[发明专利]测量电路

说明书

技术领域

本发明涉及测量电路，包括

-评价电路；

-感测电路，包括被配置用于生成来自测量对象的测量信号的感测元件以及用于将测量信号传输到评价电路的传输线路；以及

-测试信号注入电路，包括信号注入器以及将信号注入器的信号输出与感测电路连接的注入线路，用于将测试信号馈入感测电路使得测试信号可经由传输线路传输到评价电路。

这样的测量电路能够被用来例如检测振动。特别地，测量对象能够由旋转机械构成，例如，飞机的引擎或陆基涡轮机（例如，燃气或蒸汽轮机），或者任何其它振动结构。

背景技术

这种类型的测量电路可从美国专利No.US6,498,501B2中了解。该电路的感测元件由压电换能器提供。感测电路还包括与压电换能器并行连接的两个注入电容器。两个注入电容器都连接至注入线路，使得辅助测试信号能够借助于信号注入电容器从信号注入器的输出注入感测电路内。测试信号然后经由各自的传输线路从注入点传输到评价电路。这使测量电路不仅能够在所监测的振动机械的操作期间，而且能够在振动机械被闲置时评价测量电路的质量。以此方式，能够实现对测量电路的永久监测。

这种测量电路的缺点是其内部的内置测试设备（BITE）仅限于对传输线路的正常运行和与外部构件的正确连接的监测，因为只有那些被用来将测试信号传递给评价电路。但是感测元件自身无法被测试，因为辅助测试信号由信号注入电容器在感测元件的终端周围传递。但是，感测元件的质量是对于测量电路的可靠性是至关重要的。

另一个缺点是需要提供信号注入电容器。一般地，这样的所期望的高可靠性的附加构件导致增加的生产成本。另一方面，附加构件固有地具有一定的失效概率，并且因此将促成在测量电路中的可能错误来源。

发明内容

本发明的目的是弥补上述缺点中的至少一个并且给最初所解决的测量电路提供改进的BITE功能。特别地，将通过根据本发明的新提议的电路设计使存在于电流测量电路中的可能错误来源变为更加可识别的或者被减少或被消除。

这些目的中的至少一个通过根据权利要求1的测量电路来实现。从属的权利要求限定了优选的实施例。

由此，本发明建议注入线路和传输线路经由感测元件串行互连使得测试信号能够通过感测元件馈入。以此方式，除了对传输线路和测量电路的连通性的监测和/或测试之外，测量电路的功能还能够扩展到对感测元件的功能的监测和/或测试。因而，能够使与感测元件相关的可能错误来源变为可识别的。

而且，通过经由感测元件直接馈入测试信号，能够省略提供附加的注入电容器。因而，能够消除与注入电容器的功能相关的可能错误来源。除此以外，还能够减少整体测量电路的复杂性，导致更可靠的和更经济的电路设计。

优选地，注入线路和传输线路彼此分离，除了它们经由感测元件的串行连接。因而，测试信号能够优选地只通过感测元件馈入传输线路。优选地，在传输线路与信号注入器之间的唯一物理连接因而经由感测元件来提供。这能够有助于与感测元件相关的质量因子的明确的可验证性。

优选地，测试信号注入电路的下列配置中的至少一个可应用于经由注入线路来提供合适的测试信号：

信号注入器优选地与地线连接。注入线路优选地与地线连接，特别地经由信号注入器。这能够被用来与沿着注入线路固有地存在的电容并行地传输测试信号。测试信号优选地对应于在接地的注入线路与信号发射器之间的电位差。优选地，在感测元件上的用于测试信号的馈入极因而经由注入线路和信号注入器连接至地线。以此方式，能够实现在感测电路中的测试信号的有利注入和到评价电路的相应传输。

进一步为此目的，信号注入器还被优选地配置以将测试信号提供给低的输出阻抗。特别地，信号注入器的信号输出优选地具有至多10Ω的欧姆阻抗值，更优选地为至多0.5Ω。结果，优选地获得与在接地的注入线路与低欧姆阻抗的信号发射器之间的电位差对应的测试信号。这样的低欧姆阻抗的测试信号优选地被生成，以便将其值与感测元件的阻抗值匹配。特别地，感测元件的阻抗在感测元件失效和/或质量损失的情况下可以是很低的。

根据优选的配置，信号注入器包括用于所生成的信号的信号发射器和变压器。变压器的初级绕组优选地连接至信号放大器。变压器的次级绕组优选地连接至注入线路。特别地，次级绕组优选地与地线连接。

变压器优选地被应用于将信号注入器的信号输出的阻抗值与期望值匹配，特别地与以上所述的阻抗值匹配。优选地，与注入线路连接的变压器的次级绕组的电感匹配期望的阻抗值。根据另一种优选的配置，信号注入器由展现出所期望的阻抗值的信号发射器构成。