專(zhuān)利名稱(chēng)：設(shè)備震源的測(cè)量定位系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)備震動(dòng)測(cè)量和定位系統(tǒng)及方法，具體地說(shuō)，涉及一種監(jiān)測(cè)設(shè)備內(nèi)部 各個(gè)部件的振動(dòng)情況的設(shè)備震源的測(cè)量定位系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
設(shè)備的內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)情況監(jiān)測(cè)，尤其是各部件的振動(dòng)情況十分的重要。一般設(shè)備，尤其 是機(jī)械設(shè)備的故障往往是由內(nèi)部某個(gè)部件的不正常運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始的。而部件的不正常運(yùn)轉(zhuǎn)必然 會(huì)產(chǎn)生不正常的振動(dòng)。如何能夠有效的監(jiān)控各個(gè)部件的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)故障先 兆，主要面臨著如下幾個(gè)問(wèn)題1)設(shè)備內(nèi)部部件太多且尺寸有別，無(wú)法在每部件上布置傳 感器；2)設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮內(nèi)部傳感器的布置，增加了設(shè)計(jì)難度；3)在出現(xiàn)了異常振動(dòng) 的情況下，往往需要依賴(lài)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)才能判定震源部件，主觀性很大而且對(duì)技術(shù)人員 的要求很高。如果能夠通過(guò)某種方法，通過(guò)在外部，比如說(shuō)很容易布置傳感器的外殼上布置 少量的傳感器，就能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)每個(gè)內(nèi)部部件的情況并能夠?qū)Ξ惓Ｕ駝?dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位， 那么就可以節(jié)省大量的人力物力財(cái)力，并減少對(duì)技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于是提供一種設(shè)備震源的測(cè)量定位系統(tǒng)和方法，以準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)每 個(gè)內(nèi)部部件的情況并能夠?qū)Ξ惓Ｕ駝?dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備內(nèi)部部件的振動(dòng)檢測(cè)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種設(shè)備震源測(cè)量定位系統(tǒng)，包括信號(hào)采集模塊，其特征在于，還包括信號(hào)分析處 理模塊，設(shè)備振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù)，波形數(shù)據(jù)庫(kù)，輸出顯示模塊；所述信號(hào)采集模塊同步采集振動(dòng)信號(hào)，傳送至所述信號(hào)分析處理模塊，所述信號(hào) 分析處理模塊對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別分組，計(jì)算振動(dòng)時(shí)間差，調(diào)用對(duì)比振動(dòng)模型數(shù)據(jù)及波形 數(shù)據(jù)庫(kù)信息，計(jì)算結(jié)果導(dǎo)出到輸出顯示模塊?！N設(shè)備震源測(cè)量定位的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)信號(hào)采集模塊在被測(cè)設(shè)備上同步采集振動(dòng)信號(hào)；(2)預(yù)先對(duì)信號(hào)差數(shù)據(jù)和震源坐標(biāo)值之間的關(guān)系進(jìn)行建模；(3)信號(hào)分析處理模塊通過(guò)一個(gè)對(duì)信號(hào)采集模塊采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別分 組，并分別計(jì)算同組信號(hào)的時(shí)間差，得到各個(gè)震源的信號(hào)時(shí)間差數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù)；(4)將步驟(3)的信號(hào)時(shí)間差數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的設(shè)備振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)比，確定震 源的空間位置以及波形特征數(shù)據(jù)；(5)將步驟(3)的波形特征數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的波形數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比，判斷振動(dòng)是否正常。所述信號(hào)采集模塊為布置在被測(cè)設(shè)備上的若干振動(dòng)傳感器。所述振動(dòng)傳感器至少 四個(gè)，同步采集振動(dòng)信號(hào)。所述信號(hào)分析處理模塊通過(guò)進(jìn)行信號(hào)的相關(guān)性分析(信號(hào)的相關(guān)性分析為信號(hào) 處理這門(mén)學(xué)科中一種常用的處理方法)，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分解識(shí)別。所述的振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù)為振動(dòng)信號(hào)時(shí)間差和設(shè)備震源坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。所述波形數(shù)據(jù)庫(kù)為各種振動(dòng)波形特征 的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的設(shè)備震源的測(cè)量定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊化設(shè)計(jì)，方便設(shè)計(jì)操作；所需傳 感器數(shù)量少，布置方便；通過(guò)信號(hào)分析處理模塊實(shí)現(xiàn)震源定位并與數(shù)據(jù)庫(kù)比較，結(jié)果相對(duì)客 觀，減少對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)性；建立可靠的波形數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或?qū)崟r(shí)設(shè)備診斷，并且能夠有 效的將故障數(shù)據(jù)存留下來(lái)。


圖1是本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)及相互作用關(guān)系示意圖。圖2是本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)圖1和圖2，給出本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，使能更好地 理解本發(fā)明的功能、特點(diǎn)。本發(fā)明通過(guò)類(lèi)似全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)要介紹如下。首先以二維情況為例，在平面上有三個(gè)振動(dòng)傳感器1、2、3，三個(gè)震源A、B、C。對(duì)于 位于坐標(biāo)值為(xA yA)的A點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其振動(dòng)到達(dá)傳感器1、2、3的時(shí)間是不同的，存在一個(gè)時(shí) 間差，以傳感器1為比較基準(zhǔn)，進(jìn)行信號(hào)的相關(guān)性分析，可以分析辨識(shí)出有3個(gè)震源發(fā)出的 3個(gè)信號(hào)，并能分辨出同一震源A發(fā)出的信號(hào)，而且還可以得到震源A傳遞到傳感器1和2 的時(shí)間差為Atl，l和3的時(shí)間差為A t2，那么對(duì)于震源A，存在信號(hào)差數(shù)據(jù)(At1A At2A)； 同理，對(duì)于震源B、C兩點(diǎn)，也存在信號(hào)差數(shù)據(jù)(At1B At2B)，(Atlc At2C)，所以，當(dāng)3個(gè)傳 感器采用非對(duì)稱(chēng)布置的時(shí)候，對(duì)于平面上的任意一點(diǎn)(x y)產(chǎn)生的振動(dòng)，只有唯一一組信號(hào) 差數(shù)據(jù)(Atl At2)與其對(duì)應(yīng)。即使震源的振動(dòng)傳播速度是各個(gè)方向不一樣的，造成的可能結(jié)果是出現(xiàn)兩個(gè)或兩 個(gè)以上不同空間坐標(biāo)值的點(diǎn)，得到了相同的信號(hào)差；對(duì)于這種情況，可以采用冗余配置的方 法，布置第4個(gè)傳感器，將1和4之間的時(shí)間差八、作為檢驗(yàn)參數(shù)。即使得當(dāng)(Atl At2) 相同時(shí)，通過(guò)檢驗(yàn)A t3來(lái)判斷是否為同一坐標(biāo)點(diǎn)。同理，在空間三維情況下布置4個(gè)傳感器就可以得到與震源空間位置一一對(duì)應(yīng)的 時(shí)間差，并根據(jù)實(shí)際需要布置第5個(gè)傳感器來(lái)提供檢驗(yàn)信號(hào)。如圖1所示，本發(fā)明的設(shè)備震源測(cè)量定位系統(tǒng)，包括信號(hào)采集模塊，信號(hào)分析處理 模塊，設(shè)備振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù)，波形數(shù)據(jù)庫(kù)，輸出顯示模塊。所述信號(hào)采集模塊為至少四個(gè)布置在被測(cè)設(shè)備上的振動(dòng)傳感器。應(yīng)用于三維空間 情況時(shí)需要布置四個(gè)或四個(gè)以上傳感器才能對(duì)震源的空間位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。然后進(jìn)行 時(shí)間同步，采集設(shè)備內(nèi)部部件(即不同震源)的振動(dòng)信號(hào)，由于傳感器時(shí)間同步信號(hào)是以近 光速傳播的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于振動(dòng)的傳播速度，因此可以忽略傳感器同步帶來(lái)的時(shí)間誤差。所述信號(hào)分析處理模塊，將采集到的信號(hào)進(jìn)行分析，識(shí)別，從而將不同傳感器采集 到同一震源產(chǎn)生的信號(hào)歸為一組；并通過(guò)計(jì)算同組信號(hào)的時(shí)間差，從而得到每個(gè)震源的時(shí) 間差數(shù)據(jù)。預(yù)先可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者數(shù)值計(jì)算等方法，對(duì)設(shè)備震源振動(dòng)信號(hào)時(shí)間差數(shù)據(jù)和坐標(biāo)值之間的關(guān)系進(jìn)行建模，從而可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的采集對(duì)進(jìn)行坐標(biāo)定位。所述振動(dòng) 模型數(shù)據(jù)庫(kù)記載振動(dòng)信號(hào)時(shí)間差和設(shè)備震源坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)。將信號(hào)分析處理模塊計(jì) 算得到的信號(hào)差數(shù)據(jù)與預(yù)先的設(shè)備振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)比，確定震源的坐標(biāo)值，從而確定 設(shè)備震源的空間位置和所在部件振動(dòng)波形等。所述波形數(shù)據(jù)庫(kù)為各種振動(dòng)波形特征的數(shù)據(jù)。所述波形數(shù)據(jù)庫(kù)為各種振動(dòng)波形特 征的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)比震源的波形數(shù)據(jù)與預(yù)先的波形數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，診斷出是振動(dòng)是否正 常，以及何種故障。故障信息輸送至輸出顯示模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或?qū)崟r(shí)設(shè)備診斷，并且能夠有效的將故 障數(shù)據(jù)存留下來(lái)。
本發(fā)明的設(shè)備震源測(cè)量定位方法，如圖2所示，具體包括如下步驟(1)在被測(cè)設(shè)備上布置信號(hào)采集模塊；所述信號(hào)采集模塊為至少四個(gè)布置在被測(cè) 設(shè)備上的振動(dòng)傳感器。然后進(jìn)行時(shí)間同步，采集設(shè)備內(nèi)部不同震源的振動(dòng)信號(hào)。(2)預(yù)先對(duì)信號(hào)差數(shù)據(jù)和震源坐標(biāo)值之間的關(guān)系進(jìn)行建模，從而可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)對(duì) 振動(dòng)信號(hào)的采集對(duì)進(jìn)行坐標(biāo)定位。(3)采用信號(hào)分析處理模塊對(duì)每個(gè)傳感器采集得到的信號(hào)運(yùn)用小波分析或其他同 樣功能的方法進(jìn)行分析，區(qū)分出不同震源發(fā)出的信號(hào)，得到大量的單源的信號(hào)。將所有的單 源信號(hào)進(jìn)行比較分組，通過(guò)波形識(shí)別的方法，判定波形、頻率等特征的相似性，將不同傳感 器上接受到的同一震源發(fā)出的信號(hào)歸為一組，得到多組的信號(hào)數(shù)據(jù)。并分別計(jì)算同組信號(hào) 的時(shí)間差，得到各個(gè)震源的信號(hào)時(shí)間差數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù)；(4)將步驟(3)的信號(hào)差數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的設(shè)備振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)比，確定震源的 空間位置以及波形特征數(shù)據(jù)；(5)將步驟(3)的波形特征數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的波形數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比，判斷振動(dòng)是否正常以 及何種故障。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊化設(shè)計(jì)，方便設(shè)計(jì)操作；準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè) 每個(gè)內(nèi)部部件的情況并能夠?qū)Ξ惓Ｕ駝?dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，計(jì)算結(jié)果相對(duì)客觀，減少對(duì)經(jīng)驗(yàn)的 依賴(lài)性。以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍。例如只將將 采集模塊安裝在設(shè)備上，但是檢查診斷時(shí)還是使用整個(gè)系統(tǒng)。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán) 利要求書(shū)及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專(zhuān)利的權(quán)利要求保護(hù) 范圍。
權(quán)利要求
一種設(shè)備震源測(cè)量定位系統(tǒng)，包括信號(hào)采集模塊，其特征在于，還包括信號(hào)分析處理模塊，設(shè)備振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù)，波形數(shù)據(jù)庫(kù)，輸出顯示模塊；所述信號(hào)采集模塊同步采集振動(dòng)信號(hào)，傳送至所述信號(hào)分析處理模塊，所述信號(hào)分析處理模塊對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別分組，計(jì)算振動(dòng)時(shí)間差，調(diào)用對(duì)比振動(dòng)模型數(shù)據(jù)及波形數(shù)據(jù)庫(kù)信息，計(jì)算結(jié)果導(dǎo)出到輸出顯示模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備震源測(cè)量定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)采集模塊為至 少四個(gè)布置在被測(cè)設(shè)備上的振動(dòng)傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備震源測(cè)量定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù) 為振動(dòng)信號(hào)時(shí)間差和設(shè)備震源坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備震源測(cè)量定位系統(tǒng)，其特征在于，所述波形數(shù)據(jù)庫(kù)為各種 振動(dòng)波形特征的數(shù)據(jù)。
5.一種設(shè)備震源測(cè)量定位的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)信號(hào)采集模塊在被測(cè)設(shè)備上同步采集振動(dòng)信號(hào)；(2)預(yù)先對(duì)信號(hào)差數(shù)據(jù)和震源坐標(biāo)值之間的關(guān)系進(jìn)行建模；(3)信號(hào)分析處理模塊通過(guò)一個(gè)對(duì)信號(hào)采集模塊采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別分組，并 分別計(jì)算同組信號(hào)的時(shí)間差，得到各個(gè)震源的信號(hào)時(shí)間差數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù)；(4)將步驟(3)的信號(hào)時(shí)間差數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的設(shè)備振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)比，確定震源的 空間位置；(5)將步驟(3)的波形數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的波形數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比，判斷振動(dòng)是否正常。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備震源測(cè)量定位的方法，其特征在于，所述信號(hào)采集模塊 為至少四個(gè)振動(dòng)傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備震源測(cè)量定位的方法，其特征在于，所述信號(hào)分析處理 模塊通過(guò)信號(hào)的相關(guān)性分析，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分解識(shí)別。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備震源測(cè)量定位的方法，其特征在于，所述的振動(dòng)模型數(shù) 據(jù)庫(kù)為振動(dòng)信號(hào)時(shí)間差和設(shè)備震源坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。9、如權(quán)利要求5所述的設(shè)備震源測(cè)量 定位的方法，其特征在于，所述波形數(shù)據(jù)庫(kù)為各種振動(dòng)波形特征數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種設(shè)備震源的測(cè)量定位系統(tǒng)和方法，包括信號(hào)采集模塊，信號(hào)分析處理模塊，設(shè)備振動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫(kù)，波形數(shù)據(jù)庫(kù)，輸出顯示模塊；所述信號(hào)采集模塊同步采集振動(dòng)信號(hào)，傳送至所述信號(hào)分析處理模塊，所述信號(hào)分析處理模塊對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別分組，計(jì)算振動(dòng)時(shí)間差，調(diào)用對(duì)比振動(dòng)模型數(shù)據(jù)及波形數(shù)據(jù)庫(kù)信息，計(jì)算結(jié)果導(dǎo)出到輸出顯示模塊。采用本發(fā)明設(shè)備震源的測(cè)量定位系統(tǒng)和方法，準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)每個(gè)內(nèi)部部件的情況并能夠?qū)Ξ惓Ｕ駝?dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備內(nèi)部部件的振動(dòng)檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01H17/00GK101872012SQ201010200019
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者盧穩(wěn), 張宏武, 李成勤, 林峰, 黃偉光 申請(qǐng)人:上海中科清潔能源技術(shù)發(fā)展中心