[发明专利]光学声学感测系统和方法

说明书

一种测定多个空间隔开的受磨损机器零件的状态或状况的方法，所述机器零件发出声波标记图，所述方法包括以下步骤：(a)光学感测所述多个受磨损机器零件的声学特性，并由此得出所感测的信号，(b)将所述感测的信号沿着所述在空间上隔开的机器零件分割成第一系列相应空间区段，并且对于每个空间区段，将所述感测的信号分割成记录所述空间区段在一延长时间期内的声学特性的时间区段；(c)将每个时间区段分割成一系列子区段以及把所述子区段转换成相应频域子区段的频域；(d)将一空间区段内的频域子区段相组合，以产生相应较低噪声级的组合频域子区段；以及(e)确定所述组合频域子区段中存在的所发出的特征声波的基频，以及相关联的谐波。

发明领域

本发明提供用于分布式感测机械设备，具体地分布式光学感测滚轮和轴承或运动部件和机构(包括传送带中包含的那些)的系统和方法。

发明背景

在整个说明书中对背景技术的任何讨论决不应被认为承认这种技术是众所周知的或形成本领域公知常识的一部分。

远程监控诸如传送带中的滚轮和轴承的设备是采矿和其他工业中的重要问题。传送带维护可能很昂贵。例如，1km长的传送带可能包含6,700个或更多轴承，任何一个轴承失效都可能导致灾难性后果，例如传送带损坏或火灾。滚轮和轴承可能以很多方式失效，包括罩失效、披萨刀失效和轴承失效。

监测滚轮状态的先前方法包括通过物理地使传送带行走并人工听轴承或者例如通过热成像进行视觉和听觉检查。

PCT公开WO 2005/042661和PCT公开WO 2015/115591(两者的内容均通过交叉引用并入本文)提出了一种形式的传送带惰轮轴承监测系统，其涉及在每个轴承辊内具有Wi-Fi监测器来监测轴承状态。由于大量轴承和需要复杂相互作用的大型系统，这种方案可能过于昂贵并且容易失败。

本发明可应用于监测包含轴承和其他运动部件的其他设备，例如电动机、泵、齿轮箱、涡轮机、变速器、破碎和研磨机械以及散装物料。本发明还可应用于利用光纤声学以分布式方式监视其他设备。

发明内容

在其优选形式中，本发明的目的是提供一种改进形式的设备监测，包括受磨损机器零件。

根据本发明的第一方面，提供一种测定多个在空间上隔开的受磨损机器零件的状态或状况的方法，所述机器零件发出特征声波，所述方法包括以下步骤：(a)光学感测所述多个机器零件沿其长度的声学特性，并由此得出所感测的信号，(b)将所述感测的信号沿着所述在空间上隔开的轴承分割成第一系列相应空间区段，并且对于每个空间区段，将所述感测的信号分割成记录所述空间区段在一延长时间期内的声学特性的时间区段；(c)将每个时间区段分割成一系列子区段以及把所述子区段转换成相应频域子区段的频域；(d)将一空间区段内的频域子区段相组合，以产生相应较低噪声级的组合频域子区段；以及(e)确定所述组合频域子区段中存在的所发出的特征声波的基频，以及相关联的谐波。

在一些实施例中，所述机器零件可以包括轴承，并且可以形成传送带的一部分。优选地，对于所述多个机器零件的声学特性，所述光学感测基本上同时进行。

所述步骤(d)进一步优选地可包括从所述组合频域子区段减去底噪度量。所述底噪度量优选地包括基本上贯穿所述组合频域子区段的底噪下水平的插值曲线。所述插值曲线优选地可以包括多项式曲线、指数曲线、对数曲线或分段曲线中的一种。

所述步骤(a)可以包括光学感测所述轴承的声学特性。所述声学特性优选地可以包括利用沿着光纤的散射来感测所述声学特性。

所述步骤(a)进一步优选地可包括对所感测的信号进行滤波以将感测系统的基于频率的衰减特性考虑在内。

所述步骤(e)优选地可包括将高斯或其他适当峰形结构与所述组合频域子区段进行卷积的步骤。