[發明專利]狀況監測裝置和用于操作該狀況監測裝置的方法

在審

• 申請號: 202010512441.5
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN112213085A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 朱利安·弗蘭基蒂;馬克·羅德斯
• 申請（專利權）人: 斯凱孚公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01H17/00;H02N2/18
• 代理公司: 北京智沃律師事務所 11620
• 代理人: 吳志宏

一種狀況監測裝置(10)包括：狀況監測傳感器(12)，被配置為獲取由系統產生的振動信號；集成電源(14)，具有用于向狀況監測傳感器(12)提供電能并且包括電磁線圈(20)和永磁體(22)的能量采集器(16)。集成電源(14)還包括在能量采集器(16)與狀況監測傳感器(12)之間的系統電源開關(24)，系統電源開關(24)被配置為至少在向傳感器(12)提供能量采集器(16)的電能的第一高阻抗位置與沒有電力傳遞到傳感器(12)的第二低阻抗位置之間切換。狀況監測裝置包括用于限制能量采集器(16)的運動的系統(26)，系統(26)被配置為在系統電源開關(24)的第二低阻抗位置連接電磁線圈(20)的兩端。

技術領域

本發明涉及狀況監測裝置的領域，特別地，涉及用于監測系統(諸如以運動的機器為例)的狀況的狀況監測傳感器。

背景技術

狀況監測裝置允許監測系統的狀況，而無需手動檢查。這些裝置在遠程位置或難以接近和/或接近危險的位置(諸如，鐵路系統的軸(/輪軸)(axle)和/或軸承)中可能特別有利。

分析由運動的機器產生的振動信號在機器狀況監測領域中是眾所周知的。

通常，電氣傳感器用于收集振動測量(值)，然后可以對其進行分析以確定機器狀況并檢測任何機器缺陷。

在許多情況下，通過集成的發電源對狀況監測裝置供電可能是方便的。的確，可能有必要向位于遠程位置的裝置提供電能，例如，不存在電源基礎設施的地方，或存在基礎設施，但在裝置安裝的特定位置電力不可用的地方。

為了給狀況監測裝置供電，已知使用電池組或容量有限的電源，諸如能量采集器。

這種狀況監測裝置依賴于被監測的機器產生的振動；因此，機械振動可以用作可以在本地收集的動力源。的確，振動能量采集是利用來自環境的振動來驅動發電機的過程，該發電機提供電力以用于電子裝置。這樣的技術是特別有利的，因為它能夠為位于遠程位置的裝置提供電力自主權。

振動能量采集器通常從相對于磁場運動的導電線圈產生電能。這種相對運動是由來自狀況監測下的機器的振動能量引起的。因此，在運動通過磁場的導體中感應出電流。通常，振動能量采集器包括固定的永磁體和被彈簧懸置的線圈，線圈被感應而相對于永磁體振蕩。在另一種類型的能量采集器中，永磁體懸置在彈簧上，并被感應而相對于固定的線圈振蕩。

為了實現有效的能量采集，有必要增大所述采集器內的振蕩運動。然而，在振動信號測量獲取期間，線圈中的電流可能產生交變磁場，該交變磁場可能會在狀況監測傳感器中感應出不想要的信號。

因此，需要在測量(值)獲取期間減少采集器振蕩(harvester oscillation)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于在通過狀況監測傳感器獲取振動信號測量期間限制能量采集器運動的系統和方法。

本發明的特別目的在于提供一種狀況監測裝置，所述狀況監測裝置被設計為安裝在系統(諸如以運動的機器為例)上，用以監測所述系統的狀況。所述狀況監測裝置包括：狀況監測傳感器，被配置為獲取由所述系統產生的振動信號；以及集成電源，用于向所述狀況監測傳感器提供電能。所述集成電源包括具有電磁線圈和永磁體的能量采集器，所述電磁線圈和所述永磁體被配置為一者相對于另一者振蕩，所述集成電源還包括在所述能量采集器與所述狀況監測傳感器之間的系統電源開關。

所述系統電源開關被配置為至少在第一高阻抗位置與第二低阻抗位置之間進行切換，在所述第一高阻抗位置，向所述傳感器提供所述能量采集器的電能，在所述第二低阻抗位置，所述能量采集器被短路，并且沒有電力從所述能量采集器傳遞到所述傳感器。

所述狀況監測裝置包括用于限制所述能量采集器的運動的系統，所述系統被配置為在所述系統電源開關的第二低阻抗位置連接所述電磁線圈的兩端。