センサ組立体およびセンサに対する機械構成部品の近接度を測定する方法
【課題】機械構成部品の近接度を測定する方法の提供。
【解決手段】マイクロ波センサ組立体１１０は、少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータ２１８と、前記信号ジェネレータに結合された放射源２０６と、を含む。放射源は、少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が電磁場内に配置されたとき、放射源は離調する。マイクロ波センサ組立体は、放射源と信号ジェネレータとに結合された検出器２１４も含む。検出器は、放射源までの物体の近接度を測定するうえで使用するために負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成されている。
【解決手段】マイクロ波センサ組立体１１０は、少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータ２１８と、前記信号ジェネレータに結合された放射源２０６と、を含む。放射源は、少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が電磁場内に配置されたとき、放射源は離調する。マイクロ波センサ組立体は、放射源と信号ジェネレータとに結合された検出器２１４も含む。検出器は、放射源までの物体の近接度を測定するうえで使用するために負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力システム全般に関し、より具体的にはセンサ組立体、およびセンサを基準とした機械構成部品の近接度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
知られている機械では、動作中に振動および／または他の異常な挙動を示すことがある。１つまたは複数のセンサを使用し、このような挙動を測定および／またはモニタし、例えば、機械の駆動軸で生じている振動の量、機械の駆動軸の回転速度、および／または、動作中の機械もしくはモータのいずれか他の適した動作の特徴を決定することができる。このようなセンサは複数のモニタを含む機械モニタシステムにしばしば結合される。このモニタシステムは１個または複数のセンサから測定値を示す信号を受信し、少なくとも１つの処理ステップをその信号に対して実行し、かつ、ユーザに対して測定値を表示する診断プラットフォームに修正信号を送信する。
【０００３】
少なくとも一部の知られているセンサは、物体をモニタする際、アンテナから受信した信号が含む電力の量を検出および／または決定するために１つまたは複数の電力検出デバイスを使用している。しかし、知られているアンテナは、モニタしている物体以外の複数の信号発生源から複数の周波数を受信可能である。この電力検出デバイスは、モニタしている物体に伴う周波数を他の発生源から受信した周波数から区別できないことがある。このため、知られている電力検出デバイスは、モニタしている物体に伴う１つまたは複数の周波数に含まれる電力量だけを単に決定するのではなく、上記の複数の周波数が含む電力量をも決定することがあり望ましくない。このため、不正確な電力測定に基づいた近接度測定は、同じく不正確なものとなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２１１３３４号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、マイクロ波センサ組立体を提供し、この組立体は少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータと、この信号ジェネレータに結合された放射源と、を含む。この放射源はこの少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が電磁場内に配置されたとき、この放射源は離調する。マイクロ波センサ組立体は、放射源と信号ジェネレータとに結合された検出器も含む。検出器は、放射源までの物体の近接度を測定するうえで使用するために、負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成されている。
【０００６】
他の実施形態では、電力システムを提供し、このシステムは、少なくとも１つの構成部品を含む機械と、この少なくとも１つの構成部品に近接して配置されたマイクロ波センサ組立体と、を含む。マイクロ波センサ組立体は、少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータと、この信号ジェネレータに結合された放射源と、を含む。この放射源は、この少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が電磁場内に配置されたとき、この放射源は離調する。マイクロ波センサ組立体は、放射源と、信号ジェネレータと、に結合された検出器も含む。検出器は、少なくとも１つの構成部品の放射源までの近接度を測定するうえで使用するために、負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成されている。
【０００７】
さらに他の実施形態では、機械構成部品の近接度を測定する方法を提供する。この方法は、少なくとも１つのマイクロ波信号を放射源に送信する段階と、この少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成する段階と、を含む。電磁場の乱れを示す負荷信号が生成される。この負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つが算出される。算出した負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つに基づいて機械構成部品の放射源までの近接度が算出される。
【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。
【図２】図１に示す電力システムとともに使用可能な例示的センサ組立体のブロック図。
【図３】図２に示す例示的センサ組立体の部分ブロック図。
【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は風力タービン、水力発電タービン、ガスタービン、または、圧縮機であってよいが、それらのみには限定されない。代替として、機械１０２は電力システムで使用している他のいずれの機械であってもよい。例示的実施形態では、発電機などの負荷１０６に結合された駆動軸１０４を機械１０２が回転させている。
【００１０】
例示的実施形態において、駆動軸１０４は、機械１０２および／または負荷１０６内に収納された（図示しない）１つまたは複数の軸受が少なくとも部分的に支持している。代替として、または、加えて、これらの軸受はギヤボックスなどの分離支持構造体１０８内に、もしくは、本明細書に説明している通りに電力システム１００が機能することを可能にする他のいずれの構造体または構成部品内にも収納可能である。
【００１１】
この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、および／または、本明細書に説明している通りにシステム１００が機能することを可能にする電力システム１００の他のいずれの構成部品の少なくとも１つの動作状態を測定および／またはモニタする少なくとも１つのセンサ組立体１１０を含む。より具体的には、この例示的実施形態では、センサ組立体１１０が、駆動軸１０４とセンサ組立体１１０との間で規定された（図１には示していない）距離を測定および／またはモニタするために、駆動軸１０４に対して非常に近接して配置された近接度センサ組立体１１０となっている。さらに、例示的実施形態では、センサ組立体１１０が、センサ組立体１１０についての電力システム１００の構成部品の近接度を測定するためにマイクロ波信号を使用する。本明細書で使用しているように、用語「マイクロ波」は、約３００メガヘルツ（ＭＨｚ）と約３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）との間の１つまたは複数の周波数を有する信号を受信および／または送信する信号または成分を指す。代替として、センサ組立体１１０は、電力システム１００の他のいずれの構成部品も測定および／もしくはモニタすることが可能であり、かつ／または、本明細書に説明している通りに電力システム１００が機能することを可能にする他のいずれのセンサもしくはトランスデューサ組立体であってもよい。例示的実施形態において、各センサ組立体１１０は電力システム１００内のいずれの場所にも配置されている。さらに、例示的実施形態において、少なくとも１つのセンサ組立体１１０は、センサ組立体１１０によって生成された１つまたは複数の信号を処理および／または解析するうえで使用するための診断システム１１２に結合される。
【００１２】
動作中、例示的実施形態では、機械１０２の動作が、駆動軸１０４などの電力システム１００の１つまたは複数の構成部品の位置を、少なくとも１つのセンサ組立体１１０に関して変えることがある。例えば、各構成部品に対して振動が誘発されることがあり、かつ／または、各構成部品が電力システム１００内の動作温度が変化するに従って膨張または収縮することがある。例示的実施形態において、センサ組立体１１０は、各センサ組立体１１０を基準として構成部品の近接度および／または位置を測定および／またはモニタし、かつ、構成部品の測定された近接度および／または位置を示す信号（以下、「近接度測定信号」と称する）を、処理および／または解析するために診断システム１１２に送信する。
【００１３】
図２は（図１に示した）電力システム１００とともに使用可能な例示的センサ組立体１１０の概略図である。例示的実施形態において、センサ組立体１１０は、信号処理デバイス２００と、データ用ダクト２０４を介して信号処理デバイス２００に結合されたプローブ２０２と、を含む。さらに、例示的実施形態において、プローブ２０２は、プローブ筐体２０８に結合されかつ／またはその内部に配置された放射源２０６を含む。より具体的には、例示的実施形態では、プローブ２０２がマイクロ波放射源２０６を含むマイクロ波プローブ２０２となっている。このため、例示的実施形態では、放射源２０６がマイクロ波周波数範囲内の少なくとも１つの共鳴周波数を有している。
【００１４】
例示的実施形態において、信号処理デバイス２００は送信信号検出器２１２と、受信信号検出器２１４と、信号状態調整デバイス２１６と、に結合された指向性結合デバイス２１０を含む。さらに、例示的実施形態において、信号状態調整デバイス２１６は信号ジェネレータ２１８と、減算器２２０と、線形化器２２２と、を含む。放射源２０６を介してマイクロ波信号を送信したとき、放射源２０６は電磁場２２４を放射する。
【００１５】
動作中、例示的実施形態において、信号ジェネレータ２１８は放射源２０６の共鳴周波数と等しいか、または、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」と称する）を生成する。信号ジェネレータ２１８は指向性結合デバイス２１０にマイクロ波信号を送信する。指向性結合デバイス２１０はマイクロ波信号を送信信号検出器２１２と、放射源２０６と、に送信する。放射源２０６を介してマイクロ波信号を送信したとき、放射源２０６から、かつ、プローブ筐体２０８の外に電磁場２２４が放射される。（図１に示した）機械１０２および／または電力システム１００の駆動軸１０４または他の構成部品などの物体が電磁場２２４に進入、かつ／または、電磁場２２４内での相対位置を変えた場合、その物体と場２２４との間には電磁結合が生じることがある。より具体的には、電磁場２２４内の物体の存在および／またはその物体の動きが電磁場２２４を乱すことがある。これは、例えば、電磁場２２４の少なくとも一部を電流および／または電荷として、物体に誘電的および／または容量的に結合させることが可能な物体内で誘導される誘導効果および／または容量効果によるものである。このような場合、放射源２０６は離調し（すなわち、放射源２０６の共鳴周波数が低下および／または変化し）、放射源２０６に負荷が誘導される。放射源２０６に誘導された負荷は、データ用ダクト２０４を介して指向性結合デバイス２１０に送信されたマイクロ波信号（以下、「離調負荷信号」と称する）の反射を引き起こす。例示的実施形態において、離調負荷信号は、マイクロ波信号の電力の振幅および／または位相よりも小さな電力の振幅および／またはこの信号の位相とは異なった位相を有する。さらに、例示的実施形態において、離調負荷信号の電力の振幅は物体の放射源２０６に対する近接度に依存する。指向性結合デバイス２１０は離調負荷信号を受信信号検出器２１４に送信する。
【００１６】
例示的実施形態において、受信信号検出器２１４は、離調負荷信号に基づく、かつ／または、この信号が含む電力の量を決定し、離調負荷信号電力を示す信号を信号状態調整デバイス２１６に送信する。さらに、送信信号検出器２１２は、マイクロ波信号に基づく、かつ／または、この信号が含む電力の量を決定し、マイクロ波信号電力を示す信号を信号状態調整デバイス２１６に送信する。例示的実施形態において、減算器２２０はマイクロ波信号電力および離調負荷信号電力を受信し、かつ、マイクロ波信号電力と離調負荷信号電力との間の差を算出する。減算器２２０は算出した差（以下、「電力差信号」と称する）を示す信号を線形化器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、電磁場２２４内の駆動軸１０４などの物体とプローブ２０２および／または放射源２０６との間で規定の距離２２６（すなわち、距離２２６は物体近接度として知られている）と、逆比例または指数比例などの比例関係にある。例えば、放射源２０６の幾何形状などの放射源２０６の特徴によっては、電力差信号の振幅が物体近接度に関して少なくとも部分的に非線形な関係を示してもよい。
【００１７】
例示的実施形態において、線形化器２２２は、電力差信号を、物体近接度と近接度測定信号の振幅との間のほぼ線形な関係を示す電圧出力信号（すなわち、「近接度測定信号」）に変換する。さらに、例示的実施形態において、線形化器２２２は、近接度測定信号を、診断システム１１２内での処理および／または解析に適した換算係数とともに（図１に示した）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「ミリメートル当たりボルト」の換算係数を有する。代替として、近接度測定信号は、本明細書に説明する通りに診断システム１１２および／または電力システム１００が機能することを可能にする他のいずれの換算係数も有することが可能である。
【００１８】
図３は、例示的信号ジェネレータ２１８と、例示的受信信号検出器２１４と、を含むセンサ組立体１１０の部分ブロック図である。例示的実施形態において、信号ジェネレータ２１８は、電圧源スイッチ３０２に結合された電圧源３００を含む。電圧源スイッチ３０２は、電圧制御発振器３０４と、周波数電圧（Ｆ−Ｖ）変換器３０６に結合される。さらに、例示的実施形態において、電圧制御発振器３０４は指向性結合デバイス２１０を介して放射源２０６に結合され、位相同期ループ（ＰＬＬ）３０８は指向性結合デバイス２１０と、Ｆ−Ｖ変換器３０６と、に結合される。
【００１９】
例示的実施形態において、受信信号検出器２１４は、互いに結合される信号復調器３１０および電力算出器３１２を含む。さらに、信号復調器３１０は、指向性結合デバイス２１０を介して放射源２０６に、およびＰＬＬ３０８に結合される。例示的実施形態において、電力算出器３１２は、減算器２２０に結合される。
【００２０】
例示的実施形態において、動作中、電圧源３００は規定の振幅を有した第１の電圧信号を電圧源スイッチ３０２に送信する。電圧源スイッチ３０２は電圧源３００から第１の電圧信号を、およびＦ−Ｖ変換器３０６から第２の電圧信号を受信し、かつ、以下にさらに詳細に説明するように電圧制御発振器３０４に第１の電圧信号または第２の電圧信号を選択的に送信する。より具体的には、例示的実施形態において、電圧源３００からの第１の電圧信号は、信号ジェネレータ２１８および／またはセンサ組立体１１０の動作を開始するために使用されている。このため、電圧源スイッチ３０２は、センサ組立体１１０の起動中に、電圧源３００からの第１の電圧信号を電圧制御発振器３０４に送信する。Ｆ−Ｖ変換器３０６が第２の電圧信号を出力した後、電圧源スイッチ３０２は、Ｆ−Ｖ変換器３０６からの第２の電圧信号を電圧制御発振器３０４に送信する。さらに、Ｆ−Ｖ変換器３０６が第２の電圧信号を電圧源スイッチ３０２に出力した後、Ｆ−Ｖ変換器３０６のみが電圧信号を電圧源スイッチ３０２と、電圧制御発振器３０４と、に供給するように電圧源３００は動作不能および／または通電停止にすることが可能である。
【００２１】
例示的実施形態において、電圧制御発振器３０４は、電圧源スイッチ３０２からの受信電圧信号に基づく、かつ／または、この信号に比例した周波数を有したマイクロ波信号を生成する。このため、電圧制御発振器３０４は所望の周波数のマイクロ波信号を放射源２０６に送信する。本明細書に説明しているように、放射源２０６はマイクロ波信号を受信し、本明細書にさらに完全に説明するように、（図２に示した）電磁場２２４に干渉している物体に応じて、離調負荷信号が指向性結合デバイス２１０に送信される。指向性結合デバイス２１０は離調負荷信号をＰＬＬ３０８と、信号復調器３１０と、に送信する。さらに、例示的実施形態において、離調負荷信号は、物体が（図２に示した）電磁場２２４に誘導した負荷を示す周波数（以下、「負荷周波数」と称する）、１つまたは複数の雑音周波数、および／または、放射源２０６によって受信可能ないずれか他の周波数などの複数の周波数成分を含むことが可能である。
【００２２】
例示的実施形態において、ＰＬＬ３０８は離調負荷信号の一次周波数を検出および／または抽出し、かつ、一次離調負荷信号周波数を示す信号（以下、「一次周波数信号」と称する）をＦ−Ｖ変換器３０６と、信号復調器３１０と、に送信する。本明細書で使用されているように、用語「一次周波数」は、１つの信号内で他のいずれの周波数よりも振幅および／または電力が大きい周波数を指す。例示的実施形態において、一次周波数は負荷周波数に等しいか、または、ほぼ等しい。さらに、例示的実施形態において、ＰＬＬ３０８は、ＰＬＬ３０８が放射源２０６の共鳴周波数シフトを検出し、一次周波数信号に組み込むように、一次周波数信号を「追跡」する。
【００２３】
例示的実施形態において、Ｆ−Ｖ変換器３０６は一次周波数信号をこれに比例した電圧信号に変換し、電圧制御発振器３０４に通電するためにこの電圧信号を電圧源スイッチ３０２に送信する。さらに、例示的実施形態において、Ｆ−Ｖ変換器３０６が電圧信号を電圧源スイッチ３０２に送信した後、電圧源３００は電力消費を低減するために通電停止され、電圧制御発振器３０４はＦ−Ｖ変換器３０６からの電圧信号のみによって通電される。このため、一次周波数信号は、放射源周波数の閉ループ制御を維持するために電圧制御発振器３０４を介して放射源２０６に通電するためにフィードバックされる。
【００２４】
例示的実施形態において、信号復調器３１０は、ＰＬＬ３０８から受信した一次周波数信号に同期した離調負荷信号を復調する。すなわち、信号復調器３１０は、一次周波数における離調負荷信号のピーク振幅および／または振幅包絡線を抽出および／または検出するために、ＰＬＬ３０８から受信した一次周波数信号を使用する。代替として、信号復調器３１０は、一次周波数に等しくない、かつ／または、一次周波数を中心とした規定の周波数帯内の周波数に等しくない雑音などの信号周波数をフィルタリングまたはその他で除去することによって、一次周波数信号にほぼ等しい周波数におけるピーク振幅を検出する。このため、例示的実施形態において、信号復調器３１０は、一次周波数の電力レベルが正確に決定できるように、一次周波数における離調負荷信号（以下、「復調負荷信号」と称する）の振幅の検出および／または測定を促進する。
【００２５】
さらに、信号復調器３１０は復調負荷信号を示す信号を電力算出器３１２に送信する。例示的実施形態において、電力算出器３１２は、復調負荷信号が含む電力の量を測定および／または数量化し、測定および／または数量化した電力量を示す信号を減算器２２０に送信する。例示的実施形態において、減算器２２０は、復調負荷信号の電力を、送信されて来たマイクロ波信号の電力と比較し、上記にさらに完全に説明したように比較に基づいて近接度測定値を生成する。代替実施形態において、電力算出器３１２は、ピーク検出器、二乗平均（ＲＭＳ）検出器、位相検出器、共鳴幅検出器、さらに／または、復調負荷信号の電圧および／あるいは電流の振幅などの復調負荷信号の振幅、ならびに／もしくは、一次周波数における復調負荷信号の位相を測定する他のいずれの検出器も含むことが可能であるか、または、これらによって代替可能である。このような実施形態において、（図２に示した）送信信号検出器２１２は、送信されて来たマイクロ波信号の振幅および／または位相を測定し、減算器２２０は、放射源２０６までの物体の近接度を測定するうえで使用するために、送信されて来たマイクロ波信号の振幅および／または位相を復調負荷信号の振幅および／または位相と比較する。
【００２６】
本明細書に説明したように、センサ組立体１１０は、放射源までの物体の近接度を示す放射源負荷信号から雑音および／または他の不要な周波数成分を除去することによって、従来技術の短所を克服している。知られているマイクロ波センサに対して、センサ組立体１１０は、放射源から受信した離調負荷信号の一次周波数の振幅を検出し、一次周波数のみにおいて離調負荷信号が含む電力の量を算出する。このため、電力の算出は他の不要な周波数を含くんでいない。さらに、近接度測定値は電力の算出に基づいて算出される。したがって、センサ組立体１１０は、従来技術のセンサに比較して、さらに正確な近接度測定を可能にしている。
【００２７】
本システムおよび装置の技術的効果は、（ａ）少なくとも１つのマイクロ波信号の放射源までの送信、（ｂ）少なくとも１つのマイクロ波信号からの電磁場の生成、（ｃ）電磁場の乱れを示す負荷信号の生成、（ｄ）負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力のうちの少なくとも１つの算出、および（ｅ）負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力のうちの少なくとも１つに基づく放射源までの機械構成部品の近接度の算出、のうちの少なくとも１つを含む。
【００２８】
説明した実施形態は、機械の構成部品などの物体の近接度を測定するうえで使用するための効率的かつ費用対効果の大きいセンサ組立体を提供する。このセンサ組立体は、電磁場を生成するために、マイクロ波信号を使用して放射源に通電する。機械の構成部品を電磁場内に配置すると、放射源に負荷が誘導される。放射源の負荷を示す信号を信号処理デバイスに送信する。不要な周波数成分を信号から除去し、信号が含む電力の量を算出する。さらに、センサ組立体は、放射源から受信した負荷信号が含む電力の量と、放射源に送信したマイクロ波信号が含む電力の量と、に基づいて構成部品の近接度を算出する。これにより、本明細書に説明したセンサ組立体は、安定かつ確実な近接度測定を容易にする。
【００２９】
センサ組立体およびセンサを基準とした機械構成部品の近接度を測定するための方法の例示的実施形態を上記に詳細に説明した。これらの方法およびセンサ組立体は本明細書に説明した具体的な実施形態には限定しないが、むしろ、センサ組立体の各構成部品および／または方法の各ステップは、本明細書に説明した他の構成部品および／またはステップから独立かつ分離して使用可能である。例えば、センサ組立体は他の測定のシステムおよび方法と組み合わせても使用可能であり、かつ、本明細書に説明した電力システムのみを伴った実施に限定もしない。むしろ、例示的実施形態は、多くの他の測定および／またはモニタの用途に関して実施および利用が可能である。
【００３０】
本発明の様々な実施形態の具体的な特徴は、一部の図面に示され、他の図面に示されていないことがあるが、これは便宜的なものである。本発明の原理によれば、一図面のどの特徴も、任意の他の図面のどの特徴とも組み合わせて参照および／または特許請求可能である。
【００３１】
本書では、最良の形態を含めて本発明を開示するために、また任意のデバイスまたはシステムを作成および使用すること、ならびに、任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、当業者による本発明の実施を可能にするためにも、例を使用している。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲によって規定されており、かつ、当業者が考えつく他の例も含むことが可能である。そのような他の例が特許請求の範囲の文字通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または、特許請求の範囲の文字通りの文言とほとんど差のない均等な構造要素を含む場合、そのような他の例は特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３２】
１００ 電力システム
１０２ 機械
１０４ 駆動軸
１０６ 負荷
１０８ 支持構造体
１１０ センサ組立体
１１２ 診断システム
２００ 信号処理デバイス
２０２ プローブ
２０４ データ用ダクト
２０６ 放射源
２０８ プローブ筐体
２１０ 指向性結合デバイス
２１２ 送信信号検出器
２１４ 受信信号検出器
２１６ 信号状態調整デバイス
２１８ 信号ジェネレータ
２２０ 減算器
２２２ 線形化器
２２４ 電磁場
２２６ 距離
３００ 電圧源
３０２ 電圧源スイッチ
３０４ 電圧制御発振器
３０６ 周波数電圧変換器
３０８ 位相同期ループ
３１０ 信号復調器
３１２ 電力算出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力システム全般に関し、より具体的にはセンサ組立体、およびセンサを基準とした機械構成部品の近接度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
知られている機械では、動作中に振動および／または他の異常な挙動を示すことがある。１つまたは複数のセンサを使用し、このような挙動を測定および／またはモニタし、例えば、機械の駆動軸で生じている振動の量、機械の駆動軸の回転速度、および／または、動作中の機械もしくはモータのいずれか他の適した動作の特徴を決定することができる。このようなセンサは複数のモニタを含む機械モニタシステムにしばしば結合される。このモニタシステムは１個または複数のセンサから測定値を示す信号を受信し、少なくとも１つの処理ステップをその信号に対して実行し、かつ、ユーザに対して測定値を表示する診断プラットフォームに修正信号を送信する。
【０００３】
少なくとも一部の知られているセンサは、物体をモニタする際、アンテナから受信した信号が含む電力の量を検出および／または決定するために１つまたは複数の電力検出デバイスを使用している。しかし、知られているアンテナは、モニタしている物体以外の複数の信号発生源から複数の周波数を受信可能である。この電力検出デバイスは、モニタしている物体に伴う周波数を他の発生源から受信した周波数から区別できないことがある。このため、知られている電力検出デバイスは、モニタしている物体に伴う１つまたは複数の周波数に含まれる電力量だけを単に決定するのではなく、上記の複数の周波数が含む電力量をも決定することがあり望ましくない。このため、不正確な電力測定に基づいた近接度測定は、同じく不正確なものとなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２１１３３４号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、マイクロ波センサ組立体を提供し、この組立体は少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータと、この信号ジェネレータに結合された放射源と、を含む。この放射源はこの少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が電磁場内に配置されたとき、この放射源は離調する。マイクロ波センサ組立体は、放射源と信号ジェネレータとに結合された検出器も含む。検出器は、放射源までの物体の近接度を測定するうえで使用するために、負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成されている。
【０００６】
他の実施形態では、電力システムを提供し、このシステムは、少なくとも１つの構成部品を含む機械と、この少なくとも１つの構成部品に近接して配置されたマイクロ波センサ組立体と、を含む。マイクロ波センサ組立体は、少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータと、この信号ジェネレータに結合された放射源と、を含む。この放射源は、この少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が電磁場内に配置されたとき、この放射源は離調する。マイクロ波センサ組立体は、放射源と、信号ジェネレータと、に結合された検出器も含む。検出器は、少なくとも１つの構成部品の放射源までの近接度を測定するうえで使用するために、負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成されている。
【０００７】
さらに他の実施形態では、機械構成部品の近接度を測定する方法を提供する。この方法は、少なくとも１つのマイクロ波信号を放射源に送信する段階と、この少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成する段階と、を含む。電磁場の乱れを示す負荷信号が生成される。この負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つが算出される。算出した負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つに基づいて機械構成部品の放射源までの近接度が算出される。
【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。
【図２】図１に示す電力システムとともに使用可能な例示的センサ組立体のブロック図。
【図３】図２に示す例示的センサ組立体の部分ブロック図。
【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は風力タービン、水力発電タービン、ガスタービン、または、圧縮機であってよいが、それらのみには限定されない。代替として、機械１０２は電力システムで使用している他のいずれの機械であってもよい。例示的実施形態では、発電機などの負荷１０６に結合された駆動軸１０４を機械１０２が回転させている。
【００１０】
例示的実施形態において、駆動軸１０４は、機械１０２および／または負荷１０６内に収納された（図示しない）１つまたは複数の軸受が少なくとも部分的に支持している。代替として、または、加えて、これらの軸受はギヤボックスなどの分離支持構造体１０８内に、もしくは、本明細書に説明している通りに電力システム１００が機能することを可能にする他のいずれの構造体または構成部品内にも収納可能である。
【００１１】
この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、および／または、本明細書に説明している通りにシステム１００が機能することを可能にする電力システム１００の他のいずれの構成部品の少なくとも１つの動作状態を測定および／またはモニタする少なくとも１つのセンサ組立体１１０を含む。より具体的には、この例示的実施形態では、センサ組立体１１０が、駆動軸１０４とセンサ組立体１１０との間で規定された（図１には示していない）距離を測定および／またはモニタするために、駆動軸１０４に対して非常に近接して配置された近接度センサ組立体１１０となっている。さらに、例示的実施形態では、センサ組立体１１０が、センサ組立体１１０についての電力システム１００の構成部品の近接度を測定するためにマイクロ波信号を使用する。本明細書で使用しているように、用語「マイクロ波」は、約３００メガヘルツ（ＭＨｚ）と約３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）との間の１つまたは複数の周波数を有する信号を受信および／または送信する信号または成分を指す。代替として、センサ組立体１１０は、電力システム１００の他のいずれの構成部品も測定および／もしくはモニタすることが可能であり、かつ／または、本明細書に説明している通りに電力システム１００が機能することを可能にする他のいずれのセンサもしくはトランスデューサ組立体であってもよい。例示的実施形態において、各センサ組立体１１０は電力システム１００内のいずれの場所にも配置されている。さらに、例示的実施形態において、少なくとも１つのセンサ組立体１１０は、センサ組立体１１０によって生成された１つまたは複数の信号を処理および／または解析するうえで使用するための診断システム１１２に結合される。
【００１２】
動作中、例示的実施形態では、機械１０２の動作が、駆動軸１０４などの電力システム１００の１つまたは複数の構成部品の位置を、少なくとも１つのセンサ組立体１１０に関して変えることがある。例えば、各構成部品に対して振動が誘発されることがあり、かつ／または、各構成部品が電力システム１００内の動作温度が変化するに従って膨張または収縮することがある。例示的実施形態において、センサ組立体１１０は、各センサ組立体１１０を基準として構成部品の近接度および／または位置を測定および／またはモニタし、かつ、構成部品の測定された近接度および／または位置を示す信号（以下、「近接度測定信号」と称する）を、処理および／または解析するために診断システム１１２に送信する。
【００１３】
図２は（図１に示した）電力システム１００とともに使用可能な例示的センサ組立体１１０の概略図である。例示的実施形態において、センサ組立体１１０は、信号処理デバイス２００と、データ用ダクト２０４を介して信号処理デバイス２００に結合されたプローブ２０２と、を含む。さらに、例示的実施形態において、プローブ２０２は、プローブ筐体２０８に結合されかつ／またはその内部に配置された放射源２０６を含む。より具体的には、例示的実施形態では、プローブ２０２がマイクロ波放射源２０６を含むマイクロ波プローブ２０２となっている。このため、例示的実施形態では、放射源２０６がマイクロ波周波数範囲内の少なくとも１つの共鳴周波数を有している。
【００１４】
例示的実施形態において、信号処理デバイス２００は送信信号検出器２１２と、受信信号検出器２１４と、信号状態調整デバイス２１６と、に結合された指向性結合デバイス２１０を含む。さらに、例示的実施形態において、信号状態調整デバイス２１６は信号ジェネレータ２１８と、減算器２２０と、線形化器２２２と、を含む。放射源２０６を介してマイクロ波信号を送信したとき、放射源２０６は電磁場２２４を放射する。
【００１５】
動作中、例示的実施形態において、信号ジェネレータ２１８は放射源２０６の共鳴周波数と等しいか、または、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」と称する）を生成する。信号ジェネレータ２１８は指向性結合デバイス２１０にマイクロ波信号を送信する。指向性結合デバイス２１０はマイクロ波信号を送信信号検出器２１２と、放射源２０６と、に送信する。放射源２０６を介してマイクロ波信号を送信したとき、放射源２０６から、かつ、プローブ筐体２０８の外に電磁場２２４が放射される。（図１に示した）機械１０２および／または電力システム１００の駆動軸１０４または他の構成部品などの物体が電磁場２２４に進入、かつ／または、電磁場２２４内での相対位置を変えた場合、その物体と場２２４との間には電磁結合が生じることがある。より具体的には、電磁場２２４内の物体の存在および／またはその物体の動きが電磁場２２４を乱すことがある。これは、例えば、電磁場２２４の少なくとも一部を電流および／または電荷として、物体に誘電的および／または容量的に結合させることが可能な物体内で誘導される誘導効果および／または容量効果によるものである。このような場合、放射源２０６は離調し（すなわち、放射源２０６の共鳴周波数が低下および／または変化し）、放射源２０６に負荷が誘導される。放射源２０６に誘導された負荷は、データ用ダクト２０４を介して指向性結合デバイス２１０に送信されたマイクロ波信号（以下、「離調負荷信号」と称する）の反射を引き起こす。例示的実施形態において、離調負荷信号は、マイクロ波信号の電力の振幅および／または位相よりも小さな電力の振幅および／またはこの信号の位相とは異なった位相を有する。さらに、例示的実施形態において、離調負荷信号の電力の振幅は物体の放射源２０６に対する近接度に依存する。指向性結合デバイス２１０は離調負荷信号を受信信号検出器２１４に送信する。
【００１６】
例示的実施形態において、受信信号検出器２１４は、離調負荷信号に基づく、かつ／または、この信号が含む電力の量を決定し、離調負荷信号電力を示す信号を信号状態調整デバイス２１６に送信する。さらに、送信信号検出器２１２は、マイクロ波信号に基づく、かつ／または、この信号が含む電力の量を決定し、マイクロ波信号電力を示す信号を信号状態調整デバイス２１６に送信する。例示的実施形態において、減算器２２０はマイクロ波信号電力および離調負荷信号電力を受信し、かつ、マイクロ波信号電力と離調負荷信号電力との間の差を算出する。減算器２２０は算出した差（以下、「電力差信号」と称する）を示す信号を線形化器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、電磁場２２４内の駆動軸１０４などの物体とプローブ２０２および／または放射源２０６との間で規定の距離２２６（すなわち、距離２２６は物体近接度として知られている）と、逆比例または指数比例などの比例関係にある。例えば、放射源２０６の幾何形状などの放射源２０６の特徴によっては、電力差信号の振幅が物体近接度に関して少なくとも部分的に非線形な関係を示してもよい。
【００１７】
例示的実施形態において、線形化器２２２は、電力差信号を、物体近接度と近接度測定信号の振幅との間のほぼ線形な関係を示す電圧出力信号（すなわち、「近接度測定信号」）に変換する。さらに、例示的実施形態において、線形化器２２２は、近接度測定信号を、診断システム１１２内での処理および／または解析に適した換算係数とともに（図１に示した）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「ミリメートル当たりボルト」の換算係数を有する。代替として、近接度測定信号は、本明細書に説明する通りに診断システム１１２および／または電力システム１００が機能することを可能にする他のいずれの換算係数も有することが可能である。
【００１８】
図３は、例示的信号ジェネレータ２１８と、例示的受信信号検出器２１４と、を含むセンサ組立体１１０の部分ブロック図である。例示的実施形態において、信号ジェネレータ２１８は、電圧源スイッチ３０２に結合された電圧源３００を含む。電圧源スイッチ３０２は、電圧制御発振器３０４と、周波数電圧（Ｆ−Ｖ）変換器３０６に結合される。さらに、例示的実施形態において、電圧制御発振器３０４は指向性結合デバイス２１０を介して放射源２０６に結合され、位相同期ループ（ＰＬＬ）３０８は指向性結合デバイス２１０と、Ｆ−Ｖ変換器３０６と、に結合される。
【００１９】
例示的実施形態において、受信信号検出器２１４は、互いに結合される信号復調器３１０および電力算出器３１２を含む。さらに、信号復調器３１０は、指向性結合デバイス２１０を介して放射源２０６に、およびＰＬＬ３０８に結合される。例示的実施形態において、電力算出器３１２は、減算器２２０に結合される。
【００２０】
例示的実施形態において、動作中、電圧源３００は規定の振幅を有した第１の電圧信号を電圧源スイッチ３０２に送信する。電圧源スイッチ３０２は電圧源３００から第１の電圧信号を、およびＦ−Ｖ変換器３０６から第２の電圧信号を受信し、かつ、以下にさらに詳細に説明するように電圧制御発振器３０４に第１の電圧信号または第２の電圧信号を選択的に送信する。より具体的には、例示的実施形態において、電圧源３００からの第１の電圧信号は、信号ジェネレータ２１８および／またはセンサ組立体１１０の動作を開始するために使用されている。このため、電圧源スイッチ３０２は、センサ組立体１１０の起動中に、電圧源３００からの第１の電圧信号を電圧制御発振器３０４に送信する。Ｆ−Ｖ変換器３０６が第２の電圧信号を出力した後、電圧源スイッチ３０２は、Ｆ−Ｖ変換器３０６からの第２の電圧信号を電圧制御発振器３０４に送信する。さらに、Ｆ−Ｖ変換器３０６が第２の電圧信号を電圧源スイッチ３０２に出力した後、Ｆ−Ｖ変換器３０６のみが電圧信号を電圧源スイッチ３０２と、電圧制御発振器３０４と、に供給するように電圧源３００は動作不能および／または通電停止にすることが可能である。
【００２１】
例示的実施形態において、電圧制御発振器３０４は、電圧源スイッチ３０２からの受信電圧信号に基づく、かつ／または、この信号に比例した周波数を有したマイクロ波信号を生成する。このため、電圧制御発振器３０４は所望の周波数のマイクロ波信号を放射源２０６に送信する。本明細書に説明しているように、放射源２０６はマイクロ波信号を受信し、本明細書にさらに完全に説明するように、（図２に示した）電磁場２２４に干渉している物体に応じて、離調負荷信号が指向性結合デバイス２１０に送信される。指向性結合デバイス２１０は離調負荷信号をＰＬＬ３０８と、信号復調器３１０と、に送信する。さらに、例示的実施形態において、離調負荷信号は、物体が（図２に示した）電磁場２２４に誘導した負荷を示す周波数（以下、「負荷周波数」と称する）、１つまたは複数の雑音周波数、および／または、放射源２０６によって受信可能ないずれか他の周波数などの複数の周波数成分を含むことが可能である。
【００２２】
例示的実施形態において、ＰＬＬ３０８は離調負荷信号の一次周波数を検出および／または抽出し、かつ、一次離調負荷信号周波数を示す信号（以下、「一次周波数信号」と称する）をＦ−Ｖ変換器３０６と、信号復調器３１０と、に送信する。本明細書で使用されているように、用語「一次周波数」は、１つの信号内で他のいずれの周波数よりも振幅および／または電力が大きい周波数を指す。例示的実施形態において、一次周波数は負荷周波数に等しいか、または、ほぼ等しい。さらに、例示的実施形態において、ＰＬＬ３０８は、ＰＬＬ３０８が放射源２０６の共鳴周波数シフトを検出し、一次周波数信号に組み込むように、一次周波数信号を「追跡」する。
【００２３】
例示的実施形態において、Ｆ−Ｖ変換器３０６は一次周波数信号をこれに比例した電圧信号に変換し、電圧制御発振器３０４に通電するためにこの電圧信号を電圧源スイッチ３０２に送信する。さらに、例示的実施形態において、Ｆ−Ｖ変換器３０６が電圧信号を電圧源スイッチ３０２に送信した後、電圧源３００は電力消費を低減するために通電停止され、電圧制御発振器３０４はＦ−Ｖ変換器３０６からの電圧信号のみによって通電される。このため、一次周波数信号は、放射源周波数の閉ループ制御を維持するために電圧制御発振器３０４を介して放射源２０６に通電するためにフィードバックされる。
【００２４】
例示的実施形態において、信号復調器３１０は、ＰＬＬ３０８から受信した一次周波数信号に同期した離調負荷信号を復調する。すなわち、信号復調器３１０は、一次周波数における離調負荷信号のピーク振幅および／または振幅包絡線を抽出および／または検出するために、ＰＬＬ３０８から受信した一次周波数信号を使用する。代替として、信号復調器３１０は、一次周波数に等しくない、かつ／または、一次周波数を中心とした規定の周波数帯内の周波数に等しくない雑音などの信号周波数をフィルタリングまたはその他で除去することによって、一次周波数信号にほぼ等しい周波数におけるピーク振幅を検出する。このため、例示的実施形態において、信号復調器３１０は、一次周波数の電力レベルが正確に決定できるように、一次周波数における離調負荷信号（以下、「復調負荷信号」と称する）の振幅の検出および／または測定を促進する。
【００２５】
さらに、信号復調器３１０は復調負荷信号を示す信号を電力算出器３１２に送信する。例示的実施形態において、電力算出器３１２は、復調負荷信号が含む電力の量を測定および／または数量化し、測定および／または数量化した電力量を示す信号を減算器２２０に送信する。例示的実施形態において、減算器２２０は、復調負荷信号の電力を、送信されて来たマイクロ波信号の電力と比較し、上記にさらに完全に説明したように比較に基づいて近接度測定値を生成する。代替実施形態において、電力算出器３１２は、ピーク検出器、二乗平均（ＲＭＳ）検出器、位相検出器、共鳴幅検出器、さらに／または、復調負荷信号の電圧および／あるいは電流の振幅などの復調負荷信号の振幅、ならびに／もしくは、一次周波数における復調負荷信号の位相を測定する他のいずれの検出器も含むことが可能であるか、または、これらによって代替可能である。このような実施形態において、（図２に示した）送信信号検出器２１２は、送信されて来たマイクロ波信号の振幅および／または位相を測定し、減算器２２０は、放射源２０６までの物体の近接度を測定するうえで使用するために、送信されて来たマイクロ波信号の振幅および／または位相を復調負荷信号の振幅および／または位相と比較する。
【００２６】
本明細書に説明したように、センサ組立体１１０は、放射源までの物体の近接度を示す放射源負荷信号から雑音および／または他の不要な周波数成分を除去することによって、従来技術の短所を克服している。知られているマイクロ波センサに対して、センサ組立体１１０は、放射源から受信した離調負荷信号の一次周波数の振幅を検出し、一次周波数のみにおいて離調負荷信号が含む電力の量を算出する。このため、電力の算出は他の不要な周波数を含くんでいない。さらに、近接度測定値は電力の算出に基づいて算出される。したがって、センサ組立体１１０は、従来技術のセンサに比較して、さらに正確な近接度測定を可能にしている。
【００２７】
本システムおよび装置の技術的効果は、（ａ）少なくとも１つのマイクロ波信号の放射源までの送信、（ｂ）少なくとも１つのマイクロ波信号からの電磁場の生成、（ｃ）電磁場の乱れを示す負荷信号の生成、（ｄ）負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力のうちの少なくとも１つの算出、および（ｅ）負荷信号の一次周波数における負荷信号の振幅、位相、および電力のうちの少なくとも１つに基づく放射源までの機械構成部品の近接度の算出、のうちの少なくとも１つを含む。
【００２８】
説明した実施形態は、機械の構成部品などの物体の近接度を測定するうえで使用するための効率的かつ費用対効果の大きいセンサ組立体を提供する。このセンサ組立体は、電磁場を生成するために、マイクロ波信号を使用して放射源に通電する。機械の構成部品を電磁場内に配置すると、放射源に負荷が誘導される。放射源の負荷を示す信号を信号処理デバイスに送信する。不要な周波数成分を信号から除去し、信号が含む電力の量を算出する。さらに、センサ組立体は、放射源から受信した負荷信号が含む電力の量と、放射源に送信したマイクロ波信号が含む電力の量と、に基づいて構成部品の近接度を算出する。これにより、本明細書に説明したセンサ組立体は、安定かつ確実な近接度測定を容易にする。
【００２９】
センサ組立体およびセンサを基準とした機械構成部品の近接度を測定するための方法の例示的実施形態を上記に詳細に説明した。これらの方法およびセンサ組立体は本明細書に説明した具体的な実施形態には限定しないが、むしろ、センサ組立体の各構成部品および／または方法の各ステップは、本明細書に説明した他の構成部品および／またはステップから独立かつ分離して使用可能である。例えば、センサ組立体は他の測定のシステムおよび方法と組み合わせても使用可能であり、かつ、本明細書に説明した電力システムのみを伴った実施に限定もしない。むしろ、例示的実施形態は、多くの他の測定および／またはモニタの用途に関して実施および利用が可能である。
【００３０】
本発明の様々な実施形態の具体的な特徴は、一部の図面に示され、他の図面に示されていないことがあるが、これは便宜的なものである。本発明の原理によれば、一図面のどの特徴も、任意の他の図面のどの特徴とも組み合わせて参照および／または特許請求可能である。
【００３１】
本書では、最良の形態を含めて本発明を開示するために、また任意のデバイスまたはシステムを作成および使用すること、ならびに、任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、当業者による本発明の実施を可能にするためにも、例を使用している。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲によって規定されており、かつ、当業者が考えつく他の例も含むことが可能である。そのような他の例が特許請求の範囲の文字通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または、特許請求の範囲の文字通りの文言とほとんど差のない均等な構造要素を含む場合、そのような他の例は特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３２】
１００ 電力システム
１０２ 機械
１０４ 駆動軸
１０６ 負荷
１０８ 支持構造体
１１０ センサ組立体
１１２ 診断システム
２００ 信号処理デバイス
２０２ プローブ
２０４ データ用ダクト
２０６ 放射源
２０８ プローブ筐体
２１０ 指向性結合デバイス
２１２ 送信信号検出器
２１４ 受信信号検出器
２１６ 信号状態調整デバイス
２１８ 信号ジェネレータ
２２０ 減算器
２２２ 線形化器
２２４ 電磁場
２２６ 距離
３００ 電圧源
３０２ 電圧源スイッチ
３０４ 電圧制御発振器
３０６ 周波数電圧変換器
３０８ 位相同期ループ
３１０ 信号復調器
３１２ 電力算出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータ（２１８）と、
前記信号ジェネレータに結合され、前記少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が電磁場内に配置されたとき離調する放射源（２０６）と、
前記放射源および前記信号ジェネレータに結合され、前記放射源までの物体の近接度を測定するうえで使用するために前記負荷信号の一次周波数における前記負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成された検出器（２１４）と
を備えたマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項２】
前記負荷信号を受信し、前記負荷信号の前記一次周波数にほぼ等しい負荷周波数信号を生成するように構成された位相同期ループ（３０８）をさらに備えた請求項１記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項３】
前記位相同期ループ（３０８）に結合され、前記負荷周波数信号を受信し、前記マイクロ波信号を生成するうえで使用するために前記負荷周波数信号を第１の電圧信号に変換するように構成された周波数電圧変換器（３０６）をさらに備えた請求項２記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項４】
第２の電圧信号を生成するように構成された電圧源（３００）と、
前記電圧源および前記周波数電圧変換器（３０６）に結合され、前記マイクロ波信号を生成するうえで使用するために前記第１の電圧信号および前記第２の電圧信号を選択的に送信する電圧源スイッチ（３０２）と
をさらに備えた請求項３記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項５】
前記周波数電圧変換器（３０６）が前記第１の電圧信号を前記電圧源スイッチ（３０２）に送信したとき、前記電圧源（３００）が通電停止となる請求項４記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項６】
信号復調器（３１０）が、前記負荷周波数信号を受信し、前記一次周波数における前記負荷信号のピーク振幅を決定する請求項２記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項７】
前記信号復調器（３１０）に結合された電力算出器（３１２）をさらに備え、前記電力算出器（３１２）が、
前記負荷信号のピーク振幅を示す信号を受信し、かつ、
前記放射源（２０６）までの前記物体の近接度を決定するうえで使用するために前記ピーク振幅信号が含む電力の量を算出するように構成された、請求項６記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項８】
少なくとも１つの構成部品（１０４）を備えた機械（１０２）と、
前記少なくとも１つの構成部品に近接して配置されたマイクロ波センサ組立体（１１０）とを備え、前記マイクロ波センサ組立体（１１０）が、
少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータ（２１８）と、
前記信号ジェネレータに結合され、前記少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が前記電磁場内に配置されたとき離調する放射源（２０６）と、
前記放射源および前記信号ジェネレータに結合され、前記放射源までの前記少なくとも１つの構成部品の近接度を測定するうえで使用するために前記負荷信号の一次周波数における前記負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成された検出器（２１４）と
を備えた、電力システム（１００）。
【請求項９】
前記負荷信号を受信し、前記負荷信号の前記一次周波数にほぼ等しい負荷周波数信号を生成するように構成された位相同期ループ（３０８）をさらに備えた請求項８記載の電力システム（１００）。
【請求項１０】
前記位相同期ループ（３０８）に結合され、前記負荷周波数信号を受信し、前記マイクロ波信号を生成するうえで使用するために前記負荷周波数信号を第１の電圧信号に変換するように構成された周波数電圧変換器（３０６）をさらに備えた請求項９記載の電力システム（１００）。
【請求項１】
少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータ（２１８）と、
前記信号ジェネレータに結合され、前記少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が電磁場内に配置されたとき離調する放射源（２０６）と、
前記放射源および前記信号ジェネレータに結合され、前記放射源までの物体の近接度を測定するうえで使用するために前記負荷信号の一次周波数における前記負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成された検出器（２１４）と
を備えたマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項２】
前記負荷信号を受信し、前記負荷信号の前記一次周波数にほぼ等しい負荷周波数信号を生成するように構成された位相同期ループ（３０８）をさらに備えた請求項１記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項３】
前記位相同期ループ（３０８）に結合され、前記負荷周波数信号を受信し、前記マイクロ波信号を生成するうえで使用するために前記負荷周波数信号を第１の電圧信号に変換するように構成された周波数電圧変換器（３０６）をさらに備えた請求項２記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項４】
第２の電圧信号を生成するように構成された電圧源（３００）と、
前記電圧源および前記周波数電圧変換器（３０６）に結合され、前記マイクロ波信号を生成するうえで使用するために前記第１の電圧信号および前記第２の電圧信号を選択的に送信する電圧源スイッチ（３０２）と
をさらに備えた請求項３記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項５】
前記周波数電圧変換器（３０６）が前記第１の電圧信号を前記電圧源スイッチ（３０２）に送信したとき、前記電圧源（３００）が通電停止となる請求項４記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項６】
信号復調器（３１０）が、前記負荷周波数信号を受信し、前記一次周波数における前記負荷信号のピーク振幅を決定する請求項２記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項７】
前記信号復調器（３１０）に結合された電力算出器（３１２）をさらに備え、前記電力算出器（３１２）が、
前記負荷信号のピーク振幅を示す信号を受信し、かつ、
前記放射源（２０６）までの前記物体の近接度を決定するうえで使用するために前記ピーク振幅信号が含む電力の量を算出するように構成された、請求項６記載のマイクロ波センサ組立体（１１０）。
【請求項８】
少なくとも１つの構成部品（１０４）を備えた機械（１０２）と、
前記少なくとも１つの構成部品に近接して配置されたマイクロ波センサ組立体（１１０）とを備え、前記マイクロ波センサ組立体（１１０）が、
少なくとも１つのマイクロ波信号を生成するための信号ジェネレータ（２１８）と、
前記信号ジェネレータに結合され、前記少なくとも１つのマイクロ波信号から電磁場を生成するように構成され、負荷信号が生成されるように物体が前記電磁場内に配置されたとき離調する放射源（２０６）と、
前記放射源および前記信号ジェネレータに結合され、前記放射源までの前記少なくとも１つの構成部品の近接度を測定するうえで使用するために前記負荷信号の一次周波数における前記負荷信号の振幅、位相、および電力の少なくとも１つを算出するように構成された検出器（２１４）と
を備えた、電力システム（１００）。
【請求項９】
前記負荷信号を受信し、前記負荷信号の前記一次周波数にほぼ等しい負荷周波数信号を生成するように構成された位相同期ループ（３０８）をさらに備えた請求項８記載の電力システム（１００）。
【請求項１０】
前記位相同期ループ（３０８）に結合され、前記負荷周波数信号を受信し、前記マイクロ波信号を生成するうえで使用するために前記負荷周波数信号を第１の電圧信号に変換するように構成された周波数電圧変換器（３０６）をさらに備えた請求項９記載の電力システム（１００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１５４９１６（Ｐ２０１２−１５４９１６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２５１１７９（Ｐ２０１１−２５１１７９）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【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８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１１７９（Ｐ２０１１−２５１１７９）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【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）】
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