[发明专利]用于检测振动的系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题整体涉及振动检测系统，更具体地，涉及螺旋线圈振动传感器。

背景技术

已知的机器，例如气体涡轮机，包括多个运动部件。在操作期间，各部件可能在机器中出现和/或产生振动。这样的振动可能表示一个或多个部件出现故障，或者可能导致一个或多个部件故障。当不进行检查时，振动可能使设备恶化和质量下降。传感器可以用来监测振动，以确定一个或多个部件的操作状态。例如，振动传感器可以测量在马达驱动轴中引起的振动的量、马达驱动轴的旋转位置或位移、和/或机器或马达的其它操作特征。

至少某些已知的振动检测系统将绕永磁体悬置的单个线材线圈用作振动传感器。当线圈响应于振动而运动时，随着线圈穿过磁体的磁场线而在线圈中感应出电流。可以监测电流以检测振动。然而，至少某些已知的振动传感器不能够检测较低频率的振动。另外，至少某些已知的振动传感器仅仅在检测到高频振动时生成信号，因此在存在低频振动时不会生成可检测的输出。

发明内容

在一个方面中，提供一种振动检测系统。该振动检测系统包括：射频（RF）源；振动传感器，其联接到RF源并且被构造成接收由RF源提供的RF信号并且辐射RF能量；以及计算装置，其联接到所述RF源并且被构造成基于振动传感器的阻抗计算感应到振动传感器的振动能量。

进一步地，所述振动传感器包括：螺旋线圈；以及质量块，所述质量块联接到所述螺旋线圈的端部并且从所述螺旋线圈的端部悬置，其中当所述螺旋线圈暴露于振动时，所述质量块便于所述螺旋线圈的伸展和收缩。

进一步地，所述计算装置被构造成通过以下方式计算感应到所述振动传感器的振动能量的大小：计算由于所述螺旋线圈中的阻抗改变而造成的功率损失；将计算的功率损失映射到所述螺旋线圈的长度；以及由所述螺旋线圈的长度的振荡确定振动频率。

进一步地，所述计算装置被构造成利用存储在所述计算装置中的查找表将计算的功率损失映射到所述螺旋线圈的长度，其中所述查找表包括功率损失和相关的螺旋线圈长度的列表。

进一步地，所述振动传感器还包括电接地的反射器板，所述反射器板被构造成反射所辐射的RF能量。

进一步地，所述RF信号的频率大致等于所述振动传感器的谐振频率。

进一步地，所述振动检测系统被构造成将没有振动检测为DC信号。

进一步地，所述振动传感器的谐振频率为大约3.15千兆赫。

进一步地，在静止位置中所述振动传感器的阻抗为大约50欧姆。

在另一个方面中，提供一种振动传感器。振动传感器包括：螺旋线圈，其联接到射频（RF）源并且被构造成辐射RF能量；以及质量块，其联接到螺旋线圈的端部并且从螺旋线圈的端部悬置，其中该质量块便于在线圈暴露于振动时延伸和收缩螺旋线圈，并且其中螺旋线圈的电感取决于螺旋线圈的长度。

进一步地，所述振动传感器的谐振频率为大约3.15千兆赫。

进一步地，在静止位置中所述振动传感器的阻抗为大约50欧姆。

进一步地，所述振动传感器安装在涡轮机组件中，以检测所述涡轮机组件中的振动。

进一步地，所述振动传感器还包括电接地的反射器板，所述反射器板被构造成反射所辐射的RF能量。

进一步地，所述电接地的反射器板包括盘形金属板。

在又一个方面中，提供一种用于检测振动的方法。该方法包括：向振动传感器提供射频（RF）信号；检测振动传感器的阻抗变化；以及基于检测到的阻抗变化计算感应到振动传感器的振动能量。

进一步地，向振动传感器提供RF信号包括提供频率与所述振动传感器的谐振频率大致相等的RF信号。

进一步地，计算振动能量包括：计算由于所述振动传感器的螺旋线圈中的阻抗改变而造成的功率损失；将计算的功率损失映射到螺旋线圈的长度；以及由所述螺旋线圈的长度的振荡确定振动频率。

进一步地，映射计算的功率损失包括利用查找表映射计算的功率损失，所述查找表包括功率损失和相关的螺旋线圈长度的列表。

进一步地，向振动传感器提供RF信号包括向具有螺旋线圈和质量块的振动传感器提供RF信号，所述质量块联接到所述螺旋线圈的端部并且从所述螺旋线圈的端部悬置，以便当所述螺旋线圈暴露于振动时，所述质量块便于所述螺旋线圈的伸展和收缩。

附图说明

图1为示例性涡轮机组件的示意图。

图2为可以用于图1所示的涡轮机组件的示例性振动检测系统的示意图。