[发明专利]具有声-发射-传感器的传感元件

说明书

技术领域

本发明从两个不同的方面分别定义了一种具有用于检测声发射的声-发射-传感器的传感元件。此外，本发明涉及一种监测系统，尤其是一种腐蚀监测系统、轴承监测系统或机器监测系统。

背景技术

工业设备的状态监测越来越有意义。在下文中使用概念“声-发射”。在专业领域中，该外语概念已成为技术的精确表达，该概念也将结构噪声包括在内，这种结构噪声不存在于可逆的材料变化中，而仅存在于不可逆的材料变化中。对超声区域(声发射)内的结构噪声的评估被看作为辨别材料缺陷和材料老化过程的工具。在一系列应用中，声发射提供特殊的信号，该信号能够对所监测的过程做出推断，例如用于轴承监测、工具监测或腐蚀监测。通常声-发射-信号本身并不提供足够明确的证据。例如，由于热膨胀，预热过程同样会产生声-发射。

典型地，用于检测声发射的传感器是具有宽频或共振特性的手动制造的压电-传感器。可以得到用于一般的实验室应用或特殊应用的测量系统，例如工具机器上的工具监测。这些系统仅评估声-发射-信号。单纯对所检测的声-发射-信号的评估对干扰信号和误译很敏感。甚至在从上一级装置的声-发射-传感器中接收声-发射-数据后，可以执行与其他测量参量的关联(例如借助计算机上的MATLAB)。然而，由此所需的设备很复杂且昂贵，并且不适用于工业环境一体化。

发明内容

本发明的目的在于，从两个方面分别给出具有声-发射-传感器的传感元件，通过该传感元件可以简化对测量任务的执行。此外，本发明的目的为，给出一种监测系统，尤其是一种腐蚀监测系统、轴承监测系统或机械监测系统，通过该监测系统可以简化对测量任务的执行。

一方面，根据本发明该目的由此实现，即具有用于检测声发射的声-检测-传感器的传感元件包括用于第二测量参量的第二传感器，该测量参量与声发射不同。由此，可以仅通过一个传感器组件以低成本实现所安排的(精炼的)传感任务，并且至少部分地节省对其他组件的开销，布线消耗和/或对后面的原始数据值的处理的支出。此外，以可靠地方式确保对与声-发射-传感器的位置相关的第二传感器的精确定位。

另一方面，该目的由此实现，即以本发明为根据的、具有用于检测声发射的声-发射-传感器的传感元件包括用于接收外部传感信号的接口。所述外部传感信号例如可以由转速传感器或其他的传感器提供，由于检测位置较远或由于结构的原因该传感器无法集成在传感元件内。通常转速检测对于状态监测传感器(condition monitoring sensors)的评估是有利的，因为可以通过对附加传感器的附加信息明显提高诊断质量。此外，借助对周期性干扰参量的同步，转速检测可以改善对这些干扰参量的抑制。

在监测系统方面，本发明的目的由此实现，即监测系统包括以本发明为根据的传感元件。

实施方式设置为，第二传感器是用于检测温度水平和/或温度梯度的温度传感器，或第二传感器是用于检测振荡特性的振荡传感器，或第二传感器是用于检测磁场强度和/或磁场方向的磁场传感器。振荡传感器可以表示为振荡传感器。可以根据监测任务来选择传感器。

为了测量磁场强度和/或磁场方向，可以应用例如3D-霍尔传感器。由此可以实现对磁性指纹的检测，该磁性指纹表征一种机器状态。可以考虑不同的评估策略：评估机器的本征磁场(例如发动机)和/或确定发动机或发电机的旋转磁场的磁场变化的转速。也可以评估方向保持不变的磁场(“直流-磁场”)的调制，从而借助评估挡板的支路变化或在安装转子时，确定直线式发动机的转子位置。在使用3D-磁场传感器的情况下，传感器相对与磁场的指向并不重要，因为可以评估磁场矢量。

传感元件的有利的改进方案包括用于检测温度水平、振荡特性和/或磁场强度和/或磁场方向的第三传感器。

在第一方面中，传感元件也包括接收外部传感信号的接口。由此得到的优点已经阐述。

优选地是，传感元件包括在考虑所述第二个测量参量和/或所述外部传感信号下，用于借助评估声-发射-传感器的传感信号生成合并的和/或压缩的传感信号的评估装置。该传感器可以包括一个或多个用于对测量参量的信号融合的算法。举例来说，算法可以包括简单的阈值监测功能或具有计算两个测量参量相关性的功能。算法可以作为诊断模块存在，其可以被单独地或共同地激活和/或去激活。

特别优选地是，程序码能加载到评估装置和/或评估装置能执行程序码。因此，可以将具体应用的评估算法单独地或彼此结合地加载至传感元件并且在此有选择地执行。可以作如下设置，即程序码可以经由一个其他的或同一个接口作为程序码加载至传感元件。