

优选地，将数字振动样本划分为等时间间隔的步骤包括：

选择感兴趣的最大故障频率DF_max；

将数字振动样本划分为等时间间隔，每个间隔大致具有D_max/DF_max个样本。

优选地，处理时间波形的步骤包括步骤：

将时间波形进行开窗处理(window)；

将开窗处理的时间波形转换成为频率频谱；和

确定频率频谱的平均值。

另一方面，本发明涉及一种振动信号处理系统，包括：一个或者多个振动传感器，其被构造成用以感测机械振动，并且以电振动信号表示感测的机械振动；一调整电路，其用于调整电振动信号；一高通滤波电路；和一模数转换器(ADC)，其将来自高通滤波电路的电振动信号转换成为数字振动样本；均衡电路(averaging circuit)，其被构造成用以将数字振动样本划分为等时间间隔，该均衡电路包括在每个时间间隔校正数字振动样本的整流器和在每个时间间隔确定校正数字振动样本的算术平均值或者均方根(RMS)的平均器；和缓冲器，其用于接收每个时间间隔的校正数字振动样本的平均值并且以时间波形的形式输出该样本以便于进一步分析。

优选地，均衡电路和缓冲器以处理器的形式实现。