[发明专利]信号处理方法及装置

说明书

提供精简的信号处理方法、使用精简的信号处理方法的轴承监视单元和车轮监视单元，其尤其适于嵌入式系统。本发明基于这样的基本发明构思：数字地调节在不同频带中的待分析的测量信号，从而能够具有单个公共模拟前端和单个公共数字频谱分析后端。除了精简的信号处理之外，这还将节省模拟组件并缓解对存储的需求。

技术领域

本发明涉及来自滚动轴承的振动信号的信号处理，更特别地，涉及在监视轮端滚动轴承的嵌入式状态监视单元中的信号处理。

背景技术

在滚动轴承领域中，已知附接一个或多个传感器来测量一个或多个物理参数并将这些物理参数转换成电信号，从而监视轴承的状态。一个这样的示例是监视例如卡车或卡车拖车的车辆的车轮轴承。为了能够改进具有车轮轴承监视的卡车或卡车拖车，已知将监视单元安装到车轮轮辋上。安装在车轮轮辋上的车轮监视设备必须特别轻且稳健，从而，一方面避免由于车轮监视单元的重量导致车轮不平衡，另一方面，尽管车轮监视单元在运行期间暴露在极端条件下，仍能确保长的使用寿命。这似乎还存在改进的余地。

发明内容

本发明的目的在于定义一种用于分析的不同频带的信号处理的方法和装置，所述方法和装置减少对物理资源和处理资源的需求。

根据本发明的上述目的通过精简的信号处理方法、轴承监视单元来实现，提供使用精简的信号处理方法的车轮监视单元，其尤其适于嵌入式系统。本发明基于这样的基本发明构思：数字地调节在不同频带中的待分析的测量信号，从而能够具有单个公共模拟前端和单个公共数字频谱分析后端。除了精简的信号处理之外，这还将节省模拟组件并缓解对存储的需求。

根据本发明，还通过对模拟传感器信号进行信号处理的方法进一步实现上述目的，其中，所述方法用于在至少两个不同的频带中进行分析。对于每个频带，所述方法包括低通滤波、转换、数字调节、频谱分析、分析和确定的步骤。低通滤波步骤对模拟传感器信号低通滤波，以去除高频成分。低通滤波的截止频率是后续模数转换器的采样频率的至少一半。转换步骤以预定的采样率将低通滤波后的模拟传感器信号转换为数字信号。对于处理的所有频带，采样率是相同的，并且能够对所有频带使用相同的低通滤波。根据本发明，数字调节的步骤根据至少两个频带中的当前一个频带的参数并根据待执行的频谱分析的参数，在运行中调节数字信号。进行调节以考虑频带并使其适合将来的频谱分析。然后，频谱分析步骤对数字调节后的数字信号进行频谱分析，产生频谱。频谱分析利用相同的频谱分析的参数，而与至少两个频带中的哪一个是当前频带无关。频谱分析可以通过诸如傅里叶变换、DFT、FFT或者在适当情况下使用Goertzel算法的许多不同的方法进行。分析步骤根据数字调节完成和哪一个是当前频带来对频谱进行分析。然后，确定步骤确定当前频带中是否存在异常。适当地，之后附有某种报告。

优选的是，数字地调节数字信号的步骤包括抽取(decimating)数字信号。在嵌入式系统中，最好对于至少两个不同频带中的每个频带顺序地执行这些步骤。在一些实施方式中，模拟传感器信号来自直接或间接地联接到诸如滚子轴承或球轴承的旋转设备的振动传感器。在大多数实施方式中，确定旋转速度，然后适当地在对频谱进行分析的步骤中包括识别频率峰，利用确定的旋转速度识别这些峰。

可以以任何期望的方式组合根据本发明的方法的不同的附加改进，只要不组合冲突特征即可。