センサアセンブリ及びセンサプローブの組み立て方法
【課題】製造コストが安く、故障部品が交換可能なセンサプローブを組み立てる。
【解決手段】センサを組み立てる方法は、エミッタ３３６をプローブキャップ３００内に配置するステップを含み、エミッタ３３６は少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成される。内側スリーブ３０２は環状であり、該表面３２４を囲むねじ部３２６を含む。ねじ部３２６はプローブキャップ３００のねじ部３２２と連携し、互いにねじ結合される。外側スリーブ３０４は、内表面３２８を囲むねじ部３３２を持ち、内側スリーブ３０２のねじ部３２６と連携し、外側スリーブ３０４内に、内側スリーブ３０２をねじ結合する。
【解決手段】センサを組み立てる方法は、エミッタ３３６をプローブキャップ３００内に配置するステップを含み、エミッタ３３６は少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成される。内側スリーブ３０２は環状であり、該表面３２４を囲むねじ部３２６を含む。ねじ部３２６はプローブキャップ３００のねじ部３２２と連携し、互いにねじ結合される。外側スリーブ３０４は、内表面３２８を囲むねじ部３３２を持ち、内側スリーブ３０２のねじ部３２６と連携し、外側スリーブ３０４内に、内側スリーブ３０２をねじ結合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電力システムに関し、より具体的にはセンサアセンブリ、及びセンサプローブの組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の機械は、動作中、振動及び／又はその他の異常挙動を示すことがある。機械の動作を測定及び／又は監視し、且つ例えば機械の駆動軸内で示される振動の量、機械の駆動軸の回転速度、及び／又は作業機械又はモータのその他の適宜の動作特性を判定するために１つ又は複数のセンサを使用してもよい。既知のセンサは、複数のモニタを含む機械監視システムに結合されることが多い。監視システムは、１つ又は複数のセンサから測定値を表す信号を受信し、信号に対して少なくとも１つの処理ステップを実行し、次いで診断プラットフォームに修正信号を送信し、これがユーザーに測定値を表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７６０４４１３号明細書
【発明の開示】
【０００４】
既知の機械の少なくとも一部は、機械コンポーネントの振動及び／又は位置を測定するために１つ又は複数の近接センサ及び／又はセンサプローブを使用する。既知の近接センサは通常、例えば射出成形工程を用いて単一の統合コンポーネントとして製造される。より具体的には、既知のセンサの少なくとも一部では、プローブチップは、チップが封入された１つ又は複数の検知素子を含むように射出成形される。しかし、このような製造工程は費用が高く、且つ／又は複雑な製造ステップ及び／又は機械装置を含むことがある。その上、ユニットが統合コンポーネントであるため、近接センサの１つの素子が故障又は損傷すると、センサ全体を交換することが必要になる場合がある。
【０００５】
一実施形態では、少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタをプローブのキャップに配置するステップを含むセンサプローブの組み立て方法を提供する。内側スリーブがプローブキャップに結合され、外側スリーブが内側スリーブに結合される。
【０００６】
別の実施形態では、少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタを含むセンサプローブであって、プローブキャップはエミッタを受容するサイズとされ、内側スリーブがプローブキャップに結合され、外側スリーブが内側スリーブに結合されるセンサプローブを提供する。
【０００７】
更に別の実施形態では、少なくとも１つのプローブを含むセンサアセンブリを提供する。少なくとも１つのプローブは、少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタを含み、プローブキャップはエミッタを受容するサイズとされ、内側スリーブがプローブキャップに結合され、外側スリーブが内側スリーブに結合される。マイクロ波センサアセンブリは更に、少なくとも１つのプローブに結合される信号処理デバイスを含む。信号処理デバイスは、エミッタに誘発されるローディングに基づいて近接測定値を生成するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な電力システムのブロック図である。
【図２】図１に示す電力システムと共に使用される例示的なセンサアセンブリのブロック図である。
【図３】図２に示すセンサアセンブリと共に使用される例示的なプローブの断面図である。
【図４】図３に示すプローブと共に使用されるマイクロ波センサプローブの例示的な組み立て方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、機械１０２を含む例示的な電力システム１００を示す。例示的実施形態において、機械１０２は、水力発電タービン、ガスタービン、又は圧縮機を含むが、これらに限定されない。あるいは、機械１０２は、電力システムで使用されるその他のいずれかの機械でもよい。例示的実施形態において、機械１０２は、発電機などの負荷１０６に結合される駆動軸１０４を回転させる。
【００１０】
例示的実施形態において、駆動軸１０４は、機械１０２内、及び／又は負荷１０６内に収容される１つ又は複数のベアリング（図示せず）によって少なくとも部分的に支持される。その代わりに、又はそれに加えて、ベアリングをギヤボックスなどの別個の支持構造体１０８内に収容してもよく、又は電力システム１００を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかの構造体又はコンポーネント内に収納してもよい。
【００１１】
例示的実施形態において、電力システム１００は、機械１０２、駆動軸１０４、負荷１０６、及び／又は電力システム１００を本明細書に記載のように機能可能にする電力システムのその他のいずれかのコンポーネントの少なくとも１つの動作状態を測定し、且つ／又は監視する少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０を含む。より具体的には、例示的実施形態において、センサアセンブリ１１０は、駆動軸１０４とセンサアセンブリ１１０との間で画定される距離（図１には図示せず）を測定し、且つ／又は監視するために駆動軸１０４に近接して配置される近接センサアセンブリ１１０である。更に、例示的実施形態において、センサアセンブリ１１０は、センサアセンブリ１１０に対する電力システム１００のコンポーネントの近接度を束帯するためにマイクロ波信号を利用する。本明細書に記載する「マイクロ波」という用語は、約３００メガヘルツ（ＭＨｚ）から約３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）の間の１つ又は複数の周波数を有する信号を受信し、且つ／又は送信する信号又はコンポーネントを意味する。あるいは、センサアセンブリ１１０は電力システム１００のその他のいずれかのコンポーネントを測定し、且つ／又は監視してもよく、且つ／又は電力システム１００を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかのセンサ又はトランスデューサアセンブリであってもよい。例示的実施形態において、各々のセンサアセンブリ１１０は、電力システム１００内の任意の位置に配置される。更に、例示的実施形態において、少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０は、センサアセンブリ１１０によって生成される１つ又は複数の信号を処理し、且つ／又は分析するために使用される診断システム１１２に結合される。
【００１２】
動作中、例示的実施形態では機械１０２の動作によって、電力システム１００の駆動軸１０４などの１つ又は複数のコンポーネントの、少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０に対する位置の変化が引き起こされることがある。例えば、コンポーネントの振動が誘発されることがあり、且つ／又は電力システム１００内の動作温度の変化と共にコンポーネントが膨張したり収縮したりすることがある。例示的実施形態において、センサアセンブリ１１０は、各々のセンサアセンブリ１１０に対するコンポーネントの近接度、位置、及び／又は振動量を測定し、且つ／又は監視し、コンポーネントの測定された近接度、位置、及び／又は振動量を示す信号（以下「近接度測定信号」という）を処理及び／又は分析のために診断システム１１２に送信する。
【００１３】
図２は、（図１に示す）電力システム１００に使用できる例示的なセンサアセンブリ１１０の概略図である。例示的実施形態において、センサアセンブリ１１０は、信号処理デバイス２００と、データコンジット２０４を介して信号処理デバイス２００に結合されるプローブ２０２とを含む。更に、例示的実施形態において、プローブ２０２は、プローブハウジング２０８に結合され、その内部に配置されるエミッタ２０６を含む。より具体的には、例示的実施形態において、プローブ２０２は、マイクロ波エミッタ２０６を含むマイクロ波センサプローブ２０２である。従って、例示的実施形態において、エミッタ２０６は、マイクロ波の周波数範囲内にある少なくとも１つの共振周波数を有する。
【００１４】
例示的実施形態において、信号処理デバイス２００は、送信電力検知器２１２と、受信電力検知器２１４と、信号調整デバイス２１６とに結合される方向性結合デバイス２１０を含む。更に、例示的実施形態において、信号調整デバイス２１６は、信号発生器２１８、減算器２２０と、リニアライザ２２２とを含む。エミッタ２０６は、マイクロ波信号がエミッタ２０６を経て送信されると電磁界２２４を発する。
【００１５】
動作中、例示的実施形態において、信号発生器２１８は、エミッタ２０６の少なくとも１つの共振周波数に等しいか、ほぼ等しいマイクロ波周波数を有する少なくとも１つの電気信号（以下「マイクロ波信号」という）を生成する。信号発生器２１８は、マイクロ波信号を方向性結合デバイス２１０に送信する。方向性結合デバイス２１０は、マイクロ波信号の一部を送信電力検知器２１２に送信し、マイクロ波信号の残りの部分をエミッタ２０６に送信する。マイクロ波信号がエミッタ２０６を通して送信されると、電磁界２２４がエミッタ２０６からプローブハウジング２０８の外側へと発される。駆動軸１０４又は（図１に示す）機械１０２及び／又は電力システム１００の別のコンポーネントなどの物体が電磁界２２４内に入り、且つ／又は電磁界２２４内の物体の相対位置が変化すると、物体と電磁界２２４との間に電磁結合が生じ得る。より具体的には、電磁界２２４内に物体が存在するため、且つ／又はこのような物体が移動するため、電磁界２２４は崩壊することがあり、それは例えば、物体内の電磁誘導、及び／又は物体内に容量性効果が誘発され、それによって電磁界２２４の少なくとも一部が、電流及び／又は電荷として物体に誘導結合及び／又は容量結合を引き起こすことがあるからである。このような場合、エミッタ２０６は離調し（すなわちエミッタ２０６の共振周波数が低減及び／又は変化し）、エミッタ２０６にローディングが誘発される。エミッタ２０６に誘発されたローディングは、マイクロ波信号（以下「離調したローディング信号」という）の反射を、データコンジット２０４を通って方向性結合デバイス２１０に送信させる。例示的実施形態において、離調したローディング信号は、マイクロ波信号の電力振幅及び／又は位相よりも低い電力振幅と、マイクロ波信号の位相とは異なる位相とを有する。更に、例示的実施形態において、離調したローディング信号の電力振幅は、エミッタ２０６に対する物体の近接度に依存する。方向性結合デバイス２１０は、離調したローディング信号を受信電力検知器２１４に送信する。
【００１６】
例示的実施形態において、受信電力検知器２１４は、離調したローディング信号に基づく電力量、及び／又はそれに含まれる電力量を判定し、離調したローディング信号を表す信号を信号調整デバイス２１６に送信する。更に、送信電力検知器２１２は、マイクロ波信号に基づく電力量、及び／又はそれに含まれる電力量を判定し、マイクロ波信号を表す信号を信号調整デバイス２１６に送信する。例示的実施形態において、減算器２２０は、マイクロ波信号の電力、及び離調したローディング信号の電力を受信し、マイクロ波信号の電力と離調したローディング信号の電力との差を計算する。減算器２２０は、計算された差を表す信号（以下「電力差信号」という）をリニアライザ２２２に送信する。例示的実施形態において、電力差信号の振幅は、電磁界２２４内の駆動軸１０４などの物体と、プローブ２０２及び／又はエミッタ２０６との間で画定される距離２２６と、例えば反比例又は指数関数的比例のように比例する（すなわち、距離２２６は物体の近接度として知られる）。例えばエミッタ２０６の幾何形状などのエミッタ２０６の特性に応じて、電力差信号の振幅は、物体の近接度に対して少なくとも部分的に非線形関係を呈することがある。
【００１７】
例示的実施形態において、リニアライザ２２２は、電力差信号を、物体の近接度と信号の振幅との間にほぼ線形関係を呈する電圧出力信号（すなわち「近接度測定信号」）へと変換する。更に、例示的実施形態において、リニアライザ２２２は、診断システム１１２内での処理及び／又は分析に適するスケール係数を有する近接度測定信号を（図１に示す）診断システム１１２に送信する。例示的実施形態において、近接度測定信号は、ボルト毎ミリメートルのスケール係数を有する。あるいは、近接度測定信号は、診断システム１１２及び／又は電力システム１００を、本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかのスケール係数を有してもよい。
【００１８】
図３は、プローブ２０２及びプローブハウジング２０８の断面図である。例示的実施形態において、プローブハウジング２０８は、プローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、及び外側スリーブ３０４を含む。略円筒形の空洞３０６の少なくとも一部がキャップ３００、内側スリーブ３０２、及び外側スリーブ３０４によって画定される。より具体的には、プローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、及び外側スリーブ３０４は、プローブハウジング２０８を組み立てると、空洞の少なくとも一部がプローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、及び外側スリーブ３０４によって画定されるように概ね中空である。
【００１９】
例示的実施形態において、プローブキャップ３００は、上流側表面３１０と、反対の下流側表面３１２とを有する略円筒形の端壁３０８を含む。プローブキャップ３００は更に、上流側表面３１０を囲む環状側壁３１４を含む。側壁３１４は、空洞の少なくとも一部を画定する外表面３１６と、反対側の内表面３１８とを含む。例示的実施形態において、プローブキャップ３００は、プローブハウジング２０８を組み立てるとプローブハウジング２０８を貫通して延びる中心線軸３２０に対して略対称である。より具体的には、側壁３１４は中心線軸３２０から略等間隔だけ離間している。
【００２０】
例示的実施形態において、プローブキャップ３００は、内表面３１８を囲むねじ部３２２を含む。例示的実施形態において、プローブキャップ３００は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのポリケトン材料から製造され、且つ／又は、電力システム１００の動作中に実質的に劣化せずに（両方とも図１に示す）産業環境内、及び／又は機械１０２内にプローブキャップ３００を配置できるようなその他のいずれかの材料及び／又は複合材料から製造される。
【００２１】
例示的実施形態において、内側スリーブ３０２は環状であり、プローブキャップ３００内に少なくとも一部が収容されるサイズとされる。内側スリーブ３０２は、外表面３２４と、反対側の内表面３２５とを含む。例示的実施形態において、内側スリーブ３０２は、外表面３２４を囲むねじ部３２６を含む。ねじ部３２６はプローブキャップのねじ部３２２と連携して、プローブキャップ３００と内側スリーブ３０２とが互いにねじ結合されることを可能にする。例示的実施形態において、内側スリーブ３０２は、熱可塑性材料、又はその他の可塑性材料などの実質的に非電導性の材料から製造される。従って、内側スリーブ３０２は、外側スリーブ３０４から、及び／又はプローブ２０２に近接する機械１０２の別の部分からエミッタ２０６を電磁絶縁するために役立つ。あるいは、内側スリーブ３０２は、プローブ２０２を本明細書に記載のように機能可能にするいずれかの材料及び／又は複合材料から製造してもよい。
【００２２】
例示的実施形態において、外側スリーブ３０４は環状であり、内側スリーブ３０２の少なくとも一部を受容するサイズとされる。外側スリーブ３０４は、内表面３２８と、反対側の外表面３３０とを含む。例示的実施形態において、外側スリーブ３０４は、内表面３２８を囲む内側ねじ部３３２と、外表面３３０を囲む外側ねじ部３３４とを含む。内側ねじ部３３２は内側スリーブのねじ部３２６と連携して、内側スリーブ３０２の少なくとも一部が外側スリーブ３０４内にねじ結合されることを可能にする。外側のねじ部３３４は、機械１０２などの機械内に形成されるねじ穴（図示せず）と連携するサイズ及び形状とされる。従って、プローブ２０２が組み立てられると、測定され、且つ／又は監視される機械コンポーネントに近接してプローブ２０２が位置するように、プローブ２０２を機械１０２内にねじ結合してもよい。あるいは、外側スリーブ３０４を概ね平滑に製造し、且つ／又は外側のねじ部３３４を含まないように製造して、１つ又は複数のボルト、ブラケット、及び／又は（図１に示す）電力システム１００を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかの結合機構を介してプローブ２０２及び／又は外側スリーブ３０４を機械１０２に結合してもよい。
【００２３】
例示的実施形態において、エミッタアセンブリ３３６は、プローブハウジング２０８内に配置されてプローブ２０２を形成する。より具体的には、例示的実施形態において、エミッタ２０６は、エミッタアセンブリ３３６内でエミッタ本体３３８に結合される。エミッタ本体３３８は上流側表面３４０と、反対側の下流側表面３４２とを含む。例示的実施形態において、エミッタ本体３３８は略平坦なプリント基板（ＰＣＢ）であり、エミッタ２０６は、エミッタ本体の下流側表面３４２と一体に形成され、且つ／又はこれに結合される１つ又は複数のトレース及び／又はその他のコンジット（図示せず）を含む。あるいは、エミッタ２０６及び／又はエミッタ本体３３８は、プローブ２０２を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかの構造及び／又は構成を有してもよい。結合デバイス３４４は、信号を（図２に示す）信号処理デバイス２００に送信し、又は信号処理デバイス２００から受信するために使用されるデータコンジット２０４などのデータコンジットにエミッタ本体３３８とエミッタ２０６とを結合する。例示的実施形態において、結合デバイス３４４は、１つ又は複数のボルト、ブラケット、溶接及び／又はエミッタアセンブリ３３６を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかの結合機構を含む。あるいは、データコンジット２０４をエミッタ２０６、エミッタ本体３３８、及び／又は信号処理デバイス２００と一体に形成してもよい。
【００２４】
例示的実施形態において、動作時、プローブキャップ３００は、測定され且つ／又は監視される物体と下流側表面３１２とが対面するように配置される。従って、（図２に示す）電磁界２２４がエミッタ２０６によって生成され、電磁界２２４は下流側表面３１２から外側に延びる。
【００２５】
組み立て中、エミッタアセンブリ３３６は、結合デバイス３４４を介してデータコンジット２０４をエミッタ本体の上流側表面３４０と、エミッタ２０６とに結合することによって形成される。エミッタアセンブリ３３６の少なくとも一部はプローブキャップ３００内に配置される。より具体的には、エミッタ３３８は、エミッタ本体の下流側表面３４２及びエミッタ２０６と端壁の上流側表面とが対面するように空洞３０６内に配置される。内側スリーブ３０２は空洞３０６内に挿入され、データコンジット２０４を中心に配置される。更に、内側スリーブ３０２は、ねじ部３２６及び３２２を介してプローブキャップ３００にねじ結合される。内側スリーブ３０２は、プローブキャップ３００にねじ結合され、内側スリーブ３０２の環状縁部３４６は、エミッタ本体の上流側表面３４０と接触し、エミッタ本体３３８の下流側表面３４２を端壁の上流側表面３１０と強制的に接触させる。ねじ部３２２と３２６とは連携して、プローブ２０２の動作中に内側スリーブ３０２がエミッタ本体３３８と端壁３０８との接触状態を保つことを可能にする。
【００２６】
外側スリーブ３０４は、外側スリーブ３０４が内側スリーブ３０２を少なくとも部分的に包囲するように内側スリーブ３０２にねじ結合される。より具体的には、プローブ２０２が組み立てられると、プローブキャップ３００と外側スリーブ３０４とが内側スリーブ３０２を包囲する。更に、プローブキャップ３００、外側スリーブ３０４、及び内側スリーブ３０２は、データコンジット２０４の少なくとも一部を包囲する。従って、組み立てた状態では、プローブハウジング２０８は空洞３０６を実質的に密閉して、エミッタ２０６を損傷から保護する役割を果たす。図３では、１つ又は複数の空隙３４８が、プローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、外側スリーブ３０４及び／又はエミッタ本体３３８の間に画定されるものとして図示されているが、プローブ２０２を完全に組み立てた後は、プローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、外側スリーブ３０４、及び／又はエミッタ本体３３８は互いに結合されて、外部環境から実質的に密閉されたプローブ２０２が形成されることを理解されたい。一実施形態では、空洞３０６及び／又はプローブ２０２を外部環境から実質的に密閉し、且つ／又はプローブ２０２のコンポーネントを互いに結合し易くするため、空洞３０６にエポキシ材料及び／又はその他のいずれかの材料を充填してもよい。別の実施形態では、空洞３０６及び／又はプローブ２０２を外部環境から実質的に密閉し、且つ／又はコンポーネントを互いに結合し易くするため、シール（図示せず）をデータコンジット２０４、内側スリーブ３０２、外側スリーブ３０４、及び／又はプローブ２０２のその他のコンポーネントに結合してもよい。例示的実施形態において、組み立て後、プローブ２０２はデータコンジット２０４を介して信号処理デバイス２００に結合される。
【００２７】
図４は、（図２に示す）プローブ２０２などのマイクロ波センサのプローブの例示的な組み立て方法の流れ図である。例示的実施形態において、エミッタをプローブキャップ内に配置する（４０２）。更に、例示的実施形態において、エミッタは、エミッタによって受信される少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成される。より具体的には、例示的実施形態において、エミッタをプローブキャップ内に配置するステップ４０２は、略平坦なエミッタ本体をプローブキャップ内に配置するステップ４０４を含み、エミッタはエミッタ本体に結合され、且つ／又はエミッタ本体内に形成される。
【００２８】
内側スリーブはプローブキャップにねじ結合され（４０６）、外側スリーブは内側スリーブにねじ結合される（４０８）。内側スリーブがプローブキャップに結合される（４０６）ので、内側スリーブはエミッタをプローブキャップと強制的に接触させる（４１０）。例示的実施形態において、内側スリーブ、外側スリーブ、及びプローブキャップによって少なくとも部分的に空洞が画定されるように、内側スリーブ、外側スリーブ、及びプローブキャップは概ね中空である。データコンジットは内側スリーブを通り、外側スリーブを通り、且つプローブキャップの少なくとも一部を通って（すなわち空洞を通って）延伸され（４１２）、データコンジットはエミッタに結合される（４１４）。例示的実施形態において、データコンジットは、エミッタが電磁界を生成可能であるようにするため、少なくとも１つのマイクロ波信号をエミッタに送信するように構成される。マイクロ波プローブは、上記により詳細に記載のように、エミッタに対する機械コンポーネントなどの物体の近接度を測定する。
【００２９】
本明細書に記載の例示的なプローブは既知のプローブと比較すると、費用効果が高く、信頼できる方法で製造し、且つ／又は組み立てることができる。プローブキャップ、内側スリーブ、外側スリーブ、及びエミッタアセンブリを別個に製造してもよい。従って、本明細書に記載のプローブを製造するために使用される作業機械の複雑さ及び／又はコストを低減できる。更に、本明細書に記載の例示的なプローブは、最小限の工具で迅速かつ容易に組み立て、機械内に設置できる。プローブのコンポーネントが故障、又は損傷した場合は、単一のコンポーネントとして製造される既知のプローブとは異なり、プローブを分解し、コンポーネントを交換することができる。従って、本明細書に記載のプローブは、プローブを使用するセンサアセンブリ、及び電力システムのコスト及び複雑さを低減するのに役立つ。
【００３０】
センサアセンブリ、及びセンサプローブの組み立て方法の例示的実施形態をこれまで詳細に記載した。方法及びセンサアセンブリは、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろセンサアセンブリのコンポーネント及び／又は方法ステップを、本明細書に記載のその他のコンポーネント及び／又はステップとは独立して、且つ別個に利用してもよい。例えば、センサアセンブリを別の測定システム及び方法と組み合わせて使用してもよく、本明細書に記載の電力システムのみに実施することに限定されない。むしろ、例示的実施形態を別の多くの測定及び／又は監視のアプリケーションと組み合わせて実装し、使用することができる。
【００３１】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴をある図面には示し、別の図面には示していないが、それは単に便宜上である。本発明の原理に従って、ある図面のいずれかの特徴を別の図面のいずれかの特徴と組み合わせて参照し、且つ／又は特許請求する。
【００３２】
本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するために実施例を用いており、当業者は、デバイス又はシステムの製造及び使用、及び組み込まれたいずれかの方法の実施を可能にする。本発明の特許可能な範囲は請求項によって定義され、当業者が想到する別の実施例を含むものである。このような別の実施例は、請求項の文字言語と異ならない構造要素を有し、又は請求項の文字言語と実体のない相違しかない等価の構造要素を含んでいれば、請求の範囲に含まれることを意図するものである。
【符号の説明】
【００３３】
１００ 電力システム
１０２ 機械
１０４ 駆動軸
１０６ 負荷
１０８ 支持構造体
１１０ センサアセンブリ
１１２ 診断システム
２００ 信号処理デバイス
２０２ プローブ
２０４ データコンジット
２０６ エミッタ
２０８ プローブハウジング
２１０ 方向性結合デバイス
２１２ 送信電力検知器
２１４ 受信電力検知器
２１６ 信号調整デバイス
２１８ 信号発生器
２２０ 減算器
２２２ リニアライザ
２２４ 電磁界
２２６ 距離
３００ プローブキャップ
３０２ 内側スリーブ
３０４ 外側スリーブ
３０６ 空洞
３０８ 端壁
３１０ 上流側表面
３１２ 下流側表面
３１４ 側壁
３１６ 外表面
３１８ 内表面
３２０ 中心線軸
３２２ ねじ部
３２４ 外表面
３２５ 内表面
３２６ ねじ部
３２８ 内表面
３３０ 外表面
３３２ 内側ねじ部
３３４ 外側ねじ部
３３６ エミッタアセンブリ
３３８ エミッタ本体
３４０ 上流側表面
３４２ 下流側表面
３４４ 結合デバイス
３４６ 環状縁部
３４８ 空隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電力システムに関し、より具体的にはセンサアセンブリ、及びセンサプローブの組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の機械は、動作中、振動及び／又はその他の異常挙動を示すことがある。機械の動作を測定及び／又は監視し、且つ例えば機械の駆動軸内で示される振動の量、機械の駆動軸の回転速度、及び／又は作業機械又はモータのその他の適宜の動作特性を判定するために１つ又は複数のセンサを使用してもよい。既知のセンサは、複数のモニタを含む機械監視システムに結合されることが多い。監視システムは、１つ又は複数のセンサから測定値を表す信号を受信し、信号に対して少なくとも１つの処理ステップを実行し、次いで診断プラットフォームに修正信号を送信し、これがユーザーに測定値を表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７６０４４１３号明細書
【発明の開示】
【０００４】
既知の機械の少なくとも一部は、機械コンポーネントの振動及び／又は位置を測定するために１つ又は複数の近接センサ及び／又はセンサプローブを使用する。既知の近接センサは通常、例えば射出成形工程を用いて単一の統合コンポーネントとして製造される。より具体的には、既知のセンサの少なくとも一部では、プローブチップは、チップが封入された１つ又は複数の検知素子を含むように射出成形される。しかし、このような製造工程は費用が高く、且つ／又は複雑な製造ステップ及び／又は機械装置を含むことがある。その上、ユニットが統合コンポーネントであるため、近接センサの１つの素子が故障又は損傷すると、センサ全体を交換することが必要になる場合がある。
【０００５】
一実施形態では、少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタをプローブのキャップに配置するステップを含むセンサプローブの組み立て方法を提供する。内側スリーブがプローブキャップに結合され、外側スリーブが内側スリーブに結合される。
【０００６】
別の実施形態では、少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタを含むセンサプローブであって、プローブキャップはエミッタを受容するサイズとされ、内側スリーブがプローブキャップに結合され、外側スリーブが内側スリーブに結合されるセンサプローブを提供する。
【０００７】
更に別の実施形態では、少なくとも１つのプローブを含むセンサアセンブリを提供する。少なくとも１つのプローブは、少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタを含み、プローブキャップはエミッタを受容するサイズとされ、内側スリーブがプローブキャップに結合され、外側スリーブが内側スリーブに結合される。マイクロ波センサアセンブリは更に、少なくとも１つのプローブに結合される信号処理デバイスを含む。信号処理デバイスは、エミッタに誘発されるローディングに基づいて近接測定値を生成するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な電力システムのブロック図である。
【図２】図１に示す電力システムと共に使用される例示的なセンサアセンブリのブロック図である。
【図３】図２に示すセンサアセンブリと共に使用される例示的なプローブの断面図である。
【図４】図３に示すプローブと共に使用されるマイクロ波センサプローブの例示的な組み立て方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、機械１０２を含む例示的な電力システム１００を示す。例示的実施形態において、機械１０２は、水力発電タービン、ガスタービン、又は圧縮機を含むが、これらに限定されない。あるいは、機械１０２は、電力システムで使用されるその他のいずれかの機械でもよい。例示的実施形態において、機械１０２は、発電機などの負荷１０６に結合される駆動軸１０４を回転させる。
【００１０】
例示的実施形態において、駆動軸１０４は、機械１０２内、及び／又は負荷１０６内に収容される１つ又は複数のベアリング（図示せず）によって少なくとも部分的に支持される。その代わりに、又はそれに加えて、ベアリングをギヤボックスなどの別個の支持構造体１０８内に収容してもよく、又は電力システム１００を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかの構造体又はコンポーネント内に収納してもよい。
【００１１】
例示的実施形態において、電力システム１００は、機械１０２、駆動軸１０４、負荷１０６、及び／又は電力システム１００を本明細書に記載のように機能可能にする電力システムのその他のいずれかのコンポーネントの少なくとも１つの動作状態を測定し、且つ／又は監視する少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０を含む。より具体的には、例示的実施形態において、センサアセンブリ１１０は、駆動軸１０４とセンサアセンブリ１１０との間で画定される距離（図１には図示せず）を測定し、且つ／又は監視するために駆動軸１０４に近接して配置される近接センサアセンブリ１１０である。更に、例示的実施形態において、センサアセンブリ１１０は、センサアセンブリ１１０に対する電力システム１００のコンポーネントの近接度を束帯するためにマイクロ波信号を利用する。本明細書に記載する「マイクロ波」という用語は、約３００メガヘルツ（ＭＨｚ）から約３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）の間の１つ又は複数の周波数を有する信号を受信し、且つ／又は送信する信号又はコンポーネントを意味する。あるいは、センサアセンブリ１１０は電力システム１００のその他のいずれかのコンポーネントを測定し、且つ／又は監視してもよく、且つ／又は電力システム１００を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかのセンサ又はトランスデューサアセンブリであってもよい。例示的実施形態において、各々のセンサアセンブリ１１０は、電力システム１００内の任意の位置に配置される。更に、例示的実施形態において、少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０は、センサアセンブリ１１０によって生成される１つ又は複数の信号を処理し、且つ／又は分析するために使用される診断システム１１２に結合される。
【００１２】
動作中、例示的実施形態では機械１０２の動作によって、電力システム１００の駆動軸１０４などの１つ又は複数のコンポーネントの、少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０に対する位置の変化が引き起こされることがある。例えば、コンポーネントの振動が誘発されることがあり、且つ／又は電力システム１００内の動作温度の変化と共にコンポーネントが膨張したり収縮したりすることがある。例示的実施形態において、センサアセンブリ１１０は、各々のセンサアセンブリ１１０に対するコンポーネントの近接度、位置、及び／又は振動量を測定し、且つ／又は監視し、コンポーネントの測定された近接度、位置、及び／又は振動量を示す信号（以下「近接度測定信号」という）を処理及び／又は分析のために診断システム１１２に送信する。
【００１３】
図２は、（図１に示す）電力システム１００に使用できる例示的なセンサアセンブリ１１０の概略図である。例示的実施形態において、センサアセンブリ１１０は、信号処理デバイス２００と、データコンジット２０４を介して信号処理デバイス２００に結合されるプローブ２０２とを含む。更に、例示的実施形態において、プローブ２０２は、プローブハウジング２０８に結合され、その内部に配置されるエミッタ２０６を含む。より具体的には、例示的実施形態において、プローブ２０２は、マイクロ波エミッタ２０６を含むマイクロ波センサプローブ２０２である。従って、例示的実施形態において、エミッタ２０６は、マイクロ波の周波数範囲内にある少なくとも１つの共振周波数を有する。
【００１４】
例示的実施形態において、信号処理デバイス２００は、送信電力検知器２１２と、受信電力検知器２１４と、信号調整デバイス２１６とに結合される方向性結合デバイス２１０を含む。更に、例示的実施形態において、信号調整デバイス２１６は、信号発生器２１８、減算器２２０と、リニアライザ２２２とを含む。エミッタ２０６は、マイクロ波信号がエミッタ２０６を経て送信されると電磁界２２４を発する。
【００１５】
動作中、例示的実施形態において、信号発生器２１８は、エミッタ２０６の少なくとも１つの共振周波数に等しいか、ほぼ等しいマイクロ波周波数を有する少なくとも１つの電気信号（以下「マイクロ波信号」という）を生成する。信号発生器２１８は、マイクロ波信号を方向性結合デバイス２１０に送信する。方向性結合デバイス２１０は、マイクロ波信号の一部を送信電力検知器２１２に送信し、マイクロ波信号の残りの部分をエミッタ２０６に送信する。マイクロ波信号がエミッタ２０６を通して送信されると、電磁界２２４がエミッタ２０６からプローブハウジング２０８の外側へと発される。駆動軸１０４又は（図１に示す）機械１０２及び／又は電力システム１００の別のコンポーネントなどの物体が電磁界２２４内に入り、且つ／又は電磁界２２４内の物体の相対位置が変化すると、物体と電磁界２２４との間に電磁結合が生じ得る。より具体的には、電磁界２２４内に物体が存在するため、且つ／又はこのような物体が移動するため、電磁界２２４は崩壊することがあり、それは例えば、物体内の電磁誘導、及び／又は物体内に容量性効果が誘発され、それによって電磁界２２４の少なくとも一部が、電流及び／又は電荷として物体に誘導結合及び／又は容量結合を引き起こすことがあるからである。このような場合、エミッタ２０６は離調し（すなわちエミッタ２０６の共振周波数が低減及び／又は変化し）、エミッタ２０６にローディングが誘発される。エミッタ２０６に誘発されたローディングは、マイクロ波信号（以下「離調したローディング信号」という）の反射を、データコンジット２０４を通って方向性結合デバイス２１０に送信させる。例示的実施形態において、離調したローディング信号は、マイクロ波信号の電力振幅及び／又は位相よりも低い電力振幅と、マイクロ波信号の位相とは異なる位相とを有する。更に、例示的実施形態において、離調したローディング信号の電力振幅は、エミッタ２０６に対する物体の近接度に依存する。方向性結合デバイス２１０は、離調したローディング信号を受信電力検知器２１４に送信する。
【００１６】
例示的実施形態において、受信電力検知器２１４は、離調したローディング信号に基づく電力量、及び／又はそれに含まれる電力量を判定し、離調したローディング信号を表す信号を信号調整デバイス２１６に送信する。更に、送信電力検知器２１２は、マイクロ波信号に基づく電力量、及び／又はそれに含まれる電力量を判定し、マイクロ波信号を表す信号を信号調整デバイス２１６に送信する。例示的実施形態において、減算器２２０は、マイクロ波信号の電力、及び離調したローディング信号の電力を受信し、マイクロ波信号の電力と離調したローディング信号の電力との差を計算する。減算器２２０は、計算された差を表す信号（以下「電力差信号」という）をリニアライザ２２２に送信する。例示的実施形態において、電力差信号の振幅は、電磁界２２４内の駆動軸１０４などの物体と、プローブ２０２及び／又はエミッタ２０６との間で画定される距離２２６と、例えば反比例又は指数関数的比例のように比例する（すなわち、距離２２６は物体の近接度として知られる）。例えばエミッタ２０６の幾何形状などのエミッタ２０６の特性に応じて、電力差信号の振幅は、物体の近接度に対して少なくとも部分的に非線形関係を呈することがある。
【００１７】
例示的実施形態において、リニアライザ２２２は、電力差信号を、物体の近接度と信号の振幅との間にほぼ線形関係を呈する電圧出力信号（すなわち「近接度測定信号」）へと変換する。更に、例示的実施形態において、リニアライザ２２２は、診断システム１１２内での処理及び／又は分析に適するスケール係数を有する近接度測定信号を（図１に示す）診断システム１１２に送信する。例示的実施形態において、近接度測定信号は、ボルト毎ミリメートルのスケール係数を有する。あるいは、近接度測定信号は、診断システム１１２及び／又は電力システム１００を、本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかのスケール係数を有してもよい。
【００１８】
図３は、プローブ２０２及びプローブハウジング２０８の断面図である。例示的実施形態において、プローブハウジング２０８は、プローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、及び外側スリーブ３０４を含む。略円筒形の空洞３０６の少なくとも一部がキャップ３００、内側スリーブ３０２、及び外側スリーブ３０４によって画定される。より具体的には、プローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、及び外側スリーブ３０４は、プローブハウジング２０８を組み立てると、空洞の少なくとも一部がプローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、及び外側スリーブ３０４によって画定されるように概ね中空である。
【００１９】
例示的実施形態において、プローブキャップ３００は、上流側表面３１０と、反対の下流側表面３１２とを有する略円筒形の端壁３０８を含む。プローブキャップ３００は更に、上流側表面３１０を囲む環状側壁３１４を含む。側壁３１４は、空洞の少なくとも一部を画定する外表面３１６と、反対側の内表面３１８とを含む。例示的実施形態において、プローブキャップ３００は、プローブハウジング２０８を組み立てるとプローブハウジング２０８を貫通して延びる中心線軸３２０に対して略対称である。より具体的には、側壁３１４は中心線軸３２０から略等間隔だけ離間している。
【００２０】
例示的実施形態において、プローブキャップ３００は、内表面３１８を囲むねじ部３２２を含む。例示的実施形態において、プローブキャップ３００は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのポリケトン材料から製造され、且つ／又は、電力システム１００の動作中に実質的に劣化せずに（両方とも図１に示す）産業環境内、及び／又は機械１０２内にプローブキャップ３００を配置できるようなその他のいずれかの材料及び／又は複合材料から製造される。
【００２１】
例示的実施形態において、内側スリーブ３０２は環状であり、プローブキャップ３００内に少なくとも一部が収容されるサイズとされる。内側スリーブ３０２は、外表面３２４と、反対側の内表面３２５とを含む。例示的実施形態において、内側スリーブ３０２は、外表面３２４を囲むねじ部３２６を含む。ねじ部３２６はプローブキャップのねじ部３２２と連携して、プローブキャップ３００と内側スリーブ３０２とが互いにねじ結合されることを可能にする。例示的実施形態において、内側スリーブ３０２は、熱可塑性材料、又はその他の可塑性材料などの実質的に非電導性の材料から製造される。従って、内側スリーブ３０２は、外側スリーブ３０４から、及び／又はプローブ２０２に近接する機械１０２の別の部分からエミッタ２０６を電磁絶縁するために役立つ。あるいは、内側スリーブ３０２は、プローブ２０２を本明細書に記載のように機能可能にするいずれかの材料及び／又は複合材料から製造してもよい。
【００２２】
例示的実施形態において、外側スリーブ３０４は環状であり、内側スリーブ３０２の少なくとも一部を受容するサイズとされる。外側スリーブ３０４は、内表面３２８と、反対側の外表面３３０とを含む。例示的実施形態において、外側スリーブ３０４は、内表面３２８を囲む内側ねじ部３３２と、外表面３３０を囲む外側ねじ部３３４とを含む。内側ねじ部３３２は内側スリーブのねじ部３２６と連携して、内側スリーブ３０２の少なくとも一部が外側スリーブ３０４内にねじ結合されることを可能にする。外側のねじ部３３４は、機械１０２などの機械内に形成されるねじ穴（図示せず）と連携するサイズ及び形状とされる。従って、プローブ２０２が組み立てられると、測定され、且つ／又は監視される機械コンポーネントに近接してプローブ２０２が位置するように、プローブ２０２を機械１０２内にねじ結合してもよい。あるいは、外側スリーブ３０４を概ね平滑に製造し、且つ／又は外側のねじ部３３４を含まないように製造して、１つ又は複数のボルト、ブラケット、及び／又は（図１に示す）電力システム１００を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかの結合機構を介してプローブ２０２及び／又は外側スリーブ３０４を機械１０２に結合してもよい。
【００２３】
例示的実施形態において、エミッタアセンブリ３３６は、プローブハウジング２０８内に配置されてプローブ２０２を形成する。より具体的には、例示的実施形態において、エミッタ２０６は、エミッタアセンブリ３３６内でエミッタ本体３３８に結合される。エミッタ本体３３８は上流側表面３４０と、反対側の下流側表面３４２とを含む。例示的実施形態において、エミッタ本体３３８は略平坦なプリント基板（ＰＣＢ）であり、エミッタ２０６は、エミッタ本体の下流側表面３４２と一体に形成され、且つ／又はこれに結合される１つ又は複数のトレース及び／又はその他のコンジット（図示せず）を含む。あるいは、エミッタ２０６及び／又はエミッタ本体３３８は、プローブ２０２を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかの構造及び／又は構成を有してもよい。結合デバイス３４４は、信号を（図２に示す）信号処理デバイス２００に送信し、又は信号処理デバイス２００から受信するために使用されるデータコンジット２０４などのデータコンジットにエミッタ本体３３８とエミッタ２０６とを結合する。例示的実施形態において、結合デバイス３４４は、１つ又は複数のボルト、ブラケット、溶接及び／又はエミッタアセンブリ３３６を本明細書に記載のように機能可能にするその他のいずれかの結合機構を含む。あるいは、データコンジット２０４をエミッタ２０６、エミッタ本体３３８、及び／又は信号処理デバイス２００と一体に形成してもよい。
【００２４】
例示的実施形態において、動作時、プローブキャップ３００は、測定され且つ／又は監視される物体と下流側表面３１２とが対面するように配置される。従って、（図２に示す）電磁界２２４がエミッタ２０６によって生成され、電磁界２２４は下流側表面３１２から外側に延びる。
【００２５】
組み立て中、エミッタアセンブリ３３６は、結合デバイス３４４を介してデータコンジット２０４をエミッタ本体の上流側表面３４０と、エミッタ２０６とに結合することによって形成される。エミッタアセンブリ３３６の少なくとも一部はプローブキャップ３００内に配置される。より具体的には、エミッタ３３８は、エミッタ本体の下流側表面３４２及びエミッタ２０６と端壁の上流側表面とが対面するように空洞３０６内に配置される。内側スリーブ３０２は空洞３０６内に挿入され、データコンジット２０４を中心に配置される。更に、内側スリーブ３０２は、ねじ部３２６及び３２２を介してプローブキャップ３００にねじ結合される。内側スリーブ３０２は、プローブキャップ３００にねじ結合され、内側スリーブ３０２の環状縁部３４６は、エミッタ本体の上流側表面３４０と接触し、エミッタ本体３３８の下流側表面３４２を端壁の上流側表面３１０と強制的に接触させる。ねじ部３２２と３２６とは連携して、プローブ２０２の動作中に内側スリーブ３０２がエミッタ本体３３８と端壁３０８との接触状態を保つことを可能にする。
【００２６】
外側スリーブ３０４は、外側スリーブ３０４が内側スリーブ３０２を少なくとも部分的に包囲するように内側スリーブ３０２にねじ結合される。より具体的には、プローブ２０２が組み立てられると、プローブキャップ３００と外側スリーブ３０４とが内側スリーブ３０２を包囲する。更に、プローブキャップ３００、外側スリーブ３０４、及び内側スリーブ３０２は、データコンジット２０４の少なくとも一部を包囲する。従って、組み立てた状態では、プローブハウジング２０８は空洞３０６を実質的に密閉して、エミッタ２０６を損傷から保護する役割を果たす。図３では、１つ又は複数の空隙３４８が、プローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、外側スリーブ３０４及び／又はエミッタ本体３３８の間に画定されるものとして図示されているが、プローブ２０２を完全に組み立てた後は、プローブキャップ３００、内側スリーブ３０２、外側スリーブ３０４、及び／又はエミッタ本体３３８は互いに結合されて、外部環境から実質的に密閉されたプローブ２０２が形成されることを理解されたい。一実施形態では、空洞３０６及び／又はプローブ２０２を外部環境から実質的に密閉し、且つ／又はプローブ２０２のコンポーネントを互いに結合し易くするため、空洞３０６にエポキシ材料及び／又はその他のいずれかの材料を充填してもよい。別の実施形態では、空洞３０６及び／又はプローブ２０２を外部環境から実質的に密閉し、且つ／又はコンポーネントを互いに結合し易くするため、シール（図示せず）をデータコンジット２０４、内側スリーブ３０２、外側スリーブ３０４、及び／又はプローブ２０２のその他のコンポーネントに結合してもよい。例示的実施形態において、組み立て後、プローブ２０２はデータコンジット２０４を介して信号処理デバイス２００に結合される。
【００２７】
図４は、（図２に示す）プローブ２０２などのマイクロ波センサのプローブの例示的な組み立て方法の流れ図である。例示的実施形態において、エミッタをプローブキャップ内に配置する（４０２）。更に、例示的実施形態において、エミッタは、エミッタによって受信される少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成される。より具体的には、例示的実施形態において、エミッタをプローブキャップ内に配置するステップ４０２は、略平坦なエミッタ本体をプローブキャップ内に配置するステップ４０４を含み、エミッタはエミッタ本体に結合され、且つ／又はエミッタ本体内に形成される。
【００２８】
内側スリーブはプローブキャップにねじ結合され（４０６）、外側スリーブは内側スリーブにねじ結合される（４０８）。内側スリーブがプローブキャップに結合される（４０６）ので、内側スリーブはエミッタをプローブキャップと強制的に接触させる（４１０）。例示的実施形態において、内側スリーブ、外側スリーブ、及びプローブキャップによって少なくとも部分的に空洞が画定されるように、内側スリーブ、外側スリーブ、及びプローブキャップは概ね中空である。データコンジットは内側スリーブを通り、外側スリーブを通り、且つプローブキャップの少なくとも一部を通って（すなわち空洞を通って）延伸され（４１２）、データコンジットはエミッタに結合される（４１４）。例示的実施形態において、データコンジットは、エミッタが電磁界を生成可能であるようにするため、少なくとも１つのマイクロ波信号をエミッタに送信するように構成される。マイクロ波プローブは、上記により詳細に記載のように、エミッタに対する機械コンポーネントなどの物体の近接度を測定する。
【００２９】
本明細書に記載の例示的なプローブは既知のプローブと比較すると、費用効果が高く、信頼できる方法で製造し、且つ／又は組み立てることができる。プローブキャップ、内側スリーブ、外側スリーブ、及びエミッタアセンブリを別個に製造してもよい。従って、本明細書に記載のプローブを製造するために使用される作業機械の複雑さ及び／又はコストを低減できる。更に、本明細書に記載の例示的なプローブは、最小限の工具で迅速かつ容易に組み立て、機械内に設置できる。プローブのコンポーネントが故障、又は損傷した場合は、単一のコンポーネントとして製造される既知のプローブとは異なり、プローブを分解し、コンポーネントを交換することができる。従って、本明細書に記載のプローブは、プローブを使用するセンサアセンブリ、及び電力システムのコスト及び複雑さを低減するのに役立つ。
【００３０】
センサアセンブリ、及びセンサプローブの組み立て方法の例示的実施形態をこれまで詳細に記載した。方法及びセンサアセンブリは、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろセンサアセンブリのコンポーネント及び／又は方法ステップを、本明細書に記載のその他のコンポーネント及び／又はステップとは独立して、且つ別個に利用してもよい。例えば、センサアセンブリを別の測定システム及び方法と組み合わせて使用してもよく、本明細書に記載の電力システムのみに実施することに限定されない。むしろ、例示的実施形態を別の多くの測定及び／又は監視のアプリケーションと組み合わせて実装し、使用することができる。
【００３１】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴をある図面には示し、別の図面には示していないが、それは単に便宜上である。本発明の原理に従って、ある図面のいずれかの特徴を別の図面のいずれかの特徴と組み合わせて参照し、且つ／又は特許請求する。
【００３２】
本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するために実施例を用いており、当業者は、デバイス又はシステムの製造及び使用、及び組み込まれたいずれかの方法の実施を可能にする。本発明の特許可能な範囲は請求項によって定義され、当業者が想到する別の実施例を含むものである。このような別の実施例は、請求項の文字言語と異ならない構造要素を有し、又は請求項の文字言語と実体のない相違しかない等価の構造要素を含んでいれば、請求の範囲に含まれることを意図するものである。
【符号の説明】
【００３３】
１００ 電力システム
１０２ 機械
１０４ 駆動軸
１０６ 負荷
１０８ 支持構造体
１１０ センサアセンブリ
１１２ 診断システム
２００ 信号処理デバイス
２０２ プローブ
２０４ データコンジット
２０６ エミッタ
２０８ プローブハウジング
２１０ 方向性結合デバイス
２１２ 送信電力検知器
２１４ 受信電力検知器
２１６ 信号調整デバイス
２１８ 信号発生器
２２０ 減算器
２２２ リニアライザ
２２４ 電磁界
２２６ 距離
３００ プローブキャップ
３０２ 内側スリーブ
３０４ 外側スリーブ
３０６ 空洞
３０８ 端壁
３１０ 上流側表面
３１２ 下流側表面
３１４ 側壁
３１６ 外表面
３１８ 内表面
３２０ 中心線軸
３２２ ねじ部
３２４ 外表面
３２５ 内表面
３２６ ねじ部
３２８ 内表面
３３０ 外表面
３３２ 内側ねじ部
３３４ 外側ねじ部
３３６ エミッタアセンブリ
３３８ エミッタ本体
３４０ 上流側表面
３４２ 下流側表面
３４４ 結合デバイス
３４６ 環状縁部
３４８ 空隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサプローブの組み立て方法（４００）であって、
少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタをプローブキャップ内に配置するステップ（４０２）と、
内側スリーブを前記プローブキャップに結合するステップ（４０６）と、
外側スリーブを前記内側スリーブに結合するステップ（４０８）とを含む、方法。
【請求項２】
内側スリーブを前記プローブキャップに結合するステップ（４０６）が、前記内側スリーブを前記プローブキャップにねじ結合するステップを含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項３】
前記内側スリーブを前記プローブキャップにねじ結合するステップ（４０６）が、前記エミッタを前記プローブキャップに強制的に接触させる、請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項４】
前記外側スリーブを前記内側スリーブに結合するステップ（４０８）が、前記外側スリーブを前記内側スリーブにねじ結合するステップを含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項５】
エミッタをプローブキャップ内に配置するステップ（４０２）が、略平坦なエミッタ本体を前記プローブキャップ内に配置するステップ（４０４）を含み、前記エミッタが前記エミッタ本体に結合される、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項６】
データコンジットを前記エミッタに結合するステップ（４１４）を更に含み、前記データコンジットが、前記少なくとも１つのマイクロ波信号を前記エミッタに送信するように構成される、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項７】
前記内側スリーブ、前記外側スリーブ、及び前記プローブキャップの各々が概ね中空であると共に、データコンジットを前記エミッタに結合するステップ（４１４）が、前記データコンジットを前記エミッタに結合するため、前記データコンジットを前記外側スリーブ、前記内側スリーブ、及び前記プローブキャップの少なくとも一部を通って延伸させるステップ（４１２）を含む、請求項６に記載の方法（４００）。
【請求項８】
センサプローブ（２０２）であって、
少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタ（２０６）と、
前記エミッタを収容するサイズのプローブキャップ（３００）と、
前記プローブキャップに結合される内側スリーブ（３０２）と、
前記内側スリーブに結合される外側スリーブ（３０４）とを備える、センサプローブ。
【請求項９】
前記内側スリーブ（３０２）が前記プローブキャップ（３００）にねじ結合される、請求項８に記載のセンサプローブ（２０２）。
【請求項１０】
前記エミッタ（２０６）が、前記内側スリーブ（３０２）によって前記プローブキャップ（３００）に強制的に接触される、請求項９に記載の方法（４００）。
【請求項１】
センサプローブの組み立て方法（４００）であって、
少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタをプローブキャップ内に配置するステップ（４０２）と、
内側スリーブを前記プローブキャップに結合するステップ（４０６）と、
外側スリーブを前記内側スリーブに結合するステップ（４０８）とを含む、方法。
【請求項２】
内側スリーブを前記プローブキャップに結合するステップ（４０６）が、前記内側スリーブを前記プローブキャップにねじ結合するステップを含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項３】
前記内側スリーブを前記プローブキャップにねじ結合するステップ（４０６）が、前記エミッタを前記プローブキャップに強制的に接触させる、請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項４】
前記外側スリーブを前記内側スリーブに結合するステップ（４０８）が、前記外側スリーブを前記内側スリーブにねじ結合するステップを含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項５】
エミッタをプローブキャップ内に配置するステップ（４０２）が、略平坦なエミッタ本体を前記プローブキャップ内に配置するステップ（４０４）を含み、前記エミッタが前記エミッタ本体に結合される、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項６】
データコンジットを前記エミッタに結合するステップ（４１４）を更に含み、前記データコンジットが、前記少なくとも１つのマイクロ波信号を前記エミッタに送信するように構成される、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項７】
前記内側スリーブ、前記外側スリーブ、及び前記プローブキャップの各々が概ね中空であると共に、データコンジットを前記エミッタに結合するステップ（４１４）が、前記データコンジットを前記エミッタに結合するため、前記データコンジットを前記外側スリーブ、前記内側スリーブ、及び前記プローブキャップの少なくとも一部を通って延伸させるステップ（４１２）を含む、請求項６に記載の方法（４００）。
【請求項８】
センサプローブ（２０２）であって、
少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁界を生成するように構成されたエミッタ（２０６）と、
前記エミッタを収容するサイズのプローブキャップ（３００）と、
前記プローブキャップに結合される内側スリーブ（３０２）と、
前記内側スリーブに結合される外側スリーブ（３０４）とを備える、センサプローブ。
【請求項９】
前記内側スリーブ（３０２）が前記プローブキャップ（３００）にねじ結合される、請求項８に記載のセンサプローブ（２０２）。
【請求項１０】
前記エミッタ（２０６）が、前記内側スリーブ（３０２）によって前記プローブキャップ（３００）に強制的に接触される、請求項９に記載の方法（４００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１１２９４８（Ｐ２０１２−１１２９４８Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２５２２２９（Ｐ２０１１−２５２２２９）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２２２９（Ｐ２０１１−２５２２２９）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]