[发明专利]用于诊断机械的、电子机械的或者流体的组件的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的方法，该方法用于诊断机械的、电子机械的或者流体的组件，特别是用于诊断可通过驱动装置由位置调节器驱动的阀，并且本发明还涉及一种根据权利要求4的前序部分所述的系统，该系统用于诊断这些类型的组件。

背景技术

通过分析固体中传播的声音可以获得多个特征，这些特征有助于识别在机械的、电子机械的或者流体的组件中的故障或者错误。例如在EP 1 216 375 B1中公开了一种用于可通过驱动装置由位置调节器驱动的阀的诊断系统，其中，在高于50kHz频谱范围中的固体中传播的声音的信号强度被应用以识别在阀中的泄漏。然而，已知的诊断系统需要对测量信号进行频谱分析并进而在电子仪器和计算功率方面需要巨大的费用。这也导致评估装置的功率消耗的增加。由于通常不能提供额外的功率，所以将作为附加功能的诊断方法集成到现有的设备中的可能性很小。这尤其涉及到诸如像测量变换器或者终端控制元件执行环节的自动化技术的现场用设备。这通常必须满足防爆的要求，或者通过4至20mA的接口或PROFIBUS连接器来提供必要的辅助能量。而后，该诊断系统必须高成本地安装到额外的设备中。

在US-PS 5 477 729中公开了一种用于固体中传播的声音的传感器，该传感器适合测量直到约2MHz的高频听觉信号。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于诊断机械的、电子机械的或者流体的组件的方法和系统，这种方法和系统特征在于，其具有较低的成本。

为了实现该目的，开头所述类型的新方法具有在权利要求1的特征部分中给出的特征。在权利要求4中描述了一种用于实施该方法的系统，在从属权利要求中描述了本发明的改进方案。

本发明的优点在于，与迄今为止的现有技术相比，实施该方法需要明显较少的电路费用(Schaltungsaufwand)和能量消耗。该优点综合并显著简化待实现的功能来实现，也就是说，通过使一个元件同时执行多个功能来实现该优点。因此，用于固体中传播的声音的传感器除了将声音信号转变为电信号之外还同时具有带通滤波的功能。这以简单的方式这样地实现，即该传感器的机械谐振频率和电容以及电感以合适的方式彼此协调。因此，已经通过用于固体中传播的声音的传感器生成测量信号，该测量信号主要具有在与各个应用相关的频率范围内的信号部分。因此，不需要其它的滤波元件。为了进一步处理，要进行测量信号的二次采样。由此在用于获得特征的分析范围中实现了必要的计算功率的最小化。同样该二次采样降低了在模数转换方面的速度要求。该二次采样意味着，以用于数字化后续处理的较低的采样率来捕获该测量信号，就像该信号根据著名的尼奎斯特-香农采样定理对于分析测量信号的感兴趣的频率部分是必需的一样。为了使计算功率最小化，优选以一个采样率进行二次采样。该采样率低于多个数量级。该措施基于这样的认识，即，由于带通滤波，同样可以在强力的二次采样时测定在感兴趣的频率范围内的声音强度，并由此而可以放弃用于分析和研究感兴趣的频率范围的复杂的快速傅立叶转换。因为在带通滤波的测量信号中，仅仅还存在在感兴趣的频率范围中的信号部分，所以利用二次采样测定的强度对应于在感兴趣的频率范围内测量信号的强度。

现在，以简单的方式将二次采样的测量信号的强度与阈值进行比较，以说明在机械的、电子机械的或者流体的组件中是否存在错误状态。该阈值例如可以手动输入或者通过先前在良好状态中的测量和分析预先确定。

基于较少的所需电子元件、小的所需计算功率和电力，现在可以将具有固体中传播的声音测量和信号分析的诊断集成到现有设备中，例如像传感器或者生产过程用检测仪表的促动器，特别是集成到调节阀中，该调节阀可以通过驱动装置由位置调节器驱动。当设备中已经存在微型控制器时，该集成是特别简单的，其中，该微型控制器除了承担其迄今为止的多种任务外还可以容易地承担对于评估测量信号来说必要的计算。因此，该新颖的诊断方法和诊断系统的特征在于，为了实施该诊断而必需施加的费用特别的少。

当由各个的采样值的总和得出的移动平均值被确定为用于二次采样的测量信号的强度的特征值并且与预设的阈值进行比较时，实现了特别小的计算成本以及与之相联系的实施计算的微型控制器的特别小的能量需求。