[发明专利]同类、有序动信息(组)群各信息源时域样本的跟踪采集

说明书

本发明属于对运动信息源信号的跟踪采样，特别是涉及运转(运行)机器(机械)中同类的有序的动信息组群各个信息源信号样本的跟踪采集和分离。

任一种最简单的检测技术，都离不开获取信息这一环节。信号采集是现代工业检测技术的基础，特别是动态或在线检测更有赖于对信号进行准确有效和完整的采样。现有技术中，例如在铁路两侧安装“红外轴温报警器”，“轴承音响探测器”来检测车辆轴承温度或噪音是否超标，以期判定轴承是否有故障，这是用非机载单传感器采集信息进行检测的例子，它们只能通过随机遭遇获得信息源的少量幅值信息，作简单的检测评估，不能获得含有更多信息内容的完整的时域样本，因而不能作深入的分析研究和诊断；大多数的动态或在线检测是针对运转机械中某单一信息源用安装机载单传感器来完成一维(如温度)或多维(如振动：含幅值、频率、调制等)信息采集，但因运动可能导致信息幅度损失或附加调制失真，使信息真实度降低；本发明人发明的，已成功地在“铁路车辆轮对轴承不分解自动诊断系统”中应用的“多传感器共振解调故障检测技术”(专利号90105568.9)，用机载多传感器对单个运动信息源(轮对中一套轴承)进行多方位并列受感，对各传感器的信号合理进行处理叠加，综合成一单个信号用于分析诊断，这种机载多传感器信息采集适于处理单个检测对象(信息源)由于运动导致的信息幅度损失、附加调制失真等不利于信息加工处理的问题，但不能解决对同一运转机械中类同的、有序的多个动信息源[信息组群]各个信息的检测[采集]问题。机载传感器也不能解决对另一机器中相同的信号采集问题。实现对同类机器中类同的有序的运动信息群各个信号的采样是一个工程技术中应用面广而有待解决的现实课题。如对通过的铁路车辆各车轮组件故障在线诊断时的信号采样，螺桨发动机试验各桨叶轴向振动信号跟踪采样，行星齿轮传动装置各行星齿轮故障的信号采样等许多检测技术中的信号采集都可归属于这一课题。

本发明的任务可归结为是：实现对运转机器中n个同类的、有序的动信息源[信息组群A₁～A_n]的各个信息源A_i完整的信号时域样本的跟踪采集和分离。其中信息源A_i中的i＝1～n，n为自然数。

本发明的技术方案如下：

采样系统含有检测传感器1，信号处理器2，目标与运动以别系统3，跟踪切换开关4和控制系统5。在有序信息群A_i运动路径旁一段特定的检测区域范围L内，布设m个[组]传感器，对待检信号进行探测受感。这些传感器视情可以是接触式传感器或是非接触式传感器，如超声、声纳、振动、冲击、压电、应变、热释电、红外、电容、电涡流、磁阻、射线传感器等等。m个传感器输出的信号经处理器处理后，输出信号至与各信息源A_i对应的各切换开关4_i的多路输入通道。目标与运动识别系统、控制系统根据目标特有的特征参数进行目标和运动识别测量，确定各信息源A_i到达各传感器l_j受感区域的时刻和时序，控制切换开关4跟踪各输入信号并适时切换，正确截取从而分离和输出对应各信息源A_j的相应信号O_j供记录或存储，如送至计算机A/D接口；其中传感器L_j中的j＝1～m，m为自然数。

检测传感器及其布局的选择和设计：

检测区段长度L的确定，即多个检测传感器沿信息源运动路径的分布范围，应根据采集信号完整性原则，即在采集的信息样本中，对于最低频率的信号也能得到指定个数的数据，以不致发生低频信号失落别样。例如，信息源中需采集的最低频率信息每经路程S产生一个信号，为便于分析该信号特征，就需要采得的样本中含有K个(至少取2个，较好为4～10个)上述低频信号，则检测传感器分布范围应有L≥K·S。

传感器分布密度即间距H的选择或设计，则应按下述各点考虑；

一、符合信号定常性准则：即切换开关对各传感器经处理的信号跟踪切换后输出的相应信号O_i，应是在整个检测时域内基本完整和稳定的，能真实反应映该信息源A_i信息的。也就是不应因所检测的信息源渐离某检测传感器而产生切换输出信号幅值大幅度跌落失真和产生附加的调制现象或丢失某段时域的信息。根据在传感器的受感半径区间(-x₀，x₀)内其输出幅度响应F与传感器距信息源沿其运动方向的距离x的函数关系，对于可近似用