マイクロ波エミッタを使用して部品を監視する方法およびシステム
【課題】マイクロ波を利用し測定範囲を広げると共に、その高い周波数特性により、測定精度を上げる。
【解決手段】センサアセンブリ１１０を備え、センサアセンブリ１１０は、少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場２０９を発生させるマイクロ波エミッタ２０６を備える少なくとも１つのプローブ２０２であって、部品が少なくとも１つの電磁場と相互作用すると、マイクロ波エミッタに負荷が生じるプローブと、マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジット１１５であって、負荷を表す少なくとも１つの負荷信号が、マイクロ波エミッタからデータコンジット内に反射されるデータコンジットと、少なくとも１つの負荷信号を受信し、部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成された少なくとも１つの信号処理器２００とを備える、部品１０４の監視システム。
【解決手段】センサアセンブリ１１０を備え、センサアセンブリ１１０は、少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場２０９を発生させるマイクロ波エミッタ２０６を備える少なくとも１つのプローブ２０２であって、部品が少なくとも１つの電磁場と相互作用すると、マイクロ波エミッタに負荷が生じるプローブと、マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジット１１５であって、負荷を表す少なくとも１つの負荷信号が、マイクロ波エミッタからデータコンジット内に反射されるデータコンジットと、少なくとも１つの負荷信号を受信し、部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成された少なくとも１つの信号処理器２００とを備える、部品１０４の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、一般に監視システムに関し、より詳細には、マイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムなどの少なくとも一部の周知の機械は、時間とともに破損したり、摩耗したりすることがある１つまたは複数の部品を備える。例えば、周知のタービンは、ベアリング、ギア、および／またはロータブレードなど、時間とともに摩耗する部品を備える。摩耗した部品で動作を続けると、さらに他の部品の破損を引き起こす場合や、部品またはシステムの早期故障を招く場合がある。
【０００３】
機械内での部品の破損を検出するために、少なくとも一部の周知の機械の動作は、監視システムを用いて保守される。少なくとも一部の周知の監視システムは、センサを使用して、システムの少なくとも一部の部品の近接度測定を行う。近接度測定は、渦電流センサ、マグネチックピックアップセンサ、または容量センサを使用して行うことができる。しかし、このようなピックアップセンサの測定範囲は限られているので、ピックアップセンサが使用できる位置も限られてしまう場合がある。さらに、このようなピックアップセンサの周波数特性は、一般に低いので、センサの精度が限られてしまう場合がある。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、マイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する方法が提供される。この方法は、マイクロ波エミッタに少なくとも１つのマイクロ波信号を送信することを含む。マイクロ波エミッタによって、このマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場が生成される。さらに、この方法は、部品と電磁場の間の相互作用によって、マイクロ波エミッタに負荷を生じさせ、この負荷を表す少なくとも１つの離調された負荷信号を、マイクロ波エミッタからデータコンジット内へ反射させることを含む。この離調された負荷信号は、少なくとも１つの信号処理器によって受信される。次に、この信号処理器が、この負荷信号に基づいて、マイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する。この信号処理器によって、電気出力が生成される。
【０００５】
別の実施形態では、部品の監視システムが提供される。この監視システムは、センサアセンブリを備える。センサアセンブリは、マイクロ波エミッタを有する少なくとも１つのプローブを備える。このマイクロ波エミッタが、少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場を発生させ、部品がこの電磁場と相互作用したときに、マイクロ波エミッタに負荷が生じる。さらに、センサアセンブリは、マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジットを備え、負荷を表す少なくとも１つの離調された負荷信号が、マイクロ波エミッタからこのデータコンジット内に反射される。また、センサアセンブリは、少なくとも１つの信号処理器を備え、この信号処理器は、離調された負荷信号を受信し、部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成されている。
【０００６】
別の実施形態では、部品の監視システムが提供される。この監視システムは、センサアセンブリと、センサアセンブリに結合された診断システムとを備える。センサアセンブリは、マイクロ波エミッタを有する少なくとも１つのプローブを備える。このマイクロ波エミッタが、少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場を発生させ、部品がこの電磁場と相互作用したときに、マイクロ波エミッタに負荷が生じる。さらに、センサアセンブリは、マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジットを備え、負荷を表す少なくとも１つの離調された負荷信号が、マイクロ波エミッタからこのデータコンジット内に反射される。また、センサアセンブリは、少なくとも１つの信号処理器を備え、この信号処理器は、離調された負荷信号を受信し、部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的な動力システムの構成図である。
【図２】図１に示す動力システムで使用することができる例示的なセンサアセンブリの構成図である。
【図３】図１に示す動力システムで使用することができる例示的な診断システムの構成図である。
【図４】図１に示す動力システムで使用することができる例示的な表示器の構成図である。
【図５】図１に示す動力システムで使用することができるマイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書に記載される例示的な方法、装置、およびシステムによって、周知の部品監視システムに付随する少なくともいくつかの欠点が解消される。特に、本明細書に記載される実施形態では、マイクロ波エミッタを使用して近接度測定を行う監視システムが提供される。周知の監視システムで使用される周知の渦電流センサ、マグネチックピックアップセンサ、または容量センサに比べて、マイクロ波エミッタは、より広い測定範囲と、より高い周波数特性を提供する。
【０００９】
図１は、これらに限定はされないが、風力タービン、水力発電タービン、ガスタービン、および／またはコンプレッサなどの機械１０２を備える例示的な動力システム１００を示す。例示的な実施形態では、機械１０２は、発電機などの負荷１０６に結合されたドライブシャフト１０４を回転させる。本明細書で使用される「結合」という用語は、２つの部品が直接的に機械的および／または電気的に接続されることを限定するものではなく、複数の部品が間接的に機械的および／または電気的に接続されることも含み得るということに留意されたい。
【００１０】
例示的な実施形態では、ドライブシャフト１０４は、機械１０２内および／または負荷１０６内に収容された１つまた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。あるいは、またはさらには、ベアリングは、ギヤボックスなどの別個の支持構造体１０８内、または、動力システム１００が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の他の構造体内に収容されてもよい。
【００１１】
例示的な実施形態では、動力システム１００は監視システム１０９を備え、この監視システム１０９は、機械１０２、ドライブシャフト１０４、負荷１０６の少なくとも１つの動作状態、および／または動力システム１００が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の他の部品の少なくとも１つの動作状態を、測定および／または監視する少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０を備える。より具体的には、例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、近接度センサアセンブリ１１０であり、ドライブシャフト１０４とセンサアセンブリ１１０の間の距離（図１には示さない）の測定および／または監視に使用するために、ドライブシャフト１０４に極めて接近させて配置される。さらに、例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、センサアセンブリ１１０に対する動力システム１００の部品の静的近接度および／または振動近接度などの近接度を測定するために、１つまたは複数のマイクロ波信号を使用する。本明細書で使用される「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）の間の周波数を有する信号、または、そのような信号を受信および／または送信する部品に対して使用される。あるいは、センサアセンブリ１１０を、動力システム１００の任意の他の部品を測定および／または監視するために使用し、および／または監視システム１０９が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の他のセンサアセンブリまたは変換器アセンブリとすることができる。
【００１２】
例示的な実施形態では、それぞれのセンサアセンブリ１１０は、動力システム１００内の任意の相対的位置に配置される。さらに、例示的な実施形態では、監視システム１０９は、１つまたは複数のセンサアセンブリ１１０に結合された診断システム１１２を備える。診断システム１１２は、センサアセンブリ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／または分析する。本明細書で使用される「処理」という用語は、信号の少なくとも１つの特性を調整、フィルタリング、バッファリング、および／または、変化させる動作を行うことを示す。より具体的には、例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、データコンジット１１３またはデータコンジット１１５を介して診断システム１１２に結合される。あるいは、センサアセンブリ１１０は、診断システム１１２にワイヤレスに結合されてもよい。
【００１３】
診断システム１１２は、センサアセンブリ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／または分析すると、次いで、処理済みの信号を、表示器１１６に送信する。この表示器１１６も、監視システム１０９に含まれる。表示器１１６は、データコンジット１１８を介して、診断システム１１２に結合される。より具体的には、例示的な実施形態では、データコンジット１１８を介して表示器１１６に信号が送信されて、ユーザに向けて表示または出力される。あるいは、表示器１１６は、診断システム１１２にワイヤレスに結合されてもよい。
【００１４】
例示的な実施形態では、動作中に、摩耗、破損、または振動によって、例えば、ドライブシャフト１０４などの動力システム１００の１つまたは複数の部品は、１つまたは複数のセンサアセンブリ１１０に対する位置が変化する場合がある。例えば、部品に振動が生じたり、および／または、動力システム１００内の動作温度が変化するにつれて、部品が膨張または収縮したりする場合がある。例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、静的近接度および／または振動近接度などの近接度、および／またはセンサアセンブリ１１０に対する部品の相対的位置を測定および／または監視し、測定された近接度および／または部品の相対的位置を表す信号（以下「近接度測定信号」と呼ぶ）を、処理および／または分析するために、診断システム１１２に送信する。
【００１５】
診断システム１１２が、近接度測定信号を処理および／または分析すると、次いで、この近接度測定信号が表示器１１６に送信されて、ユーザに向けて表示または出力される。例示的な実施形態では、表示器１１６は、近接度測定値の表示を、グラフまたはテキストによって提供する。表示器１１６は、波形、アラート、アラーム、シャットダウン、チャートおよび／またはグラフなどの、さまざまな形による信号表示を提供することができる。
【００１６】
図２は、動力システム１００（図１に示す）で使用することができるセンサアセンブリ１１０の概略図である。例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、信号処理器２００と、データコンジット２０４を介して信号処理器２００に結合されたプローブ２０２とを備える。あるいは、プローブ２０２は、信号処理器２００にワイヤレスに結合されてもよい。
【００１７】
さらに、例示的な実施形態では、プローブ２０２は、エミッタ２０６を備える。このエミッタ２０６は、プローブハウジング２０８に結合され、および／またはプローブハウジング２０８内に配置され、電磁場２０９を発生させる。エミッタ２０６は、データコンジット２０４を介して信号処理器２００に結合される。あるいは、エミッタ２０６は、信号処理器２００にワイヤレスに結合されてもよい。より具体的には、例示的な実施形態では、プローブ２０２は、マイクロ波エミッタ２０６を備えるマイクロ波プローブ２０２である。例示的な実施形態では、データコンジット２０４は、エミッタ２０６のインピーダンスと整合するインピーダンスを有する。あるいは、コンジット２０４は、動力システム１００全体にわたってインピーダンスが実質的に一定であることを可能にし、センサアセンブリ１１０と動力システム１００が本明細書に記載されるように機能することを可能にする、任意のインピーダンスを有することができる。
【００１８】
さらに、例示的な実施形態では、信号処理器２００は、送信電力検出器２１２、受信電力検出器２１４、および信号調整器２１６に結合される方向性結合器２１０を備える。さらに、例示的な実施形態では、信号調整器２１６は、信号発生器２１８、減算器２２０、および線形化器２２２を備える。
【００１９】
例示的な実施形態では、動作中に、信号発生器２１８が、エミッタ２０６の共振周波数と等しいおよび／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」と呼ぶ）を発生させる。信号発生器２１８は、マイクロ波信号を方向性結合器２１０に送信する。方向性結合器２１０は、マイクロ波信号を送信電力検出器２１２およびエミッタ２０６に送信する。マイクロ波信号が、エミッタ２０６を通って送信されると、エミッタ２０６からプローブハウジング２０８外に電磁場２０９が放射される。ドライブシャフト１０４、または機械１０２（図１に示す）および／または動力システム１００の別の部品などの物体が、電磁場２０９内に入り、および／または電磁場２０９内での相対的位置を変化させると、その物体と電磁場２０９の間に電磁結合を起こすことができる。より具体的には、物体内の誘導効果および／または容量効果が、電磁場２０９の少なくとも一部分を、電流または電荷として物体に誘導結合および／または容量結合させ得るため、電磁場２０９内に物体が存在し、および／または、このような物体が移動すると、電磁場２０９が乱れる。このような場合、エミッタ２０６は離調し（つまり、エミッタ２０６の共振周波数が、例えば低下および／または変化し）、エミッタ２０６に負荷が生じる。エミッタ２０６に負荷が生じると、マイクロ波信号の反射（以下「離調された負荷信号」と呼ぶ）が、データコンジット２０４を通って方向性結合器２１０に送信される。例示的な実施形態では、離調された負荷信号は、マイクロ波信号の電力振幅および／または位相に比べて、より小さな電力振幅および／または異なる位相を有する。さらに、例示的な実施形態では、離調された負荷信号の電力振幅は、エミッタ２０６への物体の近接度に依存する。方向性結合器２１０は、離調された負荷信号を受信電力検出器２１４に送信する。
【００２０】
例示的な実施形態では、受信電力検出器２１４は、歪み信号に含まれる電力量を測定し、測定された離調された負荷信号電力を表す信号を信号調整器２１６に送信する。さらに、送信電力検出器２１２は、マイクロ波信号に含まれる電力量を検出し、測定されたマイクロ波信号電力を表す信号を信号調整器２１６に送信する。例示的な実施形態では、減算器２２０が、測定されたマイクロ波信号電力と、測定された離調された負荷信号電力とを受信し、マイクロ波信号電力と離調された負荷信号電力の差分を算出する。減算器２２０は、算出された差分を表す信号（以下「電力差分信号」と呼ぶ）を線形化器２２２に送信する。例示的な実施形態では、電力差分信号の振幅は、電磁場２０９内のシャフト１０４などの物体とプローブ２０２の間に画定される距離２３０（つまり物体の近接度）に反比例または指数関数的に比例するなど、実質的に比例する。しかし、エミッタ２０６の形状や別の特性によれば、電力差分信号の振幅は、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できる。
【００２１】
例示的な実施形態では、線形化器２２２は、電力差分信号を、物体の近接度と近接度測定信号の振幅との間に実質的な線形関係を呈する電圧出力信号（つまり「近接度測定信号」）などの電気出力に変換する。さらに、例示的な実施形態では、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／または分析で使用可能な換算係数とともに、診断システム１１２（図１に示す）に送信する。線形化器２２２では、アナログ信号処理技術またはデジタル信号処理技術のどちらをも利用することができ、また、これら２つの技術の複合混合型を使用することもできる。例えば、例示的な実施形態では、近接度測定信号は、１ミリメートルあたりの電圧の換算係数を有する。あるいは、近接度測定信号は、診断システム１１２および／または動力システム１００が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の他の換算係数を有することができる。
【００２２】
図３は、システム１００（図１に示す）で使用することができる診断システム１１２の構成図である。例示的な実施形態では、診断システム１１２は、システムバックプレーン３０２を備える。さらに、例示的な実施形態では、１つまたは複数のセンサアセンブリ１１０（図１および図２に示す）が、システムバックプレーン３０２に結合されており、システムバックプレーン３０２が、データコンジット１１３またはデータコンジット１１５を介して、１つまたは複数のセンサアセンブリ１１０から信号を受信することができるようになっている。
【００２３】
さらに、例示的な実施形態では、診断システム１１２は、システムバックプレーン３０２に結合された電源３０４から電力を受信する。あるいは、診断システム１１２は、システム１１２が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の好適な電力源から電力を受信してもよい。
【００２４】
例示的な実施形態では、システムバックプレーン３０２は、ハウジング３０６内に配置され、複数の導体（図示せず）を備える診断システムバス（図示せず）を備える。より具体的には、例示的な実施形態では、システムバックプレーン３０２は、ハウジング３０６の後方部分３０８に面して、または隣接して配置され、また、ハウジング３０６の前方部分３１０は、外部環境に開口している。ハウジング３０６は、ハウジング３０６内に画定された空洞３１２を備え、この空洞３１２は、前方部分３１０と流体連通している。
【００２５】
診断システム１１２は、センサアセンブリ１１０から受信した少なくとも１つの信号を処理する少なくとも１つの監視モジュール３３６を備える。例示的な実施形態では、診断システム１１２は、２つの監視モジュール３３６を備える。あるいは、診断システム１１２は、システム１１２が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の個数の監視モジュール３３６を備えることができる。監視モジュール３３６は、ハウジング３０６の前方部分３１０に結合されており、少なくとも一部分がハウジング３０６内に配置される。このように、例示的な実施形態では、それぞれのセンサアセンブリ１１０からの信号は、システムバックプレーン３０２を通って監視モジュール３３６に送信される。さらに、少なくとも１つの信号は、異なる監視モジュール３３６間でも送信され得る。
【００２６】
例示的な実施形態では、診断システム１１２は、また、少なくとも１つのシステム監視モジュール３３８も備え、この監視モジュール３３８は、モジュール３３８の少なくとも一部分がハウジング３０６内にあるように、ハウジングの前方部分３１０に結合される。例示的な実施形態では、システム監視モジュール３３８は、監視モジュール３３６および／または診断システム１１２の他の部品から送信されるデータ信号および／またはステータス信号を受信する。システム監視モジュール３３８は、このデータ信号および／またはステータス信号を処理および／または分析し、この信号が、表示器１１６（図１に示す）に送信されて、ユーザに向けて表示または出力される。
【００２７】
動作中、センサアセンブリ１１０は、診断システム１１２に信号を送信する。より具体的には、線形化器２２２（図２に示す）が、近接度測定信号を、診断システム１１２内での処理および／または分析で使用可能な換算係数とともに、システムバックプレーン３０２に送信する。例示的な実施形態では、この信号は、システムバックプレーン３０２を通って監視モジュール３３６に送信され、さらに処理および／または分析される。次に、監視モジュール３３６が、処理済みのデータおよび／または信号を、さらに処理および／または分析するために、システム監視モジュール３３８に送信する。システム監視モジュール３３８は、処理済みの信号を、データコンジット１１８を介して表示器１１６に送信する。
【００２８】
図４は、動力システム１００（図１に示す）で使用することができる表示器１１６を示す。表示器１１６は、診断システム１１２（図１および図３に示す）に結合される。より具体的には、例示的な実施形態では、システム監視モジュール３３８（図３に示す）は、データコンジット１１８を介して表示器１１６に結合される。
【００２９】
例示的な実施形態では、表示器１１６は、近接度測定値の表示を、グラフまたはテキストによって提供する。このような表示は、波形、チャート、および／またはグラフの形でユーザに提供される。例えば、表示器１１６は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／または電子インクディスプレイなどのディスプレイアダプタ４０２を備える。また、表示器１１６を容量型タッチスクリーンディスプレイ、または他の好適な表示器１１６とすることもできる。
【００３０】
さらに、例示的な実施形態では、表示器１１６は、従来の方式で動作するキーパッド４０６を備える。ユーザは、接触キーパッド４０６によって、動力システム１００に可能な所望の機能を動作させることができる。例えば、ユーザは、接触キーパッド４０６によって、見たいと希望する所望の出力表示を入力することができる。
【００３１】
図５は、システム１００（図１に示す）などの動力システムで使用することができる、エミッタ２０６（図２に示す）などのマイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する、例示的な方法５００を示す流れ図である。例示的な実施形態では、少なくとも１つのマイクロ波信号が、マイクロ波エミッタ２０６に送信される（５０２）。マイクロ波エミッタ２０６によって、マイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場２０９（図２に示す）が生成される（５０４）。次に、ドライブシャフト１０４（図１に示す）などの機械部品と電磁場２０９の間の相互作用によって、マイクロ波エミッタ２０６に負荷が生じ（５０６）、この負荷を表す少なくとも１つの離調された負荷信号が、マイクロ波エミッタ２０６からデータコンジット２０４（図２に示す）内に反射される。
【００３２】
例示的な実施形態では、少なくとも１つの信号処理器２００（図２に示す）が、離調された負荷信号を受信する（５０８）。信号処理器２００は、この離調された負荷信号に基づいて、機械部品１０４のマイクロ波エミッタ２０６への近接度を算出する（５０９）。次に、信号処理器２００によって電気出力が生成される（５１０）。この電気出力は、診断システム１１２（図１および図３に示す）に送信される（５１２）。次に、この電気出力が、表示器１１６（図１および図４に示す）に送信されて（５１４）、ユーザに向けて表示または出力される。
【００３３】
前述した実施形態は、機械部品の近接度を測定するのに使用される効率的、また、費用効率的な監視システムを提供する。特に、本明細書に記載される実施形態では、マイクロ波エミッタを使用して近接度測定を行う監視システムが提供される。周知の監視システムで使用される周知の渦電流センサ、マグネチックピックアップセンサ、または容量センサに比べて、マイクロ波エミッタを利用したシステムは、より広い測定範囲と、より高い周波数特性を提供する。このように、機械の近接度を測定するためにマイクロ波エミッタを使用すると、測定範囲が実質的に拡大され、監視システムが使用される位置が実質的に限定されることがない。さらに、周知の渦電流センサまたはマグネチックピックアップセンサに比べて、マイクロ波エミッタは周波数特性が高いので、本明細書に記載される監視システムは、より正確な測定値を提供することができる。
【００３４】
マイクロ波エミッタに対する機械の近接度を測定する監視システムおよび方法の例示的な実施形態が、詳細に前述されている。この方法および監視システムは、本明細書に記載される具体的な実施形態に限定されるものではなく、むしろ、監視システムの部品および／または方法のステップは、本明細書に記載される他の部品および／またはステップとは別途、切り離して利用することができる。例えば、この監視システムは、他の測定システムや方法と組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載される動力システムによってのみ実行されるものに限定されない。むしろ、例示的な実施形態を、他の多くの測定用途および／または監視用途に関連付けて実施したり、利用したりすることが可能である。
【００３５】
本発明のさまざまな実施形態の具体的な特徴は、ある図面には示され、他の図面には示されていないかもしれないが、これは単に便宜上の理由からである。本発明の原理に従って、図面のすべての特徴が、他のすべての図面のすべての特徴と組み合わせて参照および／またはクレームされ得る。
【００３６】
本明細書では、最良の形態を含む本発明を開示するため、また、デバイスまたはシステムを作成および使用することと、組み込まれる方法を実行することを含む本発明を、当業者ならだれもが実施できるようにするために、例を用いている。本発明の特許請求の範囲は、請求項によって定義されており、当業者が思い付く他の例を含み得る。こうした他の例は、それらが本請求項の文字言語とは相違しない構成要素を有する場合、またはそれらが本請求項の文字言語とわずかな差異しか有さない等価な構成要素を含んでいる場合は、本特許請求の範囲の範囲内にあるものと考えられる。
【符号の説明】
【００３７】
１００ 動力システム
１０２ 機械
１０４ ドライブシャフト、機械部品
１０６ 負荷
１０８ 支持構造体
１０９ 監視システム
１１０ センサアセンブリ
１１２ 診断システム
１１３ データコンジット
１１５ データコンジット
１１６ 表示器
１１８ データコンジット
２００ 信号処理器
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
２０９ 電磁場
２１０ 方向性結合器
２１２ 送信電力検出器
２１４ 受信電力検出器
２１６ 信号調整器
２１８ 信号発生器
２２０ 減算器
２２２ 線形化器
２３０ 距離
３０２ システムバックプレーン
３０４ 電源
３０６ ハウジング
３０８ 後方部分
３１０ ハウジングの前方部分
３１２ 空洞
３３６ 監視モジュール
３３８ システム監視モジュール
４０２ ディスプレイアダプタ
４０６ 接触キーパッド
５００ マイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定するプロセス
５０２ マイクロ波信号をマイクロ波エミッタに送信
５０４ マイクロ波エミッタによってマイクロ波信号から電磁場を生成
５０６ マイクロ波エミッタへの負荷を発生
５０８ 離調された負荷信号を受信
５０９ マイクロ波エミッタへの機械部品の近接度を算出
５１０ 信号処理器によって電気出力を生成
５１２ 電気出力を診断システムに送信
５１４ 電気出力を表示器に送信
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、一般に監視システムに関し、より詳細には、マイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムなどの少なくとも一部の周知の機械は、時間とともに破損したり、摩耗したりすることがある１つまたは複数の部品を備える。例えば、周知のタービンは、ベアリング、ギア、および／またはロータブレードなど、時間とともに摩耗する部品を備える。摩耗した部品で動作を続けると、さらに他の部品の破損を引き起こす場合や、部品またはシステムの早期故障を招く場合がある。
【０００３】
機械内での部品の破損を検出するために、少なくとも一部の周知の機械の動作は、監視システムを用いて保守される。少なくとも一部の周知の監視システムは、センサを使用して、システムの少なくとも一部の部品の近接度測定を行う。近接度測定は、渦電流センサ、マグネチックピックアップセンサ、または容量センサを使用して行うことができる。しかし、このようなピックアップセンサの測定範囲は限られているので、ピックアップセンサが使用できる位置も限られてしまう場合がある。さらに、このようなピックアップセンサの周波数特性は、一般に低いので、センサの精度が限られてしまう場合がある。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、マイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する方法が提供される。この方法は、マイクロ波エミッタに少なくとも１つのマイクロ波信号を送信することを含む。マイクロ波エミッタによって、このマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場が生成される。さらに、この方法は、部品と電磁場の間の相互作用によって、マイクロ波エミッタに負荷を生じさせ、この負荷を表す少なくとも１つの離調された負荷信号を、マイクロ波エミッタからデータコンジット内へ反射させることを含む。この離調された負荷信号は、少なくとも１つの信号処理器によって受信される。次に、この信号処理器が、この負荷信号に基づいて、マイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する。この信号処理器によって、電気出力が生成される。
【０００５】
別の実施形態では、部品の監視システムが提供される。この監視システムは、センサアセンブリを備える。センサアセンブリは、マイクロ波エミッタを有する少なくとも１つのプローブを備える。このマイクロ波エミッタが、少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場を発生させ、部品がこの電磁場と相互作用したときに、マイクロ波エミッタに負荷が生じる。さらに、センサアセンブリは、マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジットを備え、負荷を表す少なくとも１つの離調された負荷信号が、マイクロ波エミッタからこのデータコンジット内に反射される。また、センサアセンブリは、少なくとも１つの信号処理器を備え、この信号処理器は、離調された負荷信号を受信し、部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成されている。
【０００６】
別の実施形態では、部品の監視システムが提供される。この監視システムは、センサアセンブリと、センサアセンブリに結合された診断システムとを備える。センサアセンブリは、マイクロ波エミッタを有する少なくとも１つのプローブを備える。このマイクロ波エミッタが、少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場を発生させ、部品がこの電磁場と相互作用したときに、マイクロ波エミッタに負荷が生じる。さらに、センサアセンブリは、マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジットを備え、負荷を表す少なくとも１つの離調された負荷信号が、マイクロ波エミッタからこのデータコンジット内に反射される。また、センサアセンブリは、少なくとも１つの信号処理器を備え、この信号処理器は、離調された負荷信号を受信し、部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的な動力システムの構成図である。
【図２】図１に示す動力システムで使用することができる例示的なセンサアセンブリの構成図である。
【図３】図１に示す動力システムで使用することができる例示的な診断システムの構成図である。
【図４】図１に示す動力システムで使用することができる例示的な表示器の構成図である。
【図５】図１に示す動力システムで使用することができるマイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書に記載される例示的な方法、装置、およびシステムによって、周知の部品監視システムに付随する少なくともいくつかの欠点が解消される。特に、本明細書に記載される実施形態では、マイクロ波エミッタを使用して近接度測定を行う監視システムが提供される。周知の監視システムで使用される周知の渦電流センサ、マグネチックピックアップセンサ、または容量センサに比べて、マイクロ波エミッタは、より広い測定範囲と、より高い周波数特性を提供する。
【０００９】
図１は、これらに限定はされないが、風力タービン、水力発電タービン、ガスタービン、および／またはコンプレッサなどの機械１０２を備える例示的な動力システム１００を示す。例示的な実施形態では、機械１０２は、発電機などの負荷１０６に結合されたドライブシャフト１０４を回転させる。本明細書で使用される「結合」という用語は、２つの部品が直接的に機械的および／または電気的に接続されることを限定するものではなく、複数の部品が間接的に機械的および／または電気的に接続されることも含み得るということに留意されたい。
【００１０】
例示的な実施形態では、ドライブシャフト１０４は、機械１０２内および／または負荷１０６内に収容された１つまた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。あるいは、またはさらには、ベアリングは、ギヤボックスなどの別個の支持構造体１０８内、または、動力システム１００が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の他の構造体内に収容されてもよい。
【００１１】
例示的な実施形態では、動力システム１００は監視システム１０９を備え、この監視システム１０９は、機械１０２、ドライブシャフト１０４、負荷１０６の少なくとも１つの動作状態、および／または動力システム１００が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の他の部品の少なくとも１つの動作状態を、測定および／または監視する少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０を備える。より具体的には、例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、近接度センサアセンブリ１１０であり、ドライブシャフト１０４とセンサアセンブリ１１０の間の距離（図１には示さない）の測定および／または監視に使用するために、ドライブシャフト１０４に極めて接近させて配置される。さらに、例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、センサアセンブリ１１０に対する動力システム１００の部品の静的近接度および／または振動近接度などの近接度を測定するために、１つまたは複数のマイクロ波信号を使用する。本明細書で使用される「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）の間の周波数を有する信号、または、そのような信号を受信および／または送信する部品に対して使用される。あるいは、センサアセンブリ１１０を、動力システム１００の任意の他の部品を測定および／または監視するために使用し、および／または監視システム１０９が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の他のセンサアセンブリまたは変換器アセンブリとすることができる。
【００１２】
例示的な実施形態では、それぞれのセンサアセンブリ１１０は、動力システム１００内の任意の相対的位置に配置される。さらに、例示的な実施形態では、監視システム１０９は、１つまたは複数のセンサアセンブリ１１０に結合された診断システム１１２を備える。診断システム１１２は、センサアセンブリ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／または分析する。本明細書で使用される「処理」という用語は、信号の少なくとも１つの特性を調整、フィルタリング、バッファリング、および／または、変化させる動作を行うことを示す。より具体的には、例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、データコンジット１１３またはデータコンジット１１５を介して診断システム１１２に結合される。あるいは、センサアセンブリ１１０は、診断システム１１２にワイヤレスに結合されてもよい。
【００１３】
診断システム１１２は、センサアセンブリ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／または分析すると、次いで、処理済みの信号を、表示器１１６に送信する。この表示器１１６も、監視システム１０９に含まれる。表示器１１６は、データコンジット１１８を介して、診断システム１１２に結合される。より具体的には、例示的な実施形態では、データコンジット１１８を介して表示器１１６に信号が送信されて、ユーザに向けて表示または出力される。あるいは、表示器１１６は、診断システム１１２にワイヤレスに結合されてもよい。
【００１４】
例示的な実施形態では、動作中に、摩耗、破損、または振動によって、例えば、ドライブシャフト１０４などの動力システム１００の１つまたは複数の部品は、１つまたは複数のセンサアセンブリ１１０に対する位置が変化する場合がある。例えば、部品に振動が生じたり、および／または、動力システム１００内の動作温度が変化するにつれて、部品が膨張または収縮したりする場合がある。例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、静的近接度および／または振動近接度などの近接度、および／またはセンサアセンブリ１１０に対する部品の相対的位置を測定および／または監視し、測定された近接度および／または部品の相対的位置を表す信号（以下「近接度測定信号」と呼ぶ）を、処理および／または分析するために、診断システム１１２に送信する。
【００１５】
診断システム１１２が、近接度測定信号を処理および／または分析すると、次いで、この近接度測定信号が表示器１１６に送信されて、ユーザに向けて表示または出力される。例示的な実施形態では、表示器１１６は、近接度測定値の表示を、グラフまたはテキストによって提供する。表示器１１６は、波形、アラート、アラーム、シャットダウン、チャートおよび／またはグラフなどの、さまざまな形による信号表示を提供することができる。
【００１６】
図２は、動力システム１００（図１に示す）で使用することができるセンサアセンブリ１１０の概略図である。例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、信号処理器２００と、データコンジット２０４を介して信号処理器２００に結合されたプローブ２０２とを備える。あるいは、プローブ２０２は、信号処理器２００にワイヤレスに結合されてもよい。
【００１７】
さらに、例示的な実施形態では、プローブ２０２は、エミッタ２０６を備える。このエミッタ２０６は、プローブハウジング２０８に結合され、および／またはプローブハウジング２０８内に配置され、電磁場２０９を発生させる。エミッタ２０６は、データコンジット２０４を介して信号処理器２００に結合される。あるいは、エミッタ２０６は、信号処理器２００にワイヤレスに結合されてもよい。より具体的には、例示的な実施形態では、プローブ２０２は、マイクロ波エミッタ２０６を備えるマイクロ波プローブ２０２である。例示的な実施形態では、データコンジット２０４は、エミッタ２０６のインピーダンスと整合するインピーダンスを有する。あるいは、コンジット２０４は、動力システム１００全体にわたってインピーダンスが実質的に一定であることを可能にし、センサアセンブリ１１０と動力システム１００が本明細書に記載されるように機能することを可能にする、任意のインピーダンスを有することができる。
【００１８】
さらに、例示的な実施形態では、信号処理器２００は、送信電力検出器２１２、受信電力検出器２１４、および信号調整器２１６に結合される方向性結合器２１０を備える。さらに、例示的な実施形態では、信号調整器２１６は、信号発生器２１８、減算器２２０、および線形化器２２２を備える。
【００１９】
例示的な実施形態では、動作中に、信号発生器２１８が、エミッタ２０６の共振周波数と等しいおよび／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」と呼ぶ）を発生させる。信号発生器２１８は、マイクロ波信号を方向性結合器２１０に送信する。方向性結合器２１０は、マイクロ波信号を送信電力検出器２１２およびエミッタ２０６に送信する。マイクロ波信号が、エミッタ２０６を通って送信されると、エミッタ２０６からプローブハウジング２０８外に電磁場２０９が放射される。ドライブシャフト１０４、または機械１０２（図１に示す）および／または動力システム１００の別の部品などの物体が、電磁場２０９内に入り、および／または電磁場２０９内での相対的位置を変化させると、その物体と電磁場２０９の間に電磁結合を起こすことができる。より具体的には、物体内の誘導効果および／または容量効果が、電磁場２０９の少なくとも一部分を、電流または電荷として物体に誘導結合および／または容量結合させ得るため、電磁場２０９内に物体が存在し、および／または、このような物体が移動すると、電磁場２０９が乱れる。このような場合、エミッタ２０６は離調し（つまり、エミッタ２０６の共振周波数が、例えば低下および／または変化し）、エミッタ２０６に負荷が生じる。エミッタ２０６に負荷が生じると、マイクロ波信号の反射（以下「離調された負荷信号」と呼ぶ）が、データコンジット２０４を通って方向性結合器２１０に送信される。例示的な実施形態では、離調された負荷信号は、マイクロ波信号の電力振幅および／または位相に比べて、より小さな電力振幅および／または異なる位相を有する。さらに、例示的な実施形態では、離調された負荷信号の電力振幅は、エミッタ２０６への物体の近接度に依存する。方向性結合器２１０は、離調された負荷信号を受信電力検出器２１４に送信する。
【００２０】
例示的な実施形態では、受信電力検出器２１４は、歪み信号に含まれる電力量を測定し、測定された離調された負荷信号電力を表す信号を信号調整器２１６に送信する。さらに、送信電力検出器２１２は、マイクロ波信号に含まれる電力量を検出し、測定されたマイクロ波信号電力を表す信号を信号調整器２１６に送信する。例示的な実施形態では、減算器２２０が、測定されたマイクロ波信号電力と、測定された離調された負荷信号電力とを受信し、マイクロ波信号電力と離調された負荷信号電力の差分を算出する。減算器２２０は、算出された差分を表す信号（以下「電力差分信号」と呼ぶ）を線形化器２２２に送信する。例示的な実施形態では、電力差分信号の振幅は、電磁場２０９内のシャフト１０４などの物体とプローブ２０２の間に画定される距離２３０（つまり物体の近接度）に反比例または指数関数的に比例するなど、実質的に比例する。しかし、エミッタ２０６の形状や別の特性によれば、電力差分信号の振幅は、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できる。
【００２１】
例示的な実施形態では、線形化器２２２は、電力差分信号を、物体の近接度と近接度測定信号の振幅との間に実質的な線形関係を呈する電圧出力信号（つまり「近接度測定信号」）などの電気出力に変換する。さらに、例示的な実施形態では、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／または分析で使用可能な換算係数とともに、診断システム１１２（図１に示す）に送信する。線形化器２２２では、アナログ信号処理技術またはデジタル信号処理技術のどちらをも利用することができ、また、これら２つの技術の複合混合型を使用することもできる。例えば、例示的な実施形態では、近接度測定信号は、１ミリメートルあたりの電圧の換算係数を有する。あるいは、近接度測定信号は、診断システム１１２および／または動力システム１００が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の他の換算係数を有することができる。
【００２２】
図３は、システム１００（図１に示す）で使用することができる診断システム１１２の構成図である。例示的な実施形態では、診断システム１１２は、システムバックプレーン３０２を備える。さらに、例示的な実施形態では、１つまたは複数のセンサアセンブリ１１０（図１および図２に示す）が、システムバックプレーン３０２に結合されており、システムバックプレーン３０２が、データコンジット１１３またはデータコンジット１１５を介して、１つまたは複数のセンサアセンブリ１１０から信号を受信することができるようになっている。
【００２３】
さらに、例示的な実施形態では、診断システム１１２は、システムバックプレーン３０２に結合された電源３０４から電力を受信する。あるいは、診断システム１１２は、システム１１２が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の好適な電力源から電力を受信してもよい。
【００２４】
例示的な実施形態では、システムバックプレーン３０２は、ハウジング３０６内に配置され、複数の導体（図示せず）を備える診断システムバス（図示せず）を備える。より具体的には、例示的な実施形態では、システムバックプレーン３０２は、ハウジング３０６の後方部分３０８に面して、または隣接して配置され、また、ハウジング３０６の前方部分３１０は、外部環境に開口している。ハウジング３０６は、ハウジング３０６内に画定された空洞３１２を備え、この空洞３１２は、前方部分３１０と流体連通している。
【００２５】
診断システム１１２は、センサアセンブリ１１０から受信した少なくとも１つの信号を処理する少なくとも１つの監視モジュール３３６を備える。例示的な実施形態では、診断システム１１２は、２つの監視モジュール３３６を備える。あるいは、診断システム１１２は、システム１１２が本明細書に記載されるように機能するのを可能にする任意の個数の監視モジュール３３６を備えることができる。監視モジュール３３６は、ハウジング３０６の前方部分３１０に結合されており、少なくとも一部分がハウジング３０６内に配置される。このように、例示的な実施形態では、それぞれのセンサアセンブリ１１０からの信号は、システムバックプレーン３０２を通って監視モジュール３３６に送信される。さらに、少なくとも１つの信号は、異なる監視モジュール３３６間でも送信され得る。
【００２６】
例示的な実施形態では、診断システム１１２は、また、少なくとも１つのシステム監視モジュール３３８も備え、この監視モジュール３３８は、モジュール３３８の少なくとも一部分がハウジング３０６内にあるように、ハウジングの前方部分３１０に結合される。例示的な実施形態では、システム監視モジュール３３８は、監視モジュール３３６および／または診断システム１１２の他の部品から送信されるデータ信号および／またはステータス信号を受信する。システム監視モジュール３３８は、このデータ信号および／またはステータス信号を処理および／または分析し、この信号が、表示器１１６（図１に示す）に送信されて、ユーザに向けて表示または出力される。
【００２７】
動作中、センサアセンブリ１１０は、診断システム１１２に信号を送信する。より具体的には、線形化器２２２（図２に示す）が、近接度測定信号を、診断システム１１２内での処理および／または分析で使用可能な換算係数とともに、システムバックプレーン３０２に送信する。例示的な実施形態では、この信号は、システムバックプレーン３０２を通って監視モジュール３３６に送信され、さらに処理および／または分析される。次に、監視モジュール３３６が、処理済みのデータおよび／または信号を、さらに処理および／または分析するために、システム監視モジュール３３８に送信する。システム監視モジュール３３８は、処理済みの信号を、データコンジット１１８を介して表示器１１６に送信する。
【００２８】
図４は、動力システム１００（図１に示す）で使用することができる表示器１１６を示す。表示器１１６は、診断システム１１２（図１および図３に示す）に結合される。より具体的には、例示的な実施形態では、システム監視モジュール３３８（図３に示す）は、データコンジット１１８を介して表示器１１６に結合される。
【００２９】
例示的な実施形態では、表示器１１６は、近接度測定値の表示を、グラフまたはテキストによって提供する。このような表示は、波形、チャート、および／またはグラフの形でユーザに提供される。例えば、表示器１１６は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／または電子インクディスプレイなどのディスプレイアダプタ４０２を備える。また、表示器１１６を容量型タッチスクリーンディスプレイ、または他の好適な表示器１１６とすることもできる。
【００３０】
さらに、例示的な実施形態では、表示器１１６は、従来の方式で動作するキーパッド４０６を備える。ユーザは、接触キーパッド４０６によって、動力システム１００に可能な所望の機能を動作させることができる。例えば、ユーザは、接触キーパッド４０６によって、見たいと希望する所望の出力表示を入力することができる。
【００３１】
図５は、システム１００（図１に示す）などの動力システムで使用することができる、エミッタ２０６（図２に示す）などのマイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定する、例示的な方法５００を示す流れ図である。例示的な実施形態では、少なくとも１つのマイクロ波信号が、マイクロ波エミッタ２０６に送信される（５０２）。マイクロ波エミッタ２０６によって、マイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場２０９（図２に示す）が生成される（５０４）。次に、ドライブシャフト１０４（図１に示す）などの機械部品と電磁場２０９の間の相互作用によって、マイクロ波エミッタ２０６に負荷が生じ（５０６）、この負荷を表す少なくとも１つの離調された負荷信号が、マイクロ波エミッタ２０６からデータコンジット２０４（図２に示す）内に反射される。
【００３２】
例示的な実施形態では、少なくとも１つの信号処理器２００（図２に示す）が、離調された負荷信号を受信する（５０８）。信号処理器２００は、この離調された負荷信号に基づいて、機械部品１０４のマイクロ波エミッタ２０６への近接度を算出する（５０９）。次に、信号処理器２００によって電気出力が生成される（５１０）。この電気出力は、診断システム１１２（図１および図３に示す）に送信される（５１２）。次に、この電気出力が、表示器１１６（図１および図４に示す）に送信されて（５１４）、ユーザに向けて表示または出力される。
【００３３】
前述した実施形態は、機械部品の近接度を測定するのに使用される効率的、また、費用効率的な監視システムを提供する。特に、本明細書に記載される実施形態では、マイクロ波エミッタを使用して近接度測定を行う監視システムが提供される。周知の監視システムで使用される周知の渦電流センサ、マグネチックピックアップセンサ、または容量センサに比べて、マイクロ波エミッタを利用したシステムは、より広い測定範囲と、より高い周波数特性を提供する。このように、機械の近接度を測定するためにマイクロ波エミッタを使用すると、測定範囲が実質的に拡大され、監視システムが使用される位置が実質的に限定されることがない。さらに、周知の渦電流センサまたはマグネチックピックアップセンサに比べて、マイクロ波エミッタは周波数特性が高いので、本明細書に記載される監視システムは、より正確な測定値を提供することができる。
【００３４】
マイクロ波エミッタに対する機械の近接度を測定する監視システムおよび方法の例示的な実施形態が、詳細に前述されている。この方法および監視システムは、本明細書に記載される具体的な実施形態に限定されるものではなく、むしろ、監視システムの部品および／または方法のステップは、本明細書に記載される他の部品および／またはステップとは別途、切り離して利用することができる。例えば、この監視システムは、他の測定システムや方法と組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載される動力システムによってのみ実行されるものに限定されない。むしろ、例示的な実施形態を、他の多くの測定用途および／または監視用途に関連付けて実施したり、利用したりすることが可能である。
【００３５】
本発明のさまざまな実施形態の具体的な特徴は、ある図面には示され、他の図面には示されていないかもしれないが、これは単に便宜上の理由からである。本発明の原理に従って、図面のすべての特徴が、他のすべての図面のすべての特徴と組み合わせて参照および／またはクレームされ得る。
【００３６】
本明細書では、最良の形態を含む本発明を開示するため、また、デバイスまたはシステムを作成および使用することと、組み込まれる方法を実行することを含む本発明を、当業者ならだれもが実施できるようにするために、例を用いている。本発明の特許請求の範囲は、請求項によって定義されており、当業者が思い付く他の例を含み得る。こうした他の例は、それらが本請求項の文字言語とは相違しない構成要素を有する場合、またはそれらが本請求項の文字言語とわずかな差異しか有さない等価な構成要素を含んでいる場合は、本特許請求の範囲の範囲内にあるものと考えられる。
【符号の説明】
【００３７】
１００ 動力システム
１０２ 機械
１０４ ドライブシャフト、機械部品
１０６ 負荷
１０８ 支持構造体
１０９ 監視システム
１１０ センサアセンブリ
１１２ 診断システム
１１３ データコンジット
１１５ データコンジット
１１６ 表示器
１１８ データコンジット
２００ 信号処理器
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
２０９ 電磁場
２１０ 方向性結合器
２１２ 送信電力検出器
２１４ 受信電力検出器
２１６ 信号調整器
２１８ 信号発生器
２２０ 減算器
２２２ 線形化器
２３０ 距離
３０２ システムバックプレーン
３０４ 電源
３０６ ハウジング
３０８ 後方部分
３１０ ハウジングの前方部分
３１２ 空洞
３３６ 監視モジュール
３３８ システム監視モジュール
４０２ ディスプレイアダプタ
４０６ 接触キーパッド
５００ マイクロ波エミッタに対する部品の近接度を測定するプロセス
５０２ マイクロ波信号をマイクロ波エミッタに送信
５０４ マイクロ波エミッタによってマイクロ波信号から電磁場を生成
５０６ マイクロ波エミッタへの負荷を発生
５０８ 離調された負荷信号を受信
５０９ マイクロ波エミッタへの機械部品の近接度を算出
５１０ 信号処理器によって電気出力を生成
５１２ 電気出力を診断システムに送信
５１４ 電気出力を表示器に送信
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品（１０４）の監視システム（１０９）であって、
センサアセンブリ（１１０）を備え、前記センサアセンブリ（１１０）が、
少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場（２０９）を発生させるマイクロ波エミッタ（２０６）を備える少なくとも１つのプローブ（２０２）であって、前記部品が前記少なくとも１つの電磁場と相互作用すると、前記マイクロ波エミッタに負荷が生じるプローブと、
前記マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジット（１１３、１１５）であって、前記負荷を表す少なくとも１つの負荷信号が、前記マイクロ波エミッタからこのデータコンジット内に反射されるデータコンジットと、
前記少なくとも１つの負荷信号を受信し、前記部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成された少なくとも１つの信号処理器（２００）と
を備える監視システム（１０９）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの信号処理器（２００）が、前記少なくとも１つの負荷信号に基づいて、前記マイクロ波エミッタ（２０６）への前記部品（１０４）の近接度を測定するようにさらに構成された請求項１記載の監視システム（１０９）。
【請求項３】
前記電気出力が、前記部品（１０４）の近接度測定値に実質的に比例する請求項１記載の監視システム（１０９）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのマイクロ波信号が、前記マイクロ波エミッタ（２０６）の共振周波数と実質的に等しい請求項１記載の監視システム（１０９）。
【請求項５】
前記センサアセンブリ（１１０）に結合された診断システム（１１２）をさらに備える請求項１記載の監視システム（１０９）。
【請求項６】
前記診断システム（１１２）が、前記センサアセンブリ（１１０）から前記電気出力を受信するように構成された少なくとも１つの監視モジュール（３３６）を備える請求項５記載の監視システム（１０９）。
【請求項７】
前記診断システム（１１２）が、前記少なくとも１つの監視モジュール（３３６）から少なくとも１つの信号を受信するように構成された少なくとも１つのシステム監視モジュール（３３８）を備える請求項６記載の監視システム（１０９）。
【請求項８】
部品（１０４）の監視システム（１０９）であって、
センサアセンブリ（１１０）を備え、前記センサアセンブリ（１１０）が、
少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場（２０９）を発生させるマイクロ波エミッタ（２０６）を備える少なくとも１つのプローブ（２０２）であって、前記部品が、前記少なくとも１つの電磁場と相互作用すると、前記マイクロ波エミッタに負荷が生じるプローブと、
前記マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジット（１１３、１１５）であって、前記負荷を表す少なくとも１つの負荷信号が、前記マイクロ波エミッタからこのデータコンジット内に反射されるデータコンジットと、
前記少なくとも１つの負荷信号を受信し、前記部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成された少なくとも１つの信号処理器（２００）とを備え、監視システム（１０９）がさらに、
前記センサアセンブリに結合された診断システム（１１２）
を備える監視システム（１０９）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの信号処理器（２００）が、前記少なくとも１つの負荷信号に基づいて、前記マイクロ波エミッタ（２０６）への前記部品（１０４）の近接度を測定するようにさらに構成された請求項８記載の監視システム（１０９）。
【請求項１０】
前記電気出力が、前記部品（１０４）の近接度測定値に実質的に比例する請求項８記載の監視システム（１０９）。
【請求項１】
部品（１０４）の監視システム（１０９）であって、
センサアセンブリ（１１０）を備え、前記センサアセンブリ（１１０）が、
少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場（２０９）を発生させるマイクロ波エミッタ（２０６）を備える少なくとも１つのプローブ（２０２）であって、前記部品が前記少なくとも１つの電磁場と相互作用すると、前記マイクロ波エミッタに負荷が生じるプローブと、
前記マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジット（１１３、１１５）であって、前記負荷を表す少なくとも１つの負荷信号が、前記マイクロ波エミッタからこのデータコンジット内に反射されるデータコンジットと、
前記少なくとも１つの負荷信号を受信し、前記部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成された少なくとも１つの信号処理器（２００）と
を備える監視システム（１０９）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの信号処理器（２００）が、前記少なくとも１つの負荷信号に基づいて、前記マイクロ波エミッタ（２０６）への前記部品（１０４）の近接度を測定するようにさらに構成された請求項１記載の監視システム（１０９）。
【請求項３】
前記電気出力が、前記部品（１０４）の近接度測定値に実質的に比例する請求項１記載の監視システム（１０９）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのマイクロ波信号が、前記マイクロ波エミッタ（２０６）の共振周波数と実質的に等しい請求項１記載の監視システム（１０９）。
【請求項５】
前記センサアセンブリ（１１０）に結合された診断システム（１１２）をさらに備える請求項１記載の監視システム（１０９）。
【請求項６】
前記診断システム（１１２）が、前記センサアセンブリ（１１０）から前記電気出力を受信するように構成された少なくとも１つの監視モジュール（３３６）を備える請求項５記載の監視システム（１０９）。
【請求項７】
前記診断システム（１１２）が、前記少なくとも１つの監視モジュール（３３６）から少なくとも１つの信号を受信するように構成された少なくとも１つのシステム監視モジュール（３３８）を備える請求項６記載の監視システム（１０９）。
【請求項８】
部品（１０４）の監視システム（１０９）であって、
センサアセンブリ（１１０）を備え、前記センサアセンブリ（１１０）が、
少なくとも１つのマイクロ波信号から、少なくとも１つの電磁場（２０９）を発生させるマイクロ波エミッタ（２０６）を備える少なくとも１つのプローブ（２０２）であって、前記部品が、前記少なくとも１つの電磁場と相互作用すると、前記マイクロ波エミッタに負荷が生じるプローブと、
前記マイクロ波エミッタに結合されたデータコンジット（１１３、１１５）であって、前記負荷を表す少なくとも１つの負荷信号が、前記マイクロ波エミッタからこのデータコンジット内に反射されるデータコンジットと、
前記少なくとも１つの負荷信号を受信し、前記部品を監視するのに使用される電気出力を生成するように構成された少なくとも１つの信号処理器（２００）とを備え、監視システム（１０９）がさらに、
前記センサアセンブリに結合された診断システム（１１２）
を備える監視システム（１０９）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの信号処理器（２００）が、前記少なくとも１つの負荷信号に基づいて、前記マイクロ波エミッタ（２０６）への前記部品（１０４）の近接度を測定するようにさらに構成された請求項８記載の監視システム（１０９）。
【請求項１０】
前記電気出力が、前記部品（１０４）の近接度測定値に実質的に比例する請求項８記載の監視システム（１０９）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１４５５６４（Ｐ２０１２−１４５５６４Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２５１１７７（Ｐ２０１１−２５１１７７）
【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２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１１７７（Ｐ２０１１−２５１１７７）
【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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