BRPI0923419B1 - aparelho e método para analizar a condição de uma máquina, e, programa de computador. - Google Patents

Abstract

aparelho e método para analisar a condição de uma máquina um método para analisar a condição de uma máquina tendo um eixo rotativo, compreendendo: gerar um sinal de medição elétrico analógico (sea) dependente das vibrações mecânicas emanando a partir da rotação do eixo mencionado; amostrar o sinal de medição analógico mencionado em uma frequência de amostragem (fs) a fim de gerar um sinal de dados de medição digital (smd) em resposta aos dados de medição analógicos recebidos mencionados; efetuar uma decimação do sinal de dados de medição digital (smd) a fim de alcançar um sinal digital (sred) tendo uma frequência de amostragem reduzida (fsr1, fsr2); onde a decimação mencionada inclui a etapa de controlar a frequência de amostragem reduzida (fsr1, fsr2) tal que o número de valores de amostra por revolução do eixo (8) é mantido em um valor substancialmente constante; e receber o sinal digital mencionado (sred2) em uma entrada do dispositivo de aprimoramento de sinal efetuando uma correlação no dispositivo de aprimoramento de sinal mencionado a fim de produzir uma sequência de sinal de saída (o) onde componentes de amplitude de sinais repetitivos são amplificados em relação aos componentes do sinal estocástico efetuando uma função de análise de condição (f1, f2, fn) para analisar a condição da máquina dependente do sinal digital mencionado (sred) tendo uma frequência de amostragem reduzida (fsr1, fsr2).

Description

“APARELHO E MÉTODO PARA ANALISAR A CONDIÇÃO DE UMA MÁQUINA” Campo Técnico da Invenção

[0001] A presente invenção se refere a um método para analisar a condição de uma máquina, e a um aparelho para analisar a condição de uma máquina. A invenção também se refere a um sistema incluindo tal aparelho e um método de operar tal aparelho. A invenção também se refere a um programa de computador para forçar um computador a efetuar uma função de análise.

Descrição da arte relacionada

[0002] Máquinas com partes móveis são sujeitas à desgaste com o passar do tempo, que frequentemente causa a condição da máquina deteriorar. Exemplos de tais máquinas com partes móveis são motores, bombas, geradores, compressores, tomos mecânicos e máquinas de CNC. As partes móveis podem compreender a eixo e rolamentos.

[0003] De modo a prevenir falha de máquina, tais máquinas devem ser submetidas a manutenção, dependendo da condição da máquina. Por conseguinte, a condição de operação de tal máquina é preferencialmente avaliada de tempo em tempo. A condição de operação pode ser determinada medindo vibrações emanando de um rolamento ou medindo temperatura no compartimento da máquina, as quais temperaturas são dependentes da condição de operação dos rolamentos. Tais verificações de condição das máquinas com rotação ou outras partes móveis são de grande significado para segurança e também para o tempo de vida de tais máquinas. É conhecido efetuar de forma manual, tais medições em máquinas. Isto simplesmente é feito por um operador com a ajuda de um instrumento de medição efetuando medições em pontos de medição em uma ou várias máquinas.

[0004] Um número de instrumentos comerciais está disponível que se baseiam no fato que defeitos em elementos de rolamentos geram pulsos curtos, usualmente chamados de short pulses. Um aparelho de medição de choque pode gerar informação indicativa de uma condição de um rolamento ou de uma máquina.

[0005] WO 03062766 divulga uma máquina tendo um ponto de medição e um eixo com um determinado diâmetro de eixo, onde o eixo pode girar quando a

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2/86 máquina está em uso. WO 03062766 também divulga um aparelho para analisar a condição de uma máquina tendo um eixo rotativo. O aparelho divulgado tem um sensor para produzir um valor medido indicando vibração em um ponto de medição. O aparelho divulgado em WO 03062766 tem um processador de dados e uma memória. A memória pode armazenar código de programa que, quando executados no processador de dados, vai forçar o aparelho de análise a efetuar uma função de Monitoração de Condição de Máquina. Tal função de Monitoração de Condição de Máquina pode incluir medição de pulso de choque.

[0006] US 6,053,047 divulga um acelerômetro usado como sensor de vibração coletando dados de vibração analógicos que são entregues para um conversor de A / D que fornece dados de vibração digitais para um processador 90. De acordo com US 6,053,047 o processador efetua filtragem de passa banda digital de dados de vibração digitais, retificando o sinal filtrado, e filtragem de passa baixo do sinal retificado para produzir um sinal de frequência baixa. O sinal de frequência baixa é passado através de um capacitor para produzir um sinal do qual foi retirado a modulação. Uma FFT é efetuada no sinal do qual foi retirado a modulação 116 para produzir um espectro de vibração. US 6,053,047 também ensina a calcular a frequência de ressonância de cada caminho físico a partir do acelerômetro para várias fontes de vibração no motor e US 6,053,047 ensina a efetuar esta etapa de calibração antes do motor deixar a fábrica. Alternativamente tal calibração de cada caminho físico a partir das várias fontes de vibração para o acelerômetro precisa ser efetuada usando um martelo calibrado, de acordo com US 6,053,047.

Sumário

[0007] Um aspecto da invenção se refere a um aparelho para analisar a condição de uma máquina tendo uma parte rotativa com uma velocidade de rotação, compreendendo:

- um primeiro sensor adaptado para gerar um sinal de medição elétrico analógico (Sea) dependente das vibrações mecânicas emanando a partir da rotação da parte mencionada; um conversor de analógico para digital (44) para amostrar o sinal de medição analógico mencionado em uma frequência de amostragem (fs) a

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3/86 fim de gerar um sinal de dados de medição digital (Smd) em resposta aos dados de medição analógicos recebidos mencionados; sinal de dados de medição digital mencionado (Smd) tendo um primeiro nível de Proporção de Sinal para Ruído;

- um primeiro decimador para efetuar uma decimação do sinal de dados de medição digital (Smd, Senv) a fim de alcançar um primeiro sinal digital (Smd, Senv) tendo uma primeira frequência de amostragem reduzida (ísri);

- um segundo decimador (470, 470A, 470B), o segundo decimador mencionado (470, 470A, 470B) tendo

- uma primeira entrada para receber o primeiro sinal digital mencionado (Smd, Senv) e

- uma segunda entrada para receber um sinal indicativo de uma velocidade variável de rotação (írot) associada com a parte mencionada;

- uma terceira entrada para receber um sinal indicativo de um sinal de configuração de taxa de amostragem de saída;

- o segundo decimador mencionado (470, 470A, 470B) sendo adaptado para gerar um segundo sinal digital (Sredz) tendo uma segunda frequência de amostragem reduzida (ísrz) em resposta

- ao primeiro sinal digital mencionado (Smd, Senv),

- ao sinal indicativo mencionado de uma velocidade relevante de rotação (írot) e

- ao sinal indicativo mencionado de um sinal de configuração de taxa de amostragem de saída tal que o número de valores de amostra por revolução da parte rotativa mencionada é mantido em um valor substancialmente constante; e

- um dispositivo de aprimoramento de sinal tendo uma entrada para receber o segundo sinal digital mencionado (Sred2); o dispositivo de aprimoramento de sinal mencionado sendo adaptado para receber uma primeira pluralidade (Length) de valores de amostra, onde o segundo sinal digital mencionado (Sred2) representa vibrações mecânicas emanando da rotação da parte mencionada e para uma duração de tempo;

- o dispositivo de aprimoramento de sinal mencionado sendo adaptado

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4/86 para efetuar uma correlação a fim de produzir um sequência de sinal de saída (0) onde componentes de amplitude de sinais repetitivos são amplificados em relação aos componentes do sinal estocástico .

- um avaliador (230) para efetuar uma função de análise de condição (F1, F2, Fn) para analisar uma condição da máquina dependente do segundo sinal digital mencionado (Sred2).

[0008] De acordo com uma modalidade do aparelho o primeiro decimador mencionado é adaptado para reduzir a taxa de amostragem de um fator inteiro (M). [0009] Um aspecto B1 da invenção se refere a um programa de computador para forçar um computador a analisar a condição de uma máquina tendo uma parte girando lentamente, o programa de computador compreendendo:

- meios de código legível por computador que, quando executados em um computador, força o computador a gerar um sinal de medição elétrico analógico (Sea) dependente das vibrações mecânicas emanando a partir da rotação do eixo mencionado;

- meios de código legível por computador que, quando executados em um computador, força o computador a amostrar o sinal de medição analógica mencionado em uma frequência de amostragem (fs) a fim de gerar um sinal de dados de medição digital (Smd) em resposta aos dados de medição analógicos recebidos mencionados;

- meios de código legível por computador que, quando executados em um computador, força o computador a efetuar uma decimação do sinal de dados de medição digital (Smd) a fim de alcançar um sinal digital (Sred) tendo uma frequência de amostragem reduzida (ísri, fsR2).

- meios de código legível por computador que, quando executados em um computador, força o computador a controlar a frequência de amostragem reduzida (fsRi, fsR2) tal que o número de valores de amostra por revolução do eixo (8) é mantido em um valor substancialmente constante; e

- meios de código legível por computador que, quando executados em um computador, força o computador a efetuar uma função de análise de condição (F1,

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F2, Fn) para analisar a condição da máquina dependente do sinal digital mencionado (Sred) tendo uma frequência de amostragem reduzida (ísri , ísrz).

[0010] Um produto de programa de computador compreendendo

- um meio legível por computador; e um programa de computador de acordo com reivindicação do aspecto B1, o programa de computador sendo gravado no meio legível por computador mencionado.

[0011] A invenção também se refere a um sistema de monitoração de condição compreendendo

- um sensor de medição de pulso de choque associado com um sistema de engrenagens epicicloidal (700) para gerar um sinal analógico;

- um conversor de A / D acoplado para receber o sinal analógico mencionado;

- uma pluralidade de funções de processamento de sinal (94, 240, 250, 310, 470, 320).

[0012] A invenção também se refere a um método de operar um filtro de resposta de impulso finito tendo uma entrada (480) para receber valores de dados de entrada detectados (S(J)) de um sinal de dados de medição digital (Smd) dependente das vibrações mecânicas emanando a partir da rotação de um eixo, o sinal de dados de medição digital mencionado (Smd) tendo uma frequência de amostragem (ísri); e uma entrada para receber um sinal indicativo de uma velocidade de rotação de uma parte rotativa monitorada em um momento associado a detecção mencionada dos valores de dados de entrada mencionados (S(j)); e uma memória (604) adaptada para receber e armazenar os valores de dados mencionados (S(J)) e informação indicativa da correspondente velocidade de rotação (írot); e um gerador de valor (606) adaptado para gerar um valor fracionário (D); e; uma pluralidade de FIR bandas de passagem tendo valores de filtro individuais; o método compreendendo uma etapa de interpolação de um valor de filtro.

Descrição Breve dos Desenhos

[0013] Para simples entendimento da presente invenção, ela será descrita por

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6/86 meio de exemplos e com referência aos desenhos anexos.

[0014] Fig. 1 mostra um diagrama de bloco esquemático de uma modalidade de um sistema de análise de condição 2 de acordo com uma modalidade da invenção.

[0015] Fig. 2A é um diagrama de bloco esquemático de uma modalidade de uma parte de um sistema de análise de condição 2 mostrado na Fig. 1.

[0016] Fig. 2B é um diagrama de bloco esquemático de uma modalidade de uma interface de sensor.

[0017] Figura 2C é uma ilustração de um sinal de medição a partir de um sensor de vibração.

[0018] Figura 2D ilustra uma amplitude de sinal de medição gerada por um sensor de pulso de choque.

[0019] Figura 2E ilustra uma amplitude de sinal de medição gerado por um sensor de vibração.

[0020] Figura 3 é uma ilustração simplificada de um sensor de Medição de Medição de Pulso de Choque de acordo com uma modalidade da invenção.

[0021] Figura 4 é uma ilustração simplificada de uma modalidade da memória 60 e seus conteúdos.

[0022] Figura 5 é um diagrama de bloco esquemático de uma modalidade do aparelho de análise em uma localização de cliente com a máquina 6 tendo um eixo móvel.

[0023] Figura 6 ilustra um diagrama de bloco esquemático de uma modalidade do pré-processador de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0024] Figura 7 ilustra uma modalidade do avaliador 230.

[0025] Figura 8 ilustra uma outra modalidade do avaliador 230.

[0026] Figura 9 ilustra uma outra modalidade do pré-processador 200.

[0027] Figura 10A é um fluxograma que ilustra modalidades de um método para melhorar padrões de sinais repetitivos em sinais.

[0028] Figura 10B é um fluxograma ilustrando um método de gerar um sinal de saída digital.

[0029] Figura 11 é uma ilustração esquemática de uma primeira memória tendo

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7/86 várias posições de memória

[0030] Figura 12 é uma ilustração esquemática de uma segunda memória tendo várias posições de memória t.

[0031] Figura 13 é uma ilustração esquemática de um exemplo sinal de saída Smdp compreendendo duas assinaturas de sinais repetitivos.

[0032] Figura 14A ilustra um número de valores de amostra no sinal entregue para a entrada do decimador 310.

[0033] Figura 14B ilustra valores de amostra de saída do correspondente período de tempo.

[0034] Figura 15A ilustra um decimador de acordo com uma modalidade da invenção.

[0035] Figura 15B ilustra uma outra modalidade da invenção

[0036] Figura 16 ilustra uma modalidade da invenção incluindo um decimador e um dispositivo de aprimoramento de sinal, conforme descrito acima, e um decimador fracionário.

[0037] Figura 17 ilustra uma modalidade do decimador fracionário.

[0038] Figura 18 ilustra uma outra modalidade do decimador fracionário.

[0039] Figura 19 ilustra decimador e uma outra modalidade de decimador fracionário.

[0040] Figura 20 é um diagrama em bloco de decimador e ainda uma outra modalidade de decimador fracionário.

[0041] Figura 21 é um fluxograma ilustrando uma modalidade de um método de operar o decimador e o decimador fracionário da Figura 20.

[0042] Figuras 22A, 22B & 22C descreve um método que pode ser implementado como um programa de computador.

[0043] Figura 23 é uma vista frontal ilustrando um sistema de engrenagens epicicloidal

[0044] Figura 24 é uma vista lateral esquemática do sistema de engrenagens epicicloidal 700 da Figura 23, conforme visto na direção da seta SW na figura 23.

[0045] Figura 25 ilustra uma versão analógica de um sinal exemplar produzido

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8/86 por e emitido pelo pré-processador 200 (ver Figura 5 ou Figura 16) em resposta aos sinais detectados por pelo menos, um sensor 10 quando da rotação do sistema de engrenagens epicicloidal.

[0046] Figura 26 ilustra um exemplo de uma porção da região de amplitude alta 702A do sinal mostrado na figura 25.

[0047] Figura 27 ilustra um espectro de frequência exemplar de um sinal compreendendo uma pequena perturbação periódica 903 como ilustrado na Figura 26.

[0048] Figura 28 ilustra um exemplo de uma porção do sinal exemplar mostrado na figura 25.

[0049] Figura 29 ilustra ainda uma modalidade de um sistema de análise de condição de acordo com uma modalidade da invenção.

[0050] Figura 30 é um diagrama em bloco ilustrando as partes do arranjo de processamento de sinal da Figura 29 junto com a interface de usuário e o mostrador. Descrição Detalhada das Modalidades

[0051] Na seguinte descrição recursos similares em diferentes modalidades podem ser indicados pelos mesmos numerais de referência.

[0052] Fig. 1 mostra um diagrama de bloco esquemático de uma modalidade de um sistema de análise de condição 2 de acordo com uma modalidade da invenção. Numeral de referência 4 se refere a uma localização de cliente com uma máquina 6 tendo uma parte móvel 8. A parte móvel pode compreender rolamentos 7 e um eixo 8 que, quando a máquina está em operação, giram. A condição de operação do eixo 8 ou de um rolamento 7 pode ser determinado em resposta às vibrações emanando a partir do eixo e / ou rolamento quando o eixo gira. A localização de cliente 4, que também pode ser referida como parte do cliente ou parte do usuário, pode, por exemplo, ser instalações de um parque eólico, i.e. um grupo de turbinas eólicas em uma localidade, ou instalações de uma unidade fábrica de papel, ou algum outro parque de fábrica tendo máquinas com partes móveis.

[0053] Uma modalidade de um sistema de análise de condição 2 é operativo quando um sensor 10 é preso a ele ou em um ponto de medição 12 no corpo da

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9/86 máquina 6. Embora a Figura 1 somente ilustra dois pontos de medição 12, é para ser entendido que a localização 4 pode compreender qualquer número de pontos de medição 12. Um sistema de análise de condição 2 mostrado na figura 1, compreende um aparelho de análise 14 para analisar a condição de uma máquina nas bases de valores de medição entregues pelo sensor 10.

[0054] O aparelho de análise 14 tem uma porta de comunicação 16 para troca de dados bidirecionais. A porta de comunicação 16 é passível de se conectar a uma rede de comunicações 18, e.g. via uma interface de dados 19. A rede de comunicações 18 pode ser a internet mundial, também conhecido como a Internet. A rede de comunicações 18 pode também compreender uma Rede de Telefonia Comutada Pública.

[0055] Um computador de servidor 20 é conectado a uma rede de comunicações 18. O servidor 20 pode compreender um banco de dados 22, interfaces de entrada / saída de usuário 24 e hardware de processamento de dados 26, e uma porta de comunicação 29. O computador de servidor 20 está localizado em uma localização 28, que é geograficamente separada da localização de cliente 4. A localização do servidor 28 pode estar em uma primeira cidade, tal como a capital Estocolmo da Suécia, e a localização de cliente pode estar em uma outra cidade, tal como Stuttgart, Alemanha ou Detroit em Michigan, USA. Alternativamente, a localização do servidor 28 pode estar em uma primeira parte de uma cidade e a localização de cliente pode estar em uma outra parte da mesma cidade. A localização do servidor 28 também pode ser referida como parte do fornecedor 28, ou localização de parte do fornecedor 28.

[0056] De acordo com uma modalidade da invenção uma localização de controle central 31 compreende um computador de controle 33 tendo hardware de processamento de dados e software para levantamento de uma pluralidade de máquinas na localização de cliente 4. As máquinas 6 podem ser turbinas eólicas ou caixas de engrenagem usadas em turbinas eólicas. Alternativamente as máquinas podem incluir máquinas em e.g. uma fábrica de papel. O computador de controle 33 pode compreender um banco de dados 22B, interfaces de entrada / saída de usuário

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24B e hardware de processamento de dados 26B, e uma porta de comunicação 29B. A localização de controle central 31 pode estar separada da localização de cliente 4 de uma distância geográfica. Por meio da porta de comunicação 29B ο computador de controle 33 pode ser acoplado para se comunicar com o aparelho de análise 14 via a porta 16. O aparelho de análise 14 pode entregar dados de medição sendo parcialmente processados a fim de permitir ainda processamento de sinal e / ou análise a ser efetuado na localização central 31 pelo computador de controle 33. [0057] Uma empresa fornecedora ocupa a localização de parte do fornecedor 28. A empresa fornecedora pode vender e entregar aparelhos de análise 14 e / ou software para uso em um aparelho de análise 14. A empresa fornecedora pode também vender e entregar software de análise para uso no computador de controle na localização de controle central 31. Tal software de análise 94,105 é discutido em conjunto com a Figura 4 abaixo. Tal software de análise 94,105 pode ser entregue através de transmissão sobre a rede de comunicações mencionada 18.

[0058] De acordo com uma modalidade do sistema 2 o aparelho 14 é um aparelho portátil que pode ser conectado a uma rede de comunicações 18 de vez em quando.

[0059] De acordo com uma outra modalidade do sistema 2 o aparelho 14 é conectado a uma rede de comunicações 18 substancialmente continuamente. Então, o aparelho 14 de acordo com esta modalidade pode substancialmente sempre esta on-line disponível para comunicação com o computador do fornecedor 20 e / ou com o computador de controle 33 na local de controle 31.

[0060] Fig. 2A é um diagrama de bloco esquemático de uma modalidade de uma parte de um sistema de análise de condição 2 mostrado na Fig. 1. Um sistema de análise de condição, como ilustrado na Fig. 2A, compreende uma unidade de sensor 10 para produzir uma valor medido. O valor medido pode ser dependente do movimento ou, mais precisamente, dependente das vibrações ou pulsos de choque causados pelos rolamentos quando o eixo gira.

[0061] Uma modalidade de um sistema de análise de condição 2 é operativa quando um dispositivo 30 está firmemente montado no ou em um ponto de medição

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11/86 em uma máquina 6. 0 dispositivo 30 montado no ponto de medição pode ser referido como um barrote 30. Um barrote 30 pode compreender um acoplamento de conexão 32 ao qual a unidade de sensor 10 é de forma removível passível de se prender. O acoplamento de conexão 32 pode, por exemplo, compreender roscas iniciais dobradas para possibilitar a unidade de sensor ser de forma mecânica encaixada com o barrote por meio de uma % rotação por vez.

[0062] Um ponto de medição 12 pode compreender um recesso com rosca no compartimento da máquina. Um barrote 30 pode ter uma parte saliente com roscas correspondendo àquelas do recesso para possibilitar ao barrote ser firmemente preso ao ponto de medição através de introdução no recesso como um parafuso.

[0063] Alternativamente, um ponto de medição pode compreender um recesso com rosca no compartimento da máquina, e a unidade de sensor 10 pode compreender correspondentes roscas tal que ela pode ser diretamente introduzida no recesso. Alternativamente, o ponto de medição é marcado no compartimento da máquina somente com uma marca pintada.

[0064] A máquina 6 exemplificada na Fig. 2A pode ter um eixo de rotação com um determinado diâmetro de eixo d1 . O eixo em uma máquina 24 pode girar com uma velocidade de rotação V1 quando uma máquina 6 está em uso.

[0065] A unidade de sensor 10 pode ser acoplada ao aparelho 14 para analisar a condição de uma máquina. Com referência à Figura 2A, o aparelho de análise 14 compreende uma interface de sensor 40 para receber um sinal medido ou dados de medição, produzidos pelo sensor 10. A interface de sensor 40 é acoplada a uns meios de processamento de dados 50 capaz de controlar a operação do aparelho de análise 14 de acordo com o código de programa. Os meios de processamento de dados 50 são também acoplados a uma memória 60 para armazenar o código de programa mencionado.

[0066] De acordo com uma modalidade da invenção, a interface de sensor 40 compreende uma entrada 42 para receber um sinal analógico, a entrada 42 sendo conectado a um conversor de analógico para digital (A / D) 44, a saída digital 48 da qual é acoplada aos meios de processamento de dados 50. O conversor de A / D 44

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12/86 amostra o sinal analógico recebido com uma determinada frequência de amostragem fs a fim de entregar um sinal de dados de medição digital Smd tendo a determinada frequência de amostragem fs mencionada e onde a amplitude de cada amostra depende da amplitude do sinal analógico recebido no momento da amostragem.

[0067] De acordo com uma outra modalidade da invenção, ilustrada na Fig. 2B, a interface de sensor 40 compreende uma entrada 42 para receber um sinal analógico Sea proveniente de um Sensor de Medição de Pulso de Choque, um circuito de condicionamento 43 acoplado para receber o sinal analógico, e um conversor de A / D 44 acoplado para receber um sinal analógico condicionado proveniente de uma circuito de condicionamento 43. O conversor de A / D 44 amostra o sinal analógico condicionado recebido com uma determinada frequência de amostragem fs a fim de entregar um sinal de dados de medição digital Smd tendo a determinada frequência de amostragem fs mencionada e onde a amplitude de cada amostra depende da amplitude do sinal analógico recebido no momento da amostragem.

[0068] O teorema de amostragem garante que sinais limitados em banda (i.e., sinais que têm uma frequência máxima) podem ser reconstruídos perfeitamente a partir de sua versão amostrada, se a taxa de amostragem fs é mais do que duas vezes a frequência máxima fsEAmax do sinal analógico Sea a ser monitorado. A frequência igual a uma metade da taxa de amostragem é, por conseguinte, um limite teórico na mais alta frequência de modo não ambígua representada pelo sinal amostrado Smd. Esta frequência (metade da taxa de amostragem) é chamada a frequência de Nyquist do sistema de amostragem. Frequências acima da frequência de Nyquist ín podem ser observadas no sinal amostrado, mas sua frequência é ambígua. Isto é, um componente da frequência com frequência f não pode ser distinguido de outros componentes com frequências B * ín + f, e B * ín - f para inteiros não zeros B. Esta ambiguidade, conhecida como duplicidade forçada pode ser tratada filtrando o sinal com um filtro anti-duplicidade forçada (usualmente um filtro passa baixo com corte perto da frequência de Nyquist) antes da conversão para a representação discreta amostrada.

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[0069] De modo a fornecer uma margem segura para em termos de permitir a um filtro não ideal ter uma determinada inclinação na resposta de frequência, a frequência de amostragem pode ser selecionada para um maior valor do que 2. Então, de acordo com modalidades da invenção a frequência de amostragem pode ser configurada para fs ⁼ k * fsEAmax onde k é um fator tendo um valor maior do que 2,0.

[0070] Consequentemente o fator k pode ser selecionado para um valor maior do que 2,0. Preferencialmente fator k pode ser selecionado para um valor entre 2,0 e 2,9 de modo a fornecer uma boa margem segura enquanto evitando gerar muitos valores de amostras desnecessariamente. De acordo com uma modalidade o fator k é vantajosamente selecionado tal que 100*k / 2 acarreta um inteiro. De acordo com uma modalidade o fator k pode ser configurado para 2,56. Selecionando k para 2,56 acarreta 100*k = 256 = 2 elevado a 8.

[0071] De acordo com uma modalidade a frequência de amostragem fs do sinal de dados de medição digital Smd pode ser fixado para um determinado valor fs, tal como e.g. fs = 102 kHz

[0072] Então, quando a frequência de amostragem fs é fixada para um determinado valor fs, a frequência máxima fsEAmax do sinal analógico Sea será:

fsEAmax ^_ fs / k onde fsEAmax é a mais alta frequência a ser analisada no sinal amostrado.

[0073] Então, quando a frequência de amostragem fs é fixada em um determinado valor fs = 102 400 Hz, e o fator k é configurado para 2,56, frequência máxima fsEAmax do sinal analógico Sea será:

fSEAmax = fs / k = 102 400 / 2,56 = 40 kHz

[0074] Consequentemente, um sinal de dados de medição digital Smd, tendo uma determinada frequência de amostragem fs, é gerado em resposta ao sinal de medição analógico recebido de medição analógico recebido mencionado Sea. A saída digital 48 do conversor de A / D 44 é acoplada aos meios de processamento

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14/86 de dados 50 via uma saída 49 da interface de sensor 40 a fim de entregar o sinal de dados de medição digital Smd para os meios de processamento de dados 50.

[0075] A unidade de sensor 10 pode compreender um transdutor de vibração, uma unidade de sensor sendo estruturada para fisicamente se encaixar no acoplamento de conexão do ponto de medição tal que vibrações da máquina no ponto de medição são transferidas para o transdutor de vibração. De acordo com uma modalidade da invenção a unidade de sensor compreende um transdutor tendo um elemento piezoelétrico. Quando o ponto de medição 12 vibra, a unidade de sensor 10, ou pelo menos, uma parte dela, também vibra e o transdutor então produz um sinal elétrico do qual uma frequência e amplitude dependem da frequência de vibração mecânica e a amplitude da vibração do ponto de medição 12, respectivamente. De acordo com uma modalidade da invenção a unidade de sensor 10 é um sensor de vibração, fornecendo um sinal de amplitude analógico de e.g.10 mV / g em um intervalo de frequência de 1,00 para 10.000 Hz, tal sensor de vibração é designado para entregar substancialmente a mesma amplitude de 10 mV independente se ele é exercida para a aceleração de 1 g (9,82 m / s²) em 1 Hz, 3 Hz ou 10 Hz. Então, um típico sensor de vibração tem uma resposta linear em um intervalo de frequência especificado até cerca de 10 kHz. Vibrações mecânicas naquele intervalo de frequência emanando das partes da máquina que giram são usualmente causadas por falta de balanceamento ou falta de alinhamento. Contudo, quando montado em uma máquina, o sensor de vibração de resposta linear tipicamente também tem várias frequências de ressonância mecânica diferentes dependentes do caminho físico entre o sensor e fonte de vibração.

[0076] Uma avaria em um rolamento de rolo causa ondas elásticas relativamente agudas, conhecidas como pulsos de choque, viajando ao longo de um caminho físico no compartimento de uma máquina antes de atingir o sensor. Tais pulsos de choque frequentemente têm um espectro de frequência amplo. A amplitude de um pulso de choque de rolamento de rolo é tipicamente menor do que a amplitude da vibração causada por falta de balanceamento ou falta de alinhamento.

[0077] O amplo espectro de frequência de sinais de pulso de choque os permite

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15/86 ativar uma resposta de toque ou uma ressonância em uma frequência de ressonância associada com o sensor. Então, um típico sinal de medição de um sensor de vibração pode ter uma forma de onda conforme mostrado na figura 20, i.e. um sinal dominante de frequência baixa com uma resposta de toque ressonante de amplitude mais baixa de frequência mais alta sobreposta.

[0078] De modo a permitir análise do sinal de pulso de choque, frequentemente emanando de uma avaria do rolamento, o componente de frequência baixa precisa ser filtrado. Isto pode ser alcançado por meio de um filtro passa alta ou por meio de um filtro passa banda. Contudo, esses filtros precisam ser ajustados tal que a porção de sinal de frequência baixa está bloqueada enquanto a porção de sinal de frequência alta é passada adiante. Um sensor de vibração individual tipicamente vai ter uma frequência de ressonância associada com o caminho físico de uma fonte de sinal de pulso de choque, e uma diferente frequência de ressonância associada com o caminho físico a partir de uma outra fonte de sinal de pulso de choque, como mencionado em US 6,053,047. Então, ajuste de filtro objetivando filtrar uma porção de sinal de frequência no modo passa alta requer adaptação individual quando um sensor de vibração é usado.

[0079] Quando tal filtro é corretamente ajustado o sinal resultante vai consistir do sinal de pulso de choque(s). Contudo, a análise do sinal de pulso de choque(s) emanando de um sensor de vibração é um pouco dificultada pelo fato que uma resposta de amplitude assim como a frequência de ressonância inerentemente varia dependendo do caminho físico individual a partir das fontes de sinal de pulso de choque.

[0080] Vantajosamente, esses inconvenientes associados com sensores de vibração podem ser atenuados pelo uso de um sensor de Medição de Pulso de Choque. O sensor de Medição de Pulso de Choque é designado e adaptado para fornecer uma pré-determinada frequência de ressonância mecânica, conforme descrito em detalhes adicionais abaixo.

[0081] Este recurso do sensor de Medição de Pulso de Choque vantajosamente produz resultados de medição passíveis de repetição nos quais o sinal de saída de

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16/86 um sensor de Medição de Pulso de Choque tem uma frequência de ressonância estável substancialmente independente do caminho entre a fonte de sinal de pulso de choque e o sensor de pulso de choque. Mais ainda, sensores de pulso de choque individuais mutuamente diferentes fornecem um muito pequeno, se algum, desvio na frequência de ressonância.

[0082] Um efeito vantajoso disto é que o processamento do sinal é simplificado, no qual filtros não necessitam ser individualmente ajustado, ao contrário para o caso descrito acima quando sensores de vibração são usados. Mais ainda, a resposta de amplitude dos sensores de pulso de choque é bem definida tal que uma medição individual fornece informação confiável quando medição é efetuada de acordo com métodos de medição apropriados definidos por S.P.M. Instrumento AB.

[0083] Figura 2D ilustra uma amplitude de sinal de medição gerada por um sensor de pulso de choque, e Figura 2E ilustra uma amplitude de sinal de medição gerada por um sensor de vibração. Ambos sensores foram exercidos para a mesma série de choques mecânicos sem o típico conteúdo de sinal de frequência baixa. Conforme claramente visto nas Figuras 2D e 2E, a duração de uma resposta de ressonância para um sinal de pulso de choque a partir do sensor de Medição de Pulso de Choque é mais curta do que a correspondente resposta de ressonância para um sinal de pulso de choque a partir do sensor de vibração. Este recurso do sensor de Medição de Pulso de Choque de fornecer distintas respostas de sinal de pulso de choque tem o efeito vantajoso de fornecer um sinal de medição a partir do qual é possível distinguir entre diferentes pulsos de choque mecânico que ocorrem dentro de um curto período de tempo.

[0084] De acordo com uma modalidade da invenção o sensor é um sensor de Medição de Pulso de Choque. Figura 3 é uma ilustração simplificada de um sensor de Medição de Pulso de Choque 10 de acordo com uma modalidade da invenção. De acordo com esta modalidade o sensor compreende uma parte 110 tendo uma determinada massa ou peso e um elemento piezoelétrico 120. O elemento piezoelétrico 120 é um pouco flexível tal que ele pode contrair e expandir quando excitado por força externa. O elemento piezoelétrico 120 é fornecido com camadas

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17/86 de condução elétrica 130 e 140, respectivamente, nas superfícies opostas. Como o elemento piezoelétrico 120 contrai e expande ele gera um sinal elétrico que capturado pelas camadas de condução 130 e 140. Consequentemente, uma vibração mecânica é transformada em um sinal de medição elétrica analógica Sea, que é entregue nos terminais de saída 145, 150. O elemento piezoelétrico 120 pode ser posicionado entre o peso 110 e uma superfície 160 que, durante operação, é fisicamente presa ao ponto de medição 12, como ilustrado na Figura 3.

[0085] O sensor de Medição de Pulso de Choque 10 tem uma frequência de ressonância que depende das características mecânicas para o sensor, tal como a massa m da parte do peso 110 e a elasticidade do elemento piezoelétrico 120. Então, o elemento piezoelétrico tem uma elasticidade e uma constante de mola k. A frequência de ressonância mecânica írm para o sensor é, por conseguinte, também dependente da massa m e da constante de mola k.

[0086] De acordo com uma modalidade da invenção a frequência de ressonância mecânica írm para o sensor pode ser determinada pela seguinte equação:

írm = 1 / (2ττ) V (k/m) (eq1)

[0087] De acordo com uma outra modalidade a frequência de ressonância mecânica efetiva para um sensor de Medição de Pulso de Choque 10 pode também depende de outros fatores, tais como a natureza da ligação do sensor 10 para o corpo da máquina 6.

[0088] O sensor ressonante de Medição de Pulso de Choque 10 é por meio disso, particularmente sensitivo às vibrações tendo um frequência na ou perto da e frequência de ressonância mecânica írm. O sensor de Medição de Pulso de Choque 10 pode ser designado tal que a frequência de ressonância mecânica írm está em algum valor no intervalo de 28 kHz à 37 kHz. De acordo com uma outra modalidade a frequência de ressonância mecânica írm está em algum valor no intervalo de 30 kHz à 35 kHz.

[0089] Consequentemente o sinal de medição elétrica analógica tem uma amplitude elétrica que pode variar ao longo de um espectro de frequência. Para o propósito de descrever conhecimento teórico, pode ser assumido que o sensor de

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Medição de Pulso de Choque 10 foi excitado para vibrações mecânicas com idênticas amplitudes em todas as frequências de e.g. 1 Hz à e.g. 200.000 kHz, então a amplitude do sinal analógico Sea do sensor de Medição de Pulso de Choque vai ter um máximo na frequência de ressonância mecânica írm, já que o sensor vai ressonar quando sendo empurrado com aquela frequência.

[0090] Com referência à Figura 2B, um circuito de condicionamento 43 recebe o sinal analógico Sea. O circuito de condicionamento 43 pode ser designado para ser um circuito de adaptação de impedância designada para adaptar a impedância de entrada do conversor de A / D conforme visto a partir dos terminais do sensor 145,150 tal que uma transferência de sinal ótima vai ocorrer. Então, um circuito de condicionamento 43 pode operar para adaptar a impedância de entrada Zin conforme visto a partir dos terminais do sensor 145,150 tal que uma potência elétrica máxima é entregue ao conversor de A / D 44. De acordo com uma modalidade de um circuito de condicionamento 43 o sinal analógico Sea é alimentado para o enrolamento primário de um transformador, e um sinal analógico condicionado é entregue por um secundário enrolamento do transformador. O enrolamento primário tem n1 voltas e o enrolamento secundário tem n2 voltas, a proporção n1 / n2 = m2. Então, o conversor de A / D 44 está acoplado para receber um sinal analógico condicionado de um circuito de condicionamento 43. O conversor de A / D 44 tem uma impedância de entrada Z44, e a impedância de entrada do conversor de A / D conforme visto a partir dos terminais do sensor 145,150 será (n1 / n2) * Z44, quando um circuito de condicionamento 43 é acoplado entre os terminais do sensor 145,150 e os terminais de entrada do conversor de A / D 44.

[0091] O conversor de A / D 44 amostra o sinal analógico condicionado recebido com uma frequência de amostragem determinada fs a fim de entregar um sinal de dados de medição digital Smd tendo a frequência de amostragem determinada mencionada fs e onde a amplitude de cada amostra depende da amplitude do sinal analógico recebido no momento da amostragem.

[0092] De acordo com modalidades da invenção, o sinal de dados de medição digital Smd é entregue para uns meios 180 para processamento de sinal digital (Ver

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Fig. 5).

[0093] De acordo com uma modalidade da invenção, os meios 180 para processamento de sinal digital compreendem o processador de dados 50 e código de programa para forçar o processador de dados 50. De acordo com uma modalidade da invenção o processador 50 é incorporado por um Processador de Sinal Digital. O Processador de Sinal Digital também pode ser referido como um DSP.

[0094] Com referência à Figura 2A, os meios de processamento de dados 50 são acoplados a uma memória 60 para armazenar o código de programa mencionado. A memória de programa 60 é preferencialmente uma memória não volátil. A memória 60 pode ser uma memória de leitura / escrita, i.e. possibilitando ambas, a leitura de dados a partir da memória e a escrita de novos dados na memória 60. De acordo com uma modalidade, a memória de programa 60 é incorporada através de uma memória FLASH. A Memória flash. A memória de programa 60 pode compreender um primeiro segmento de memória 70 para armazenar um primeiro conjunto de código de programa 80 que é executável a fim de controlar o aparelho de análise 14 para efetuar operações básicas (Figura 2 A e Figura 4). A memória de programa pode também compreender um segundo segmento de memória 90 para armazenar um segundo conjunto de código de programa 94. O segundo conjunto de código de programa 94 no segundo segmento de memória 90 pode incluir código de programa para forçar ao aparelho de análise processar o sinal detectado, ou sinais, a fim de gerar um sinal pré-processado ou um conjunto de sinais pré-processado. A memória 60 pode também incluir um terceiro segmento de memória 100 para armazenar um terceiro conjunto de código de programa 104. O conjunto de código de programa 104 no terceiro segmento de memória 100 pode incluir código de programa para forçar ao aparelho de análise efetuar uma função de análise selecionada 105. Quando uma função de análise é executada ela pode forçar ao aparelho de análise apresentar um correspondente resultado da análise na interface de usuário 106 ou entregar um resultado da análise na porta 16 (Ver Fig. 1 e Fig. 2A e Fig. 7 e 8).

[0095] Os meios de processamento de dados 50 são também acoplados a uma

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20/86 memória de leitura I escrita 52 para armazenamento de dados. Mais ainda, os meios de processamento de dados 50 podem ser acoplados para uma interface de comunicações do aparelho de análise 54. A interface de comunicações do aparelho de análise 54 fornece comunicação bi-direcional com uma interface de comunicação do ponto de medição 56 que é preso no, ao ou na vizinhança do ponto de medição na máquina.

[0096] O ponto de medição 12 pode compreender um acoplamento de conexão 32, uma portadora de informação legível e passível de ser escrita 58, e uma interface de comunicação do ponto de medição 56.

[0097] A portadora de informação passível de ser escrita 58, e a interface de comunicação do ponto de medição 56 pode ser fornecida em um dispositivo separado 59 colocado na vizinhança do barrote 30, como ilustrado na Figura 2. Alternativamente a portadora de informação passível de ser escrita 58, e a interface de comunicação do ponto de medição 56 pode ser fornecida dentro do barrote 30. Isto é descrito em mais detalhes no WO 98 / 01831, o conteúdo do qual é aqui incorporado para referência.

[0098] O sistema 2 é arrumado para permitir comunicação bidirecional entre a interface de comunicação do ponto de medição 56 e o aparelho de análise interface de comunicação 54. A interface de comunicação do ponto de medição 56 e o aparelho de análise interface de comunicação 54 são preferencialmente construídos para permitir comunicação sem fio. De acordo com uma modalidade a interface de comunicação do ponto de medição e o aparelho de análise interface de comunicação são construídas para se comunicar cada um com o outro por sinais de frequência de rádio (RF). Esta modalidade inclui uma antena na interface de comunicação do ponto de medição 56 e uma outra antena na interface de comunicação do aparelho de análise 54.

[0099] Figura 4 é uma ilustração simplificada de uma modalidade da memória 60 e seu conteúdo. A ilustração simplificada é pretendida para transmitir entendimento da idéia geral de armazenar diferentes funções de programa na memória 60, e isto não é necessariamente um correto ensinamento técnico da maneira na qual um

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21/86 programa seria em um circuito de memória real. 0 primeiro segmento de memória 70 armazena código de programa para controlar o aparelho de análise 14 para efetuar operações básicas. Embora a ilustração simplificada da Figura 4 mostra pseudo-código, é para ser entendido que o código de programa 80 pode ser constituído por código de máquina, ou qualquer nível de código de programa que pode ser executado ou interpretado pelos meios de processamento de dados 50 (Fig.2A).

[00100] O segundo segmento de memória 90, ilustrado na figura 4, armazena um segundo conjunto de código de programa 94. O código de programa 94 no segmento 90, quando executado nos meios de processamento de dados 50, vai forçar ao aparelho de análise 14 a efetuar uma função, tal como uma função de processamento de sinal digital. A função pode compreender um processamento matemático avançado do sinal de dados de medição digital Smd. De acordo com modalidades da invenção o código de programa 94 é adaptado para forçar aos meios do processador 50 a efetuar funções de processamento de sinal descritas em conjunto com as Figuras 5, 6, 9 e / ou Fig. 16 neste documento.

[00101] Conforme mencionado acima em conjunto com a Figura 1 , um programa de computador para controlar a função do aparelho de análise pode ser baixado a partir do computador de servidor 20. Isto significa que o programa a ser baixado é transmitido através da rede de comunicações 18. Isto pode ser feito modulando uma onda de portadora para transportar o programa através da rede de comunicações 18. Consequentemente o programa baixado pode ser carregado em uma memória digital, tal como a memória 60 (Ver figura 2A e 4). Então, um programa de processamento de sinal 94 e / ou um programa de função de análise 104, 105 pode ser recebido via uma porta de comunicação, tal como a porta 16 (Fig. 1 & 2A), a fim de carregá-lo na memória 60. De forma similar, um programa de processamento de sinal 94 e / ou um programa de função de análise 104, 105 pode ser recebido via porta de comunicação 29B (Fig. 1), a fim de carregá-lo em uma localização da memória de programa no computador 26B ou no banco de dados 22B.

[00102] Um aspecto da invenção se refere a um produto de programa de

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22/86 computador, tal como uns meios de código de programa 94 e / ou meios de código de programa 104, 105 passível de ser carregado em uma memória digital de um aparelho. O produto de programa de computador compreendendo porções de código de software para efetuar métodos de processamento de sinal e / ou funções de análise quando o produto mencionado é executado em uma unidade de processamento de dados 50 de um aparelho para analisar a condição de uma máquina. O termo executar em uma unidade de processamento de dados significa que o programa de computador mais a unidade de processamento de dados realizam um método do tipo descrito neste documento.

[00103] A frase um produto de programa de computador, passível de ser carregado em uma memória digital de um aparelho de análise de condição significa que um programa de computador pode ser introduzido em uma memória digital de um aparelho de análise de condição a fim de alcançar um aparelho de realizar um método do tipo descrito acima. O termo carregado em uma memória digital de um aparelho de análise de condição significa que um aparelho de análise de condição programado nesta maneira é capaz de, ou adaptado para, realizar um método do tipo descrito acima.

[00104] O produto de programa de computador mencionado acima também pode ser carregado em um meio legível por computador, tal como um Disco Compacto ou DVD. Tal meio legível por computador pode ser usado para entrega do programa para um cliente.

[00105] De acordo com uma modalidade do aparelho de análise 14 (Figura 2A), isto compreende uma interface de entrada de usuário 102, onde através de um operador pode interagir com o aparelho de análise 14. De acordo com uma modalidade a interface de entrada de usuário 102 compreende um conjunto de botões 104. Uma modalidade do aparelho de análise 14 compreende uma interface de saída de usuário 106. A interface de saída de usuário pode compreender uma unidade de exibição 106. Os meios de processamento de dados 50, quando eles executam uma função de programa básico fornecida no código de programa básico 80, fornece para interação do usuário por meio da interface de entrada de usuário

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102 e da unidade de exibição 106. O conjunto de botões 104 pode ser limitado para uns poucos botões, tal como por exemplo, cinco botões, como ilustrado na Figura 2A. Um botão central 107 pode ser usado para uma função de ENTER ou SELECT, ao passo que outros, botões mais periféricos podem ser usados para mover um cursor no mostrador 106. Nesta maneira é para ser entendido que símbolos e texto podem ser entrados no aparelho 14 via a interface de usuário. A unidade de exibição 106 pode, por exemplo, exibir um número de símbolos, tal como as letras do alfabeto, enquanto o cursor é passível de mover no mostrador em resposta à entrada do usuário a fim de permitir ao usuário entrar informação.

[00106] Figura 5 é um diagrama de bloco esquemático de uma modalidade do aparelho de análise 14 em uma localização de cliente 4 com uma máquina 6 tendo um eixo móvel 8. O sensor 10, que pode ser um sensor de Medição de Pulso de Choque, é mostrado preso ao corpo da máquina 6 a fim de capturar vibrações mecânicas e a fim de entregar um sinal de medição analógico Sea indicativo das vibrações mecânicas detectadas para a interface de sensor 40. A interface de sensor 40 pode ser designada conforme descrito em conjunto com a Fig. 2A ou 2B. A interface de sensor 40 entrega um sinal de dados de medição digital Smd para uns meios 180 para processamento de sinal digital.

[00107] O sinal de dados de medição digital Smd tem uma frequência de amostragem fs, e o valor de amplitude de cada amostra depende de uma amplitude do sinal de medição analógico recebido Sea no momento de amostragem. De acordo com uma modalidade a frequência de amostragem fs do sinal de dados de medição digital Smd pode ser fixada para um determinado valor fs, tal como e.g. fs = 102 kHz. A frequência de amostragem fs pode ser controlada através de um sinal de tempo de sincronismo entregue por um relógio 190, como ilustrado na Figura 5. O sinal de tempo de sincronismo também pode ser entregue para os meios 180 para processamento de sinal digital. Os meios 180 para processamento de sinal digital pode produzir informação sobre a duração temporal do sinal de dados de medição digital recebido Smd em resposta ao sinal de dados de medição digital recebido Smd, o sinal de tempo de sincronismo e a relação entre a frequência de amostragem fs e o

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24/86 sinal de tempo de sincronismo, já que a duração entre dois consecutivos valores de amostra se iguala à Ts= 1 / fs.

[00108] De acordo com as modalidades da invenção os meios 180 para processamento de sinal digital inclui um pré-processador 200 para efetuar um préprocessamento do sinal de dados de medição digital Smd a fim de entregar um sinal digital pré-processado Smdp em uma saída 210. A saída 210 é acoplada a uma entrada 220 de um avaliador 230. O avaliador 230 é adaptado para avaliar o sinal digital pré-processado Smdp a fim de entregar um resultado da avaliação para uma interface de usuário 106. Alternativamente o resultado da avaliação pode ser entregue para uma porta de comunicação 16 a fim de permitir a transmissão do resultado e.g. para um computador de controle 33 em um sítio de controle 31 (Ver Figura 1).

[00109] De acordo com uma modalidade da invenção, as funções descritas em conjunto com os blocos funcionais nos meios 180 para processamento de sinal digital, o pré-processador 200 e o avaliador 230 podem ser incorporados por código de programa de computador 94 e / ou 104 conforme descrito em conjunto com blocos de memória 90 e 100 em conjunto com a Figura 4 acima.

[00110] Um usuário pode requerer somente umas poucas funções de monitoração básicas para detecção de se a condição de uma máquina é normal ou anormal. Ao detectar uma condição anormal, o usuário pode chamar pessoal de manutenção profissional especializado para estabelecer a natureza exata do problema, e para efetuar o trabalho de manutenção necessário. O pessoal de manutenção necessário frequentemente necessita e usa uma ampla gama de funções de avaliação tomando possível estabelecer a natureza de, e / ou forçar para, uma condição de máquina normal. Então, diferentes usuários de um aparelho de análise 14 pode colocar muitas diferentes demandas na função do aparelho. O termo função de monitoração de condição é usado neste documento para uma função para detecção de se a condição de uma máquina é normal ou um pouco deteriorada ou anormal. O termo função de monitoração de condição também compreende uma função de avaliação tomando possível estabelecer a natureza de, e / ou forçar para, uma condição de

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25/86 máquina anormal.

Exemplos de função de Monitoração de Condição de Máquina

[00111] As funções de monitoração de condição F1, F2...Fn incluem funções tais como: análises de vibração, análise de temperatura, medição de pulso de choque, análise de espectro de dados de Medição de Pulso de Choque, Transformação de Fourier Rápida dos dados de medição de vibração, apresentação gráfica de dados de condição em uma interface de usuário, armazenagem dos dados de condição em uma portadora de informação passíveis de serem escritas na máquina mencionada, armazenagem de dados de condição em uma portadora de informação passível de ser escritas no aparelho mencionado, medição de velocidade de rotação, detecção de falta de balanceamento e detecção de falta de alinhamento.

[00112] De acordo com uma modalidade o aparelho 14 inclui as seguintes funções:

F1 = análise de vibração;

F2= análise de temperatura,

F3= medição de pulso de choque,

F4= análise de espectro de dados de Medição de Pulso de Choque,

F5= Transformação de Fourier Rápida de dados de medição de vibração,

F6= apresentação grafia de dados de dados de condição em uma interface de usuário,

F7= armazenagem de dados de condição em uma portadora de informação passível de ser escrita na máquina mencionada,

F8= armazenagem de dados de condição em uma portadora de informação passível de ser escrita 52 no aparelho mencionado,

F9= medição de velocidade de rotação,

F10= detecção de falta de balanceamento, e

F11 = detecção de falta de alinhamento.

F12= Recuperação de dados de condição a partir de uma portadora de informação passível de ser escrita 58 na máquina mencionada.

F13 = efetuar função de análise de vibração F1 e efetuar função F 12

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Recuperação de dados de condição a partir de uma portadora de informação passível de ser escrita 58 na máquina mencionada a fim de permitir uma comparação ou tendência com base nos dados de medição de vibração corrente e dados de medição de vibração históricos.

F 14 = Efetuar análise de temperatura F2; e efetuar a função Recuperação de dados de condição a partir de uma portadora de informação passível de ser escrita 58 na máquina mencionada a fim de permitir uma comparação ou tendência com base nos dados de medição de temperatura correntes e dados de medição de temperatura históricos.

F 15= Recuperação de dados de identificação a partir de uma portadora de informação passível de ser escrita 58 na máquina mencionada.

[00113] Modalidades da função F7 armazenagem de dados de condição em uma portadora de informação passível de ser escrita na máquina mencionada, e F13 “análise de vibração e recuperação de dados de condição” são descritas em mais detalhe no WO 98 / 01831, o conteúdo do qual é aqui incorporado para referência.

[00114] Figura 6 ilustra um diagrama de bloco esquemático de uma modalidade do pré-processador 200 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Nesta modalidade o sinal de dados de medição digital Smd é acoplado a um filtro passa banda digital 240 tendo uma frequência de corte inferior fi_c, uma frequência de corte superior fuc e largura de banda passa banda entre as frequências de corte superior e inferior.

[00115] A saída do filtro passa banda digital 240 é conectada a um dispositivo de fazer envelope digital 250. De acordo com uma modalidade da invenção a saída de sinal do dispositivo de fazer envelope 250 é entregue para uma saída 260. A saída 260 do pré-processador 200 é acoplado para a saída 210 de meios de processamento de sinal digital 180 para entregar para a entrada 220 do avaliador 230.

[00116] As frequências de corte superior e inferior do filtro passa banda digital 240 podem ser selecionadas tal que os componentes de frequência do sinal Smd na frequência de ressonância írm para o sensor estão na largura de banda passa

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27/86 banda. Como mencionado acima, uma amplificação da vibração mecânica é alcançada através do sensor sendo mecanicamente ressonante na frequência de ressonância írm. Consequentemente o sinal de medição analógica Sea reflete um valor amplificado das vibrações na e em tomo da frequência de ressonância írm. Então, o filtro passa banda de acordo com a modalidade da Figura 6 vantajosamente suprime o sinal em frequências abaixo e acima da frequência de ressonância írm, a fim de ainda realçar os componentes do sinal de medição na frequência de ressonância írm. Mais ainda, o filtro passa banda digital 240 vantajosamente ainda reduz o ruído incluído de modo inerente no sinal de medição, já que quaisquer componentes de ruído abaixo da frequência de corte inferior fi_c, e acima da frequência de corte superior fuc são também eliminados ou reduzidos. Então, quando usando um sensor ressonante de Medição de Pulso de Choque 10 tendo uma frequência de ressonância mecânica írm em um intervalo a partir de um valor de frequência de ressonância mais baixo írml para um valor de frequência de ressonância mais alto írmu o filtro passa banda digital 240 pode ser designado para ter uma frequência de corte inferior ílc = írml, e uma frequência de corte superior fuc = írmu. De acordo com uma modalidade a frequência de corte inferior ílc = írml ⁼ 28 kHz, e a frequência de corte superior fuc = írmu ⁼ 37 kHz.

[00117] De acordo com uma outra modalidade a frequência de ressonância mecânica írm está em algum valor no intervalo de 30 kHz à 35 kHz, e o filtro passa banda digital 240 pode então ser designado para ter uma frequência de corte inferior ílc = 30 kHz e uma frequência de corte superior fuc = 35 kHz.

[00118] De acordo com uma outra modalidade o filtro passa banda digital 240 pode ser designado para ter uma frequência de corte inferior ílc sendo inferior do que o valor de frequência de ressonância mais baixo írm, e uma frequência de corte superior fuc sendo maior do que o valor de frequência de ressonância mais alto írmu. Por exemplo, a frequência de ressonância mecânica írm pode ser uma frequência no intervalo de 30 kHz à 35 kHz, e o filtro passa banda digital 240 pode então ser designado para ter uma frequência de corte inferior ílc = 17 kHz, e uma frequência de corte superior fuc = 36 kHz.

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[00119] Consequentemente, o filtro passa banda digital 240 entrega um sinal de dados de medição digital da banda de passagem Sf tendo um conteúdo de ruído vantajosamente baixo e refletindo vibrações mecânicas na banda de passagem. O sinal de dados de medição digital da banda de passagem Sf é entregue para o dispositivo de fazer envelope 250.

[00120] O dispositivo de fazer envelope digital 250 consequentemente recebe o sinal de dados de medição digital da banda de passagem Sf que pode refletir um sinal tendo amplitudes positiva assim como negativa. Com referência à Figura 6, o sinal recebido é retificado por um retificador digital 270, e sinal retificado pode ser filtrado através de um filtro passa baixo opcional 280 a fim de produzir um sinal de envelope digital Senv.

[00121] Consequentemente, o sinal Senv é uma representação digital de um sinal de envelope sendo produzido em resposta ao sinal de dados de medição filtrado Sf . De acordo com algumas modalidades da invenção o filtro passa baixo opcional 280 pode ser eliminado. Tal modalidade é discutida em conjunto com a Figura 9 abaixo. Consequentemente, o filtro passa baixo opcional 280 no dispositivo de fazer envelope 250 pode ser eliminado quando o decimador 310, discutido em conjunto com a Figura 9 abaixo, inclui uma função de filtro passa baixo.

[00122] De acordo com a modalidade da invenção da Fig. 6, o sinal Senv é entregue para a saída 260 do pré-processador 200. Então, de acordo com uma modalidade da invenção o sinal digital pré-processado Smdp entregue na saída 210 (Fig. 5) é o sinal de envelope digital Senv.

[00123] Ao passo que na arte anterior dispositivos analógicos para gerar um sinal de envelope em resposta a um sinal de medição emprega um retificador analógico que inerentemente conduz a um erro de polarização sendo introduzido no sinal resultante, o dispositivo de fazer envelope digital 250 vantajosamente vai produzir uma retificação real sem quaisquer erros de polarização. Consequentemente, o sinal de envelope digital Senv vai ter uma boa proporção de sinal para ruído, já que o sensor sendo mecanicamente ressonante na frequência de ressonância na banda de passagem do filtro passa banda digital 240 acarreta uma amplitude de sinal alta e

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29/86 o processamento do sinal sendo efetuado no domínio digital elimina adoção de ruído e elimina adição de erros de polarização.

[00124] Com referência à Figura 5 o sinal digital pré-processado Smdp é entregue à entrada 220 do avaliador 230.

[00125] De acordo com uma outra modalidade, o filtro 240 é um filtro passa alto tendo uma frequência de corte fi_c. Esta modalidade simplifica o projeto substituindo o filtro passa banda com um filtro passa alta 240, e por meio disso, deixando a filtragem de passa baixo para um outro filtro passa baixo passa no fluxo de descida, tal como o filtro passa baixo 280. A frequência de corte fi_c do filtro passa alto 240 é selecionada para aproximadamente o valor do mais baixo esperado valor da frequência de ressonância mecânica írmu do sensor ressonante de Medição de Pulso de Choque 10. Quando a frequência de ressonância mecânica írm está em um valor no intervalo de 30 kHz à 35 kHz, o filtro passa alto 240 pode ser designado para ter uma frequência de corte inferior ílc = 30 kHz. O sinal de passa alta filtrado é então passado para o retificador 270 e para o filtro passa baixo 280. De acordo com uma modalidade isto deve ser possível usar sensores 10 tendo uma frequência de ressonância em algum valor no intervalo de 20 kHz à 35 kHz. De modo a alcançar isto, o filtro passa alto 240 pode ser designado para ter uma frequência de corte inferior ílc = 20 kHz.

[00126] Figura 7 ilustra uma modalidade do avaliador 230 (Ver também Fig. 5). A modalidade do avaliador 230 da Figura 7 inclui um analisador de condição 290 adaptado para receber um sinal digital pré-processado Smdp indicativo de uma condição da máquina 6. Um analisador de condição 290 pode ser controlado para efetuar uma selecionada função de análise de condição por meio de um sinal de seleção entregue em uma entrada de controle 300. O sinal de seleção entregue na entrada de controle 300 pode ser gerado por meio de interação de usuário com a interface de usuário 102 (Ver Figura 2A). Quando a função de análise selecionada inclui Transformada de Fourier Rápida, o analisador 290 será configurado pelo sinal de seleção 300 para operar em um sinal de entrada em um domínio da frequência.

[00127] Dependente de qual tipo de análise a ser efetuada um analisador de

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30/86 condição 290 pode operar sobre um sinal digital pré-processado entrado Smdp no domínio do tempo, ou em um sinal digital pré-processado de entrada Smdp em um domínio da frequência. Consequentemente, dependente do sinal de seleção entregue na entrada de controle 300, um FFT 294 pode ser incluído conforme mostrado na figura 8, ou o sinal Smdp pode ser entregue diretamente ao analisador 290 como ilustrado na Figura 7.

[00128] Figura 8 ilustra uma outra modalidade do avaliador 230. Na modalidade da figura 8, o avaliador 230 inclui um Transformador de Fourier Rápido 294 acoplado para receber o sinal de entrada 220 do avaliador 230. A saída do Transformador de Fourier Rápida 294 pode ser entregue para o analisador 290.

[00129] De modo a analisar a condição de uma parte rotativa é desejado monitorar as vibrações detectadas por um tempo suficientemente longo para ser capaz de detectar sinais repetitivos. Assinaturas de sinal repetitivas determinadas são indicativas de uma condição de deterioração da parte rotativa. Uma análise de uma assinatura de sinal repetitivo também pode ser indicativa do tipo de condição deteriorada. Tal análise pode também resultar na detecção do grau de condição de deterioração.

[00130] Então, o sinal de medição pode incluir pelo menos, um componente de sinal de vibração Sd dependente de um movimento de vibração da parte rotacionalmente móvel 8; onde o componente de sinal de vibração móvel tem uma frequência de repetição íd que depende da velocidade de rotação írot da parte rotacionalmente móvel 8. O componente de sinal de vibração que é dependente do movimento de vibração da parte rotacionalmente móvel 8 pode, por conseguinte, ser indicativo de uma condição deteriorada ou uma avaria da máquina monitorada. De fato, uma relação entre frequência de repetição íd do componente de sinal de vibração Sd e a velocidade de rotação írot da parte rotacionalmente móvel 8 pode ser indicativa de qual parte mecânica é que tem uma avaria. Então, em uma máquina tendo uma pluralidade de partes giratórias pode ser possível identificar uma parte individual ligeiramente avariada por meio de processamento do sinal de medição usando uma função de análise 105, incluindo uma análise de frequência.

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[00131] Tal análise de frequência pode incluir Transformada de Fourier Rápida do sinal de sinal de medição incluindo componente de sinal de vibração Sd. A Transformada de Fourier Rápida (FFT), usa uma determinada resolução de frequência. Aquela resolução de frequência determinada, que pode ser expressa em termos de marcas de gráfico de valor de frequência, determina o limite para discernir diferentes frequências. O termo marcas de gráfico de valor de frequência de frequência é algumas vezes referido como linhas. Se uma resolução de frequência fornecendo Z marcas de gráfico de valor de frequência de frequência até a velocidade do eixo é desejada, então é necessário gravar o sinal durante X revoluções do eixo.

[00132] Em conjunto com a análise de partes de rotação pode ser interessante analisar frequências de sinal que são maiores do que a frequência de rotação írot a parte rotativa. A parte rotativa pode incluir um eixo e rolamentos. A frequência de rotação do eixo írot é frequentemente referido como ordem 1. Os sinais de rolamento de interesse podem ocorrer cerca de 10 vezes por revolução do eixo (Ordem 10), i.e. uma frequência de repetição de avaria íd (medida em Hz) dividida pela velocidade de rotação írot (medida em rps) é igual à 10 Hz / rps, i.e. ordem y = íd / írot ⁼ 10 Hz / rps. Mais ainda, pode ser interessante analisar sobre-tons dos sinais de rolamento, assim pode ser interessante medir até a ordem 100. Referindo à uma ordem máxima como Y, e ao número total de marcas de gráfico de valor de frequência de frequência na FFT a ser usada como Z, o seguinte se aplica: Z=X* Y. Reciprocamente , X=Z / Y, onde

X é o número de revoluções do eixo monitorado durante o qual o sinal digital é analisado; e

Y é uma ordem máxima, e

Z é uma resolução de frequência expressa como um número de marcas de gráfico de valor de frequência de frequência.

[00133] Considere um caso quando o sinal de medição digital dizimado Smdp (Ver Figura 5) é entregue para o analisador de FFT 294, conforme descrito na figura 8: Em tal caso, quando o analisador de FFT 294 é configurado para Z = 1600 marcas

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32/86 de gráfico de valor de frequência de frequência, e o usuário está interessado em analisar frequências até a ordem Y= 100, então o valor para X se torna X = Z / Y = 1600/100 = 16.

[00134] Então, é necessário medir durante X = 16 revoluções de eixo quando Z= 1600 marcas de gráfico de valor de frequência de frequência é desejado e o usuário está interessado em analisar frequências até a ordem Y= 100.

[00135] A resolução de frequência Z do analisador de FFT 294 pode ser configurável usando a interface de usuário 102, 106 (Fig. 2A).

[00136] Então, o valor de resolução de frequência Z para a função de análise de condição 105 e / ou função de processamento de sinal 94 (Fig. 4) pode ser configurável usando a interface do usuário 102, 106 (Fig. 2A).

[00137] De acordo com uma modalidade da invenção, a resolução de frequência Z é configurável selecionando um valor Z de um grupo de valores. O grupo de valores selecionáveis para a resolução de frequência Z pode incluir

Z = 400

Z = 800

Z = 1600

Z = 3200

Z = 6400

[00138] Conforme mencionado acima, a frequência de amostragem fs pode ser fixada para um valor determinado tal como e.g fs = 102,400kHz, e o fator k pode ser configurado para 2,56, e por meio disso , produzindo a máxima frequência a ser analisada fsEAmax para ser:

fsEAmax = fs / k = 102,400 / 2,56 = 40 kHz

[00139] Para uma máquina tendo um eixo com velocidade rotacional írot =1715 rpm = 28,58 rps, um valor de ordem selecionado Y= 100 produz frequência máxima a ser analisada para ser írot * Y = 28,58 rps *100 = 2858 Hz.

[00140] O Transformador de Fourier Rápida 294 pode ser adaptado para efetuar Transformada de Fourier Rápida em um sinal de entrada recebido tendo um número

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33/86 determinado de valores de amostra. É vantajoso quando o número determinado de valores de amostra é configurado para um inteiro par que pode ser dividido por dois (2) sem produzir um número fracionário.

[00141] Consequentemente, um sinal de dados representando vibrações mecânicas emanando a partir da rotação de um eixo pode incluir padrões de sinais repetitivos. Um determinado sinal padrão pode assim sendo ser repetido um determinado número de vezes por revolução do eixo sendo monitorado. Mais ainda, sinais repetitivos pode ocorrer com frequências de repetição mutuamente diferentes.

[00142] No livro Machinery Vibration Measurements and Analysis por Victor Wowk (ISBN 0-07-071936-5), é fornecido urn par de exemplos de frequências de repetição mutuamente diferentes na página 149:

Frequência de Repetição Fundamental (FTF)

Frequência de Revolução de Bola (BS)

Pista Externa (OR)

Pista Interna (IR)

[00143] O livro também fornece fórmulas para calcular essas frequências específicas na página 150. O conteúdo do livro book Machinery Vibration Measurements and Analysis por Victor Wowk, é aqui incorporado para referência. Em particular as fórmulas mencionadas acima para calcular essas frequências específicas são aqui incorporadas para referência. A tabela na página 151 do mesmo livro indica que essas frequências também variam dependendo do fabricante do rolamento, e em que

FTF pode ter um fator de frequência de rolamento de 0,378;

BS pode ter um fator de frequência de rolamento de 1,928;

OR pode ter um fator de frequência de rolamento de 3,024; e

IR pode ter um fator de frequência de rolamento de 4,976

[00144] O fator de frequência é multiplicado com a velocidade de rotação do eixo para obter a frequência de repetição. O livro indica que para um eixo tendo uma velocidade rotacional de 1715 rpm, i.e. 28,58 Hz, a frequência de repetição para um pulso emanando a partir da Pista externa (OR) de um rolamento do tipo padrão 6311

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34/86 pode ser cerca de 86 Hz.; e a frequência de repetição FTF pode ser 10,8 Hz.

[00145] Quando o eixo monitorado gira em uma velocidade rotacional constante tal que uma frequência de repetição pode ser discutida ou em termos de unidade de repetição por tempo ou em termos de repetição por revolução do eixo sendo monitorado, sem distinguir entre os dois. Contudo, se a parte da máquina gira em uma velocidade rotacional variável a questão e ainda complicada, conforme discutido abaixo em conjunto com as Figuras 16, 17 e 20.

Maquinário apresentando avarias repentinas

[00146] Alguns tipos de maquinários podem sofrer quebra ou falhas de máquina completa muito abruptamente. Para alguns tipos de máquina, tal como partes giratórias em uma estação de energia eólica, quebra tem sido observada de ocorrer repentinamente e como uma completa surpresa para o pessoal de manutenção e para o proprietário da máquina. Tal quebra repentina causa muitos custos para um proprietário da máquina e pode causar outros efeitos de lado negativo e.g. se partes da máquina caem como um resultado de falha mecânica inesperada.

[00147] O inventor realizou que há um nível de ruído particularmente alto nas vibrações mecânicas de determinado maquinário, e que tais níveis de ruído dificultam a detecção de avarias da máquina. Então, para alguns tipos de maquinário, métodos convencionais para preventiva monitoração de condição têm falhado em fornecer aviso suficientemente antecipado e/ou confiável de condições de deterioração se aproximando. O inventor concluiu que pode existir uma vibração mecânica Vmd indicativa de uma condição deteriorada em tal maquinário, mas que métodos convencionais para medir vibrações podem até agora ter sido inadequados. [00148] O inventor também realizou que máquinas tendo partes girando lentamente estavam dentre os tipos de maquinários que parecem ser particularmente propensos à falha súbita.

[00149] Tendo realizado que um nível de ruído particularmente alto nas vibrações mecânicas de determinado maquinário dificulta a detecção de avarias na máquina, o inventor veio com um método para possibilitar detecção de sinais mecânicos fraco em um ambiente ruidoso. Como mencionado acima, a frequência de repetição íd de

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35/86 componente de sinal de vibração Sd no sinal de medição Sea depende de uma vibração mecânica Vmd que é indicativo de uma avaria incipiente de uma parte rotacional 8 da máquina monitorada 6. O inventor realizou que pode ser possível detectar uma avaria incipiente, i.e. uma avaria que está apenas iniciando a se desenvolver, se um correspondente sinal fraco pode ser discernido.

[00150] Então, o sinal de medição pode incluir pelo menos, um componente de sinal de vibração Sd dependente de um movimento de vibração da parte rotacionalmente móvel 8; onde o componente de sinal de vibração mencionado tem uma frequência de repetição íd que depende da velocidade de rotação írot da parte rotacionalmente móvel 8. A existência de um componente de sinal de vibração que é dependente do movimento de vibração da parte rotacionalmente móvel 8 pode, por conseguinte, fornecer uma indicação antecipada de uma condição de deterioração ou de uma avaria incipiente da máquina monitorada.

[00151] Em uma aplicação de turbina eólica o eixo cujo rolamento é analisado pode girar em uma velocidade de menos do que 120 revoluções por minuto, i.e. a frequência rotacional do eixo írot é menor do que 2 revoluções por segundo (rps). Algumas vezes tal eixo a ser analisado gira em uma velocidade de menos do que 50 revoluções por minuto (rpm), i.e. uma frequência rotacional do eixo írot de menos do que 0,83 rps. De fato, a velocidade de rotação pode tipicamente ser menor do que 15 rpm. Ao passo que um eixo tendo uma velocidade de rotação de 1715 rpm, como discutido no livro mencionado acima, produz 500 revoluções em apenas 17,5 segundos; um eixo girando em 50 revoluções por minuto leva dez minutos para produzir 500 revoluções. Determinadas grandes estações de potência eólica têm eixos que podem tipicamente girar em 12 RPM = 0,2 rps.

[00152] Consequentemente, quando um rolamento a ser analisado é associado com um eixo girando lentamente, e o rolamento é monitorado por um detector gerando um sinal de medição analógico Sea que é amostrado usando uma frequência de amostragem fs de cerca de 100 Khz, o número de valores amostrados associado com uma revolução completa do eixo se toma muito grande. Como um exemplo ilustrativo, se considera 60 milhões (60 000 000) de valores de amostra em

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36/86 uma frequência de amostragem de 100 kHz para descrever 500 revoluções quando o eixo gira em 50 rpm.

[00153] Mais ainda, efetuando análise matemática avançada do sinal requer muito tempo quando o sinal incluiu tantas amostras. Consequentemente é desejado reduzir o número de amostra por segundo antes de processamento adicional do sinal Senv.

[00154] Figura 9 ilustra uma outra modalidade do pré-processador 200. A modalidade da Figura 9 do pré-processador 200 inclui um filtro passa banda digital 240 e um dispositivo de fazer envelope digital 250 conforme descrito acima em conjunto com a Figura 6. Como mencionado acima, o sinal Senv é uma representação digital de uma sinal com envelope que é produzido em resposta ao sinal de dados de medição filtrado Sf .

[00155] De acordo com a modalidade da Figura 9 do pré-processador 200, o sinal com envelope digital Senv é entregue a um decimador 310 adaptado para produzir um sinal digital Sred tendo uma frequência de amostragem reduzida ísri. O decimador 310 opera para produzir um sinal digital de saída onde a duração temporal entre dois consecutivos valores de amostra é maior do que a duração temporal entre dois consecutivos valores de amostra no sinal de entrada. O decimador é descrito in mais detalhes em conjunto com a Figura 14, abaixo. De acordo com uma modalidade da invenção o filtro passa baixo opcional 280 pode ser eliminado, como mencionado acima. Quando, na modalidade da Figura 9, o sinal produzido pelo retificador digital 270 é entregue ao decimador 310, que inclui filtragem de passa baixo, o filtro passa baixo 280 pode ser eliminado.

[00156] Uma saída 312 do decimador 310 entrega o sinal digital Sred para uma entrada 315 de um dispositivo de aprimoramento de sinal 320. O dispositivo de aprimoramento de sinal 320 é capaz de receber o sinal digital Sred e em resposta a isto gerar um sinal de saída Smdp. O sinal de saída Smdp é entregue para a porta de saída 260 do pré-processador 200.

[00157] Figura 10A é um fluxograma que ilustra modalidades de um método para melhorar padrões de sinais repetitivos em sinais. Este método pode vantajosamente

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37/86 ser usado para melhorar padrões de sinais repetitivos em sinais representando a condição de uma máquina tendo um eixo rotativo. Um dispositivo de aprimoramento de sinal 320 pode ser designado para operar de acordo com o método ilustrado pela Figura 10A.

[00158] Etapas do método S1000 à S1040 na figura 10A representam ações preparatórias a serem consideradas de modo a fazer configurações antes de efetivamente gerar os valores de sinal de saída. Uma vez que, as ações preparatórias foram executadas, os valores do sinal de saída podem ser calculados, conforme descrito com referência à etapa S1050.

[00159] Figura 10B é um fluxograma ilustrando um método de gerar um sinal de saída digital. Mais particularmente, Figura 10B ilustra uma modalidade de um método para gerar um sinal de saída digital quando ações preparatórias com referência às etapas S1000 à S1040 na figura 10A foram efetuadas.

[00160] Com referência à etapa S1000 na figura 10A, um comprimento desejado Olength de um sinal de saída Smdp é determinado.

[00161] Figura 11 é uma ilustração esquemática de uma primeira memória tendo várias posições de memória i. As posições de memória posições i da primeira memória mantém um sinal de entrada I de exemplo compreendendo uma sequência de valores digitais. O sinal de entrada de exemplo é usado para calcular o sinal de saída Smdp de acordo com as modalidades da invenção. Figura 11 mostra alguns dos muitos consecutivos valores digitais para o sinal de entrada I. Os valores digitais 2080 no sinal de entrada I somente ilustram um pouco dos valores digitais que estão presentes no sinal de entrada. Na figura 11 dois valores digitais vizinhos no sinal de entrada estão separados por uma duração de duração tdeita. O valor tdeita é o inverso de uma frequência de amostragem fpoTdo sinal de entrada recebido pelo dispositivo de aprimoramento de sinal 320 (Ver Fig. 9 & Fig. 16).

[00162] Figura 12 é uma ilustração esquemática de uma segunda memória tendo várias posições de memória t. As posições de memória t da segunda memória mantêm um sinal de saída de exemplo Smdp compreendendo uma sequência de valores digitais. Então, Figura 12 ilustra uma porção de uma memória tendo valores

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38/86 digitais 3090 armazenados em consecutivas posições de memória. Figura 12 mostra consecutivos valores digitais para o sinal de saída Smdp. Os valores digitais 3090 no sinal de saída Smdp somente ilustra um pouco dos valores digitais que estão presentes no sinal de saída. Na figura 12 dois valores digitais vizinhos no sinal de saída podem ser temporariamente separados pela duração tdeita.

[00163] Com referência à etapa S1000 na figura 10A, o comprimento desejado Olength 3010 do sinal de saída Smdp pode ser escolhido tal que é possível usar o sinal de saída Smdp para analisar as determinadas frequências no sinal de saída. Se por exemplo, as frequências inferiores são de interesse, um sinal de saída mais longo é requerido do que se maiores frequências são de interesse. A frequência mais baixa que pode ser analisado usando o sinal de saída é 1 / (Olength* tdeita), onde Olength é o número de valores de amostra no sinal de saída. Se ísr é a taxa de amostragem do sinal de entrada I, então o tempo tdeita entre cada valor de mostra digital será 1 / ísr. Como mencionado acima, padrões de sinal repetitivos podem ocorrer em um sinal de dados representando vibrações mecânicas. Consequentemente, um sinal de medição, tal como sinal Senv entregue pelo dispositivo de fazer envelope 250 e sinal Sred entregue para o dispositivo de aprimoramento de sinal 320 pode incluir pelo menos, um componente de sinal de vibração Sd dependente de um movimento de vibração da parte rotacionalmente móvel 8; onde o componente de sinal de vibração mencionado Sd tem uma frequência de repetição íd que depende da velocidade de rotação írot da parte rotacionalmente móvel 8. Então, de modo a ser determinado para detectar a ocorrência de um padrão de sinal repetitivo tendo uma frequência de repetição = íd = 1 / (Olength* tdeita) o sinal de saída Smdp precisa incluir pelo menos, Olength valores digitais, quando consecutivos valores digitais no sinal de saída Smdp são separados pela duração tdeita.

[00164] De acordo com uma modalidade, o usuário pode entrar um valor representando uma frequência de repetição mais baixa fREPmm a ser detectado assim como informação sobre uma velocidade de rotação do eixo esperada mais baixa a ser monitorado. O sistema de análise 2 (Figura 1) inclui funcionalidade para calcular

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39/86 um valor adequado para a variável Olength em resposta a esses valores.

[00165] Alternativamente, com referência à Figura 2A, um usuário de um aparelho de análise 14 pode configurar o valor Olength 3010 do sinal de saída Smdp por meio de entrar um correspondente valor via a interface de usuário 102.

[00166] Em uma próxima etapa SI010 um fator de comprimento L é escolhido. O fator de comprimento L determina como sinais bem estocásticos são suprimidos no sinal de saída Smdp. Um maior valor de L fornece menos sinais estocásticos no sinal de saída Smdp do que um valor inferior de L. Então, o fator de comprimento L pode ser referido como um valor aprimorado da Proporção de Sinal para Ruído. De acordo com uma modalidade do método L é um inteiro entre 1 e 10, mas L também pode ser configurado para outros valores. De acordo com uma modalidade do método, o valor L pode ser pré-configurado no dispositivo de aprimoramento de sinal 320. De acordo com uma outra modalidade do método, o valor L é entrado por um usuário do método através da interface de usuário 102 (Fig. 2A). O valor do fator L também tem um impacto no tempo de cálculo requerido para calcular o sinal de saída. Um maior valor de L requer tempo de cálculo mais longo do que um valor de L inferior.

[00167] A seguir, na etapa S1020, uma posição inicial Sstart é configurada. A posição inicial Sstart é uma posição no sinal de entrada I.

[00168] A posição inicial Sstart é configurada para evitar ou reduz a ocorrência de padrões não repetitivos no sinal de saída Smdp. Quando a posição inicial Sstart é configurado tal que uma parte 2070 do sinal de entrada antes da posição inicial tem um comprimento que corresponde a um determinado intervalo de tempo Tstochastic_max então sinais estocásticos com uma correspondente frequência fsTocHASTic_MAx e frequências maiores são atenuadas no sinal de saída O, Smdp.

[00169] Em uma próxima etapa S1030 o comprimento requerido do sinal de dados entrado é calculado. O comprimento requerido do sinal de dados de entrada é calculado na etapa S1030 de acordo com fórmula (1) abaixo:

(1) Ilength ⁼ Olength*L + Sstart + Olength

[00170] A seguir, em uma etapa S1040, um comprimento Clength no sinal de dados entrado é calculado. O comprimento Clength é o comprimento sobre o qual o

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40/86 cálculo do sinal de dados de saída é efetuado. Este comprimento Clength é calculado de acordo com a fórmula (2) abaixo.

(2) Clength ⁼ Ilength - Sstart - Olength

[00171] Fórmula (2) também pode ser escrito como Ilength = Clength + Sstart + Olength.

[00172] O sinal de saída é então calculado em uma etapa S1050. O sinal de saída é calculado de acordo com fórmula (3) abaixo. Na fórmula (3) um valor para o sinal de saída é calculado para um valor de tempo t no sinal de saída.

i=CLENGTH

Smdp(0 — Σ Λ0 * + Sstart +1) (3) ^fel onde 1 < t < Olength

[00173] O sinal de saída Smdp tem um comprimento Olength, como mencionado acima. Para adquirir o inteiro sinal de saída Smdp , um valor para cada valor de tempo de t = 1 à t = Olength tem de ser calculado com a fórmula (3). Na figura 11 um valor digital 2081 ilustra um valor digital que é usado no cálculo do sinal de saída. O valor digital 2081 ilustra um valor digital que é usado no cálculo do sinal de saída onde i = I . O valor digital 2082 ilustra um outro valor digital que é usado no cálculo do sinal de saída. O número de referência 2082 se refere ao valor digital I(1+Sstart+1) na fórmula (3) acima, quando i = 1 e t = 1. Então, o número de referência 2082 ilustra o valor de amostra digital em número de posição P no sinal de entrada:

P = 1 + Sstart + 1 Sstart + 2.

[00174] Na Figura 12, o número de referência 3091 se refere ao valor de amostra digital Smdp(í) no sinal de saída onde t = I.

[00175] Uma outra modalidade do método para operar o dispositivo de aprimoramento de sinal 320 para melhorar padrões repetitivos nos sinais representando a condição de uma máquina tendo um eixo de rotação será agora descrito. De acordo com uma modalidade o comprimento Olength pode ser pré

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41/86 configurado no dispositivo de aprimoramento de sinal 320. De acordo com outras modalidades do método o comprimento Olength pode ser configurado por entrada do usuário através da interface do usuário 102 (Fig. 2A). De acordo com uma modalidade preferida do método, a variável Olength é configurado para um inteiro par que pode ser dividido por dois (2) sem produzir um número fracionário. Selecionar a variável Olength de acordo com esta regra vantajosamente adapta o número de amostra no sinal de saída tal que é adequado para uso na Transformador de Fourier Rápida 294 mencionado. Então, de acordo com modalidades do método, a variável Olength pode preferencialmente ser configurado para um número tal como e.g. 1024, 2048, 4096 .

[00176] Em uma modalidade particularmente vantajosa, o valor Sstart é configurado, na etapa S1020, tal que a parte 2070 do sinal de entrada antes da posição inicial tem o mesmo comprimento que o sinal de saída 3040, i.e. Sstart = Olength[00177] Conforme mencionado em conjunto com a fórmula (1) acima, o comprimento requerido do sinal de dados de entrada é

Ilength ⁼ Olength*L + Sstart + Olength

Então, configurar Sstart = Olength na fórmula (1) produz

Ilength ⁼ Olength*L + Olength + Olength = Olength*L + Olength * 2

[00178] Consequentemente, o comprimento requerido do sinal de entrada pode ser expresso em termos do comprimento do sinal de saída de acordo com a fórmula (4) abaixo.

(4) Ilength = (L+2) * Olength onde Léo fator de comprimento discutido acima, e Olength é o número de valores digitais no sinal de saída, como discutido acima.

[00179] O comprimento Clength pode ser calculado, nesta modalidade da invenção, de acordo com fórmula (5) abaixo.

(5) Clength ⁼ L * Olength

[00180] Quando as ações preparatórias descritas com referência às etapas S1000 à S1040 na figura 10A foram efetuadas, o sinal de saída digital pode ser gerado por

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42/86 meio de um método conforme descrito com referência à Figura 10B. De acordo com uma modalidade da invenção, o método descrito com referência à Figura 10B é efetuado por meio de um DSP 50 (Figura 2A).

[00181] Em uma etapa SI100 (Figura 10B) o dispositivo de aprimoramento de sinal 320 recebe um sinal de entrada digital I tendo uma primeira pluralidade Length de valores de amostra em uma entrada 315 (Ver Figura 9 e / ou Fig. 16). Conforme notado acima o sinal de entrada digital I pode representar vibrações mecânicas emanando a partir da rotação de um eixo a ponto de causar ocorrência de uma vibração tendo um período de repetição Tr.

[00182] Os valores de sinal recebidos são armazenados (Etapa S1120) em uma porção de armazenagem de sinal de entrada de uma memória de dados associados com o dispositivo de aprimoramento de sinal 320. De acordo com uma modalidade da invenção, a memória de dados pode ser incorporada par a memória de leitura / escrita 52 (Figura 2A).

[00183] Em uma etapa S1130 a variável t, usada na fórmula (3) acima, é configurada para um valor inicial. O valor inicial pode ser 1 (um).

[00184] Na etapa S1140 um valor de amostra de saída Smdp(í) é calculado para número de amostra t. O cálculo pode empregar a fórmula abaixo:

i=CLENGTH

Smdp(í) — * I(i + Sstart + /) z=l

[00185] O valor de amostra resultante Smdp(X) é armazenado (Etapa S1150, Figura I0B) em uma porção de armazenamento de sinal de saída da memória 52 (Ver Figura 12).

[00186] Em uma etapa S1160 o processo verifica o valor da variável t, e se o valor de t representa um número inferior do que o número desejado de valores de amostra Olength uma etapa S1160 é efetuada para aumentar o valor de variável t, antes de repetiras etapas S1140, S1150 e S1160.

[00187] Se, na etapa S1160, o valor de t representa um número igual ao número desejado de valores de amostra de saída Olength uma etapa S1180 é efetuada.

[00188] Na etapa S1180 o sinal de saída O, Smdp é entregue na saída 260 (Ver

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Figura 9 e / ou Figura 16).

[00189] Conforme mencionado acima, um sinal de dados representando vibrações mecânicas emanando a partir da rotação de um eixo pode incluir assinaturas de sinal repetitivos, e uma determinada assinatura de sinal pode assim sendo ser repetido um determinado número de vezes por revolução do eixo sendo monitorado. Mais ainda, várias assinaturas de sinal repetitivo mutuamente diferentes podem ocorrer, onde as assinaturas de sinal repetitivo mutuamente diferentes podem ter frequências de repetição mutuamente diferente. O método para melhorar assinaturas de sinal repetitivo em sinais, conforme descrito acima, vantajosamente permite detecção simultânea de muitas assinaturas de sinal repetitivo tendo frequência de repetição mutuamente diferente. Isto vantajosamente permite a detecção simultânea de e.g uma assinatura de avaria de Pista Interna do Rolamento e uma assinatura de avaria de Pista Externa do Rolamento em uma única sessão de análise e medição, conforme descrito abaixo.

[00190] Figura 13 é uma ilustração esquemática de um sinal de saída de exemplo Smdp compreendendo duas assinaturas de sinais repetitivos 4010 e 4020. O sinal de saída Smdp pode compreender mais assinaturas de sinais repetitivos do que aqueles ilustrados na figura 13, mas para propósito ilustrativo somente duas assinaturas de sinal repetitivo são mostradas. Somente alguns de muitos valores digitais para as assinaturas de sinais repetitivos 4010 e 4020 são mostrados na figura 13.

[00191] Na Figura 13, o sinal de frequência da Pista Externa (OR) 4020 e o sinal de frequência da Pista Interna (IR) 4010 são ilustrados. Como pode ser visto na figura 13, o sinal de frequência da Pista Externa (OR) 4020 tem uma frequência inferior do que o sinal de frequência da Pista Interna (IR) 4010. A frequência de repetição para o sinal de frequência da Pista Externa (OR) 4020 e o sinal de frequência da Pista Interna (IR) 4010 é 1 / Tor respectivamente 1 / Tir .

[00192] Nas modalidades descritas acima do método de operar o dispositivo de aprimoramento de sinal 320 para melhorar padrões de sinais repetitivos, os padrões de sinais repetitivos são amplificados quando calculando o sinal de saída na etapa S1050. Uma maior amplificação dos padrões de sinais repetitivos é alcançada se ao

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44/86 fator L é dado um maior valor, na etapa SI010, do que se ao L é dado um valor inferior. Um maior valor de L significa que um sinal de entrada mais longo Length é requerido na etapa S1030. Um mais longo sinal de entrada Length, por conseguinte, resulta em uma maior amplificação dos padrões de sinais repetitivos no sinal de saída. Então, um maior sinal de entrada Length produz o efeito de melhor atenuação de sinais estocásticos em relação aos padrões de sinais repetitivos no sinal de saída.

[00193] De acordo com uma modalidade da invenção, o valor inteiro Length pode ser selecionado em resposta a uma quantidade desejada de atenuação de sinais estocásticos. Em tal modalidade, o fator de comprimento L pode ser determinado em dependência do valor inteiro Length selecionado.

[00194] Agora considere uma modalidade exemplar do método para operar o dispositivo de aprimoramento de sinal 320 para melhorar padrões de sinais repetitivos onde o método é usado para amplificação de um padrão de sinal repetitivo com uma determinada frequência mais baixa. De modo a ser capaz de analisar o padrão de sinal repetitivo com a determinada frequência mais baixa um determinado comprimento do sinal de saída é requerido.

[00195] Conforme mencionado acima, usando um sinal de dados de entrada mais longo no cálculo do sinal de saída resulta no fato que o padrão de sinal repetitivo é amplificado mais do que se um sinal de dados de entrada mais curto é usado. Se uma determinada amplificação do padrão de sinal repetitivo é requerida, é, por conseguinte, possível usar um determinado comprimento do sinal de entrada de modo a alcançar esta determinada amplificação do padrão de sinal repetitivo.

[00196] Para ilustrar a modalidade mencionada acima considere o seguinte exemplo:

[00197] Um padrão de sinal repetitivo com uma frequência de repetição mais baixa fi é de interesse. De modo a assegurar detecção de tal sinal repetitivo, será necessário produzir um sinal de saída capaz de indicar um ciclo completo, i.e. necessita representar uma duração de Ti = 1 / fi .Quando consecutivos valores de amostra de sinal de saída são separados de um período de amostra tdeita, o mínimo

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45/86 número de valores de amostra no sinal de saída será Oiengthmin⁼ Ti / tdeita

[00198] Conforme mencionado acima, a quantidade de amplificação do sinal repetitivo vai aumentar com o comprimento do sinal de entrada.

[00199] Conforme mencionado acima, o método descrito com referência às Figuras 10 à13 acima opera para melhorar assinaturas de sinal repetitivos em uma sequência de dados de medição emanando a partir de um eixo rotativo. A frase assinatura de sinal repetitivo é para ser entendido como sendo valores de amostra [x(t), x(t+T), x, (t+2T), x(t+nT)] incluindo um componente de amplitude tendo um valor de amplitude não estocástico, e onde a duração T entre esses valores de amostra é constante, enquanto o eixo gira em uma velocidade de rotação constante. Com referência à Figura 13 é para ser entendido que valores digitais 4010 resulta da melhoria de vários valores de sinal repetitivo no sinal de entrada I (Ver Figura 11), onde os valores de sinal de entrada são separados em tempo por uma duração Tir. Então, no qual caso pode ser deduzido que a assinatura de sinal repetitivo se refere a uma avaria no anel interno da montagem do rolamento, quando o período de repetição Tir corresponde a uma taxa de passagem de bola no anel interno. É claro que isto presume conhecimento do eixo diâmetro do eixo e da velocidade de rotação. Também, quando há tal componente de sinal de assinatura de sinal repetitivo, pode haver um valor de componente de sinal repetitivo x tal que x(t) tem amplitude similar como x(t+T), que tem amplitude similar como x(t+2T), que tem amplitude similar como x(t+nT)x, e assim por diante. Quando há tal assinatura de sinal repetitivo presente no sinal de entrada, esta pode ser vantajosamente detectada usando o método descrito acima, mesmo quando a assinatura de sinal repetitivo é tão fraca para gerar um componente de amplitude menor que aquele dos componentes de sinal estocástico.

[00200] O método descrito em conjunto com Figuras 10-13 pode ser efetuado pelo aparelho de análise 14 quando o processador 50 executa o correspondente código de programa 94, como discutido em conjunto com Figura 4 acima. O processador de dados 50 pode incluir uma Unidade de Processamento Central para controlar a operação do aparelho de análise 14, assim como um Processador de

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Sinal Digital (DSP). 0 DSP pode ser arrumado para efetivamente executar o código de programa 90 para forçar o aparelho de análise 14 a executar o programa 94 causando o processo descrito acima em conjunto com as Figuras 10 - 13 a ser executado. O Processador de Sinal Digital pode ser e.g. do tipo TMS320C6722, fabricado por Texas Instruments. Nesta maneira o aparelho de análise 14 pode operar para executar todas as funções de processamento de sinal 94, incluindo função de filtragem 240, função de envelope 250, função de decimação 310 & 470 e função de aprimoramento de sinal 320.

[00201] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o processamento de sinal pode ser compartilhado entre o aparelho 14 e o computador 33, como mencionado acima. Então, o aparelho 14 pode receber o sinal de medição analógico Sea e gerar um correspondente sinal digital Smd, e então entregar o sinal digital Smd para controlar o computador 33, permitir funções adicionais de processamento de sinal 94 a ser efetuado na localização de controle 31.

Decimação de taxa de amostragem

[00202] Conforme discutido acima em conjunto com a Figura 9, pode ser desejável fornecer um decimador 310 para reduzir a frequência de amostragem do sinal digital antes da entrega para o dispositivo de aprimoramento de sinal 320. Tal decimador 310 vantajosamente reduz o número de amostra no sinal a ser analisado, e dessa forma, reduz a quantidade de espaço de memória necessária para armazenar o sinal a ser usado. A decimação também permite um processamento mais rápido no subsequente dispositivo de aprimoramento de sinal 320.

[00203] Figura 14A ilustra um número de valores de amostra no sinal entregue para a entrada do decimador 310, e Figura 14B ilustra valores de amostra de saída do correspondente período de tempo. O sinal sendo entrado para o decimador 310 pode ter uma frequência de amostragem fs. Como pode ser visto o sinal de saída tem uma frequência de amostra reduzida ísri . O decimador 310 é adaptado para efetuar uma decimação do sinal digitalmente com envelope Senv a fim de entregar um sinal digital Sred tendo uma taxa de amostragem reduzida ísri tal que a taxa de amostragem de saída é reduzida de um fator inteiro M quando comparado à taxa de

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47/86 amostragem de fs.

[00204] Então, o sinal de saída Sred inclui somente cada M:ésimo valor de amostra presente no sinal de entrada Senv. Figura 14B ilustra um exemplo onde M é 4, mas M podería ser qualquer inteiro positivo. De acordo com uma modalidade da invenção o decimador pode operar conforme descrito em US 5,633,811, o conteúdo do qual é aqui incorporado para referência.

[00205] Figura 15A ilustra um decimador 310 de acordo com uma modalidade da invenção. Em uma modalidade 310A do decimador 310 de acordo com à Figura 15 A, um filtro combinado 400 filtra e dizima o sinal entrante em uma proporção de 16: 1. Isto é, a taxa de amostragem de saída é reduzida por um primeiro fator inteiro M1 de dezesseis (M1=16) quando comparado à taxa de amostragem de entrada. Um filtro de resposta de impulso finita (FIR) 401 recebe a saída do filtro combinado 400 e fornece uma outro redução da taxa de amostragem de um segundo fator inteiro M2. Se o fator inteiro M2 = 4, o filtro FIR 401 produz uma redução de 4: 1 da taxa de amostragem, e, por conseguinte, decimador 310A produz uma decimação total de 64: 1.

[00206] Figura 15B ilustra uma outra modalidade da invenção, onde modalidade 310B do decimador 310 inclui um filtro passa baixo 402, seguido por um seletor de amostra 403. O seletor de amostra 403 é adaptado para capturar cada M-ésima amostra fora do sinal recebido a partir do filtro passa baixo 402. O sinal resultante Sredi tem uma taxa de amostragem de ísri = fs / M, onde fs é a taxa de amostragem do sinal recebido Senv. A frequência de corte do filtro passa baixo 402 é controlado pelo valor M.

[00207] De acordo com uma modalidade, o valor M é pré-configurado para um determinado valor. De acordo com uma outra modalidade, o valor M pode ser configurável. O decimador 310 pode ser configurável para fazer uma decimação selecionada M:1, onde M é um inteiro positivo. O valor M pode ser recebido em uma porta de decimador 310.

[00208] A frequência de corte do filtro passa baixo 402 é ísri / (G * M) Hertz. . O fator G pode ser selecionado para um valor de dois (2,0) ou um valor maior do que

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48/86 dois (2,0). De acordo com uma modalidade, o valor G é selecionado para um valor entre 2,5 e 3. Isto vantajosamente permite evitar duplicidade forçada. O filtro passa baixo 402 pode ser incorporado por um filtro FIR.

[00209] O sinal entregue por filtro passa baixo 402 é entregue ao seletor de amostra 403. O seletor de amostra recebe o valor M em uma porta e o sinal do filtro passa baixo 402 em uma outra porta, e ele gera uma sequência de valores de amostra em resposta a essas entradas. O seletor de amostra é adaptado para capturar cada M-ésima amostra do sinal recebido a partir do filtro passa baixo 402. O sinal resultante Sredi tem uma taxa de amostragem de ísri= 1 / M * fs, onde fs é a taxa de amostragem de um sinal Senv recebido em uma porta 405 do decimador 310.

Um método para compensar velocidade do eixo variável

[00210] Conforme mencionado acima, uma assinatura de sinal repetitivo estando presente no sinal de entrada pode vantajosamente ser detectada usando o método descrito acima, mesmo quando a assinatura de sinal repetitivo é tão fraca para gerar um componente de amplitude menor do que aquele dos componentes de sinal estocásticos .

[00211] Contudo, em determinadas aplicações a velocidade rotacional do eixo pode variar. Efetuando o método descrito com referência às Figuras 10-13 usando uma sequência de medição de entrada onde a velocidade de rotação do eixo varia condiz a qualidade deteriorada do sinal de saída resultante Smdp.

[00212] Consequentemente um objeto de um aspecto da invenção é alcançar igualmente qualidade alta do bloco resultante Y quando a velocidade rotacional do eixo varia como quando a velocidade rotacional do eixo é constante durante a sequência de medição completa.

[00213] Figura 16 ilustra uma modalidade da invenção incluindo um decimador 310 e um dispositivo de aprimoramento de sinal 320, conforme descrito acima, e um decimador fracionário 470.

[00214] De acordo com uma modalidade da invenção, ao passo que o decimador 310 opera para dizimar a taxa de amostragem por Μ: I, onde M é um inteiro, a

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49/86 modalidade da Figura 16 inclui um decimador fracionário 470 para dizimar a taxa de amostragem de U / N, onde ambos U e N são inteiros positivos. Então, o decimador fracionário 470 vantajosamente permite a decimação da taxa de amostragem de um número fracionário. De acordo com uma modalidade os valores para U e N podem ser selecionados para estarem no intervalo de 2 à 2000. De acordo com uma modalidade os valores para U e N podem ser selecionados para estarem no intervalo de 500 à 1500. De acordo com ainda uma outra modalidade os valores para U e N podem ser selecionados para estarem no intervalo de 900 à 1100.

[00215] Na modalidade da fig. 16 o sinal de saída do decimador 310 é entregue a um seletor 460. O seletor permite a seleção do sinal a ser entrado para o dispositivo de aprimoramento de sinal 320. Quando monitoração de condição é feita em uma parte giratória tendo uma velocidade de rotação constante, o seletor 460 pode ser configurado na posição para entregar o sinal Sred tendo frequência de amostra ísri para a entrada 315 do dispositivo de aprimoramento de sinal 320, e o decimador fracionário 470 pode ser desabilitado. Quando monitoração de condição é feita em uma parte rotativa parte tendo uma velocidade variável de rotação, o decimador fracionário 470 pode ser habilitado e o seletor 460 é configurado na posição para entregar o sinal Sred2 tendo frequência de amostra fsR2 para a entrada 315 do dispositivo de aprimoramento de sinal 320.

[00216] O decimador fracionário 470 tem uma entrada 480. A entrada 480 pode ser acoplada pra receber a saída de sinal do decimador 310. O decimador fracionário 470 também tem uma entrada 490 para receber informação indicativa da velocidade de rotação do eixo 8.

[00217] Um detector de velocidade 420 (Ver Figura 5) pode ser fornecido para entregar um sinal indicativo da velocidade de rotação írot do eixo 8. O sinal de velocidade pode ser recebido em uma porta 430 dos meios de processamento 180, e por meio disso , possibilitando os meios de processamento 180 a entregar aquele sinal de velocidade para a entrada 490 do decimador fracionário 470. A velocidade de rotação fROTdo eixo 8 pode ser fornecida em termos de rotações por segundo, i.e. Hertz (Hz).

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[00218] Figura 17 ilustra uma modalidade do decimador fracionário 470 possibilitando a alteração da taxa de amostragem de um número fracionário U / N, onde U e N são inteiros positivos. Isto permite um controle bem preciso da taxa de amostragem fsR2 a ser entregue para o dispositivo de aprimoramento de sinal 320, e por meio disso, possibilitando uma detecção muito boa de fracas assinaturas de sinais repetitivos mesmo quando a velocidade do eixo varia.

[00219] O sinal de velocidade, recebido na entrada 490 do decimador fracionário 470, é entregue a um gerador de Número Fracionário 500. O gerador de Número Fracionário 500 gera saídas de número inteiro U e N nas saídas 510 e 520, respectivamente. A saída U é entregue a um dispositivo de aumento de amostras 530. O dispositivo de aumento de amostras 530 recebe o sinal Sred (Ver Figura 16) via entrada 480. O dispositivo de aumento de amostras 530 inclui um introdutor de amostra 540 para introduzir U-1 valores de amostra entre cada valor de amostra recebido na porta 480. Cada tal valor de amostra adicionado é fornecido com um valor de amplitude. De acordo com uma modalidade cada tal valor de amostra adicionado é um de amplitude zero (0).

[00220] O sinal resultante é entregue para um filtro passa baixo 550 cuja frequência de corte é controlada pelo valor U entregue pelo gerador de Número Fracionário 500. A frequência de corte do filtro passa baixo 550 é fsR2 / (K*U) Hertz. O fator K pode ser selecionado para um valor de dois (2) ou um valor maior do que dois (2).

[00221] O sinal resultante é entregue a um decimador 560. O Decimador 560 inclui um filtro passa baixo 570 cuja frequência de corte é controlada pelo valor N entregue pelo gerador de Número Fracionário 500. A frequência de corte do filtro passa baixo 570 é fsR2 / (K*N) Hertz. O fator K pode ser selecionado para um valor de dois (2) ou um valor maior do que dois (2).

[00222] O sinal entregue pelo filtro passa baixo 570 é entregue a um seletor de amostra 580. O seletor de amostra recebe o valor N em uma porta e o sinal a partir do filtro passa baixo 570 em uma outra porta, e isto gera uma sequência de valores de amostra em resposta a essas entradas. O seletor de amostra é adaptado para

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51/86 capturar cada N-ésima amostra do sinal recebido a partir do filtro passa baixo 570. O sinal resultante Sred2 tem uma taxa de amostragem de fsR2= U / N * ísri , onde ísri é a taxa de amostragem de um sinal Sred recebido na porta 480. O sinal resultante Sred2 é entregue em uma porta de saída 590.

[00223] Os filtros passa baixo 550 e 570 podem ser incorporados pelos filtros FIR. Isto vantajosamente elimina a necessidade de efetuar multiplicações com os valores de amplitude zero introduzidos pelo introdutor de amostra 540.

[00224] Figura 18 ilustra uma outra modalidade do decimador fracionário 470. A modalidade da figura 18 vantajosamente reduz a quantidade de cálculo necessário para produzir o sinal Sred2.

[00225] Na modalidade da figura 18 o filtro passa baixo 570 foi eliminado, tal que o sinal entregue pelo filtro passa baixo 550 é entregue diretamente ao seletor de amostra 580. Quando o decimador fracionário 470 é incorporado por hardware, a modalidade da figura 18 vantajosamente reduz uma quantidade de hardware, e por meio disso , reduzindo o custo de produção.

[00226] Quando o decimador fracionário 470 é incorporado por software, a modalidade da figura 18 vantajosamente reduz uma quantidade de código de programa que necessita ser executado, e por meio disso, reduzindo a carga no processador e aumentando a velocidade de execução.

[00227] Com referência às Figuras 17 e 18, o sinal resultante Sred2, que é entregue na porta de saída do decimador fracionário 470, tem uma taxa de amostragem de fsR2= U / N * ísri , onde ísri é a taxa de amostragem de um sinal Sred recebido na porta 480. O valor fracionário U / N é dependente do sinal de controle de taxa recebido na porta de entrada 490. Como mencionado acima, o sinal de controle de taxa pode ser um sinal indicativo da velocidade de rotação do eixo 8, que pode ser entregue pelo detector de velocidade 420 (Ver Figura 1 e / ou Figura

5). O detector de velocidade 420 pode ser incorporado através de um codificador, fornecer um sinal de pulso com uma resolução adequadamente selecionada a fim de permitir a precisão desejada do sinal de velocidade. Em uma modalidade, o codificador 420 entrega um sinal de marcador de revolução completa uma vez por

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52/86 revolução completa do eixo 8. Tal sinal de marcador de revolução pode ser na forma de um pulso elétrico tendo uma borda que pode ser precisamente detectada e indicativo de uma posição rotacional determinada do eixo monitorado 8. De acordo com uma outra modalidade, o codificador 420 pode entregar muitos sinais de pulso por revolução do eixo monitorado, a fim de permitir detecção de variações de velocidade também dentro uma revolução do eixo.

[00228] De acordo com uma modalidade, o gerador de Número Fracionário 500 controla os valores de U e N tal que a taxa de amostragem reduzida fsR2 tem tal valor para fornecer um sinal Sred2 onde o número de amostra por revolução do eixo 8 é substancialmente constante, independente de quaisquer variações de velocidade do eixo 8. Consequentemente: Quanto maiores os valores de U e N, melhor a habilidade do decimador fracionário 470 em manter o número de valores de amostra por revolução do eixo 8 em um valor substancialmente constante.

[00229] A decimação fracionária conforme descrito com referência às Figuras 17 e 18 pode ser obtida efetuando as correspondentes etapas do método, e isto pode ser alcançado por meio de um programa de computador 94 armazenado na memória 60, conforme descrito acima. O programa de computador pode ser executado por um DSP 50. Alternativamente o programa de computador pode ser executado por um circuito de Matriz de Porta Lógica de Campo Programável (FPGA).

[00230] O método descrito em conjunto com as Figuras 10 - 13 e a decimação conforme descrito com referência às Figuras 17 e 18 pode ser efetuado pelo aparelho de análise 14 quando o processador 50 executa o correspondente código de programa 94, como discutido em conjunto com a Figura 4 acima. O processador de dados 50 pode incluir uma Unidade de Processamento Central 50 para controlar a operação do aparelho de análise 14, assim como um Processador de Sinal Digital (DSP) 50. O DSP 50 pode ser arrumado para efetivamente executar o código de programa 90 para forçar ao aparelho de análise 14 executar o programa 94 causando o processo descrito acima em conjunto com as Figuras 10 - 13 a ser executado. De acordo com uma outra modalidade o processador 50 é um circuito de Matriz de Porta Lógica de Campo Programável (FPGA).

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[00231] Figura 19 ilustra o decimador 310 e uma outra modalidade de decimador fracionário 470A. O decimador 310 recebe o sinal Senv tendo uma frequência de amostragem fs em uma porta 405, e um inteiro M em uma porta 404, conforme descrito acima. O decimador 310 entrega um sinal Sredi tendo uma frequência de amostragem ísri na saída 312, que é acoplada à entrada 480 do decimador fracionário 470A. A frequência de amostragem de saída é

ÍSR1 = fs / M onde M é um inteiro.

[00232] O decimador fracionário 470A recebe o sinal Sredi, tendo uma frequência de amostragem ísri , como uma sequência de valores de dados S(J), e ele entrega um sinal de saída Sred2 como uma outro sequência de valores de dados R(q) na sua saída 590.

[00233] O decimador fracionário 470A pode incluir uma memória 604 adaptada para receber e armazenar os valores de dados S(J) assim como informação indicativa da correspondente velocidade de rotação írot da parte rotativa monitorada. Então a memória 604 pode armazenar cada valor de dados S(J) tal que ele é associada com um valor indicativo da velocidade de rotação do eixo monitorado no momento da detecção do valor de sensor do sinal Sea correspondendo aos dados valor de dados S(J).

[00234] Quando gerando valores de dados de saída R(q), o decimador fracionário 470A é adaptado para ler valores de dados S(J) assim como informação indicativa da correspondente velocidade de rotação írot da memória 604.

[00235] Os valores de dados S(J) lidos da memória 604 são entregues ao introdutor de amostra 540 para introduzir U-l valores de amostra entre cada valor de amostra recebido na porta 480. Cada tal valor de amostra adicionado é fornecido com um valor de amplitude. De acordo com uma modalidade cada tal valor de amostra adicionado é um de amplitude zero (0).

[00236] O sinal resultante é entregue a um filtro passa baixo 550 cuja frequência de corte é controlada pelo valor U entregue pelo gerador de Número Fracionário 500, como descrito acima.

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[00237] O sinal resultante é entregue ao seletor de amostra 580. O seletor de amostra recebe o valor N em uma porta e o sinal a partir do filtro passa baixo 550 em uma outra porta, e ele gera uma sequência de valores de amostra em resposta a essas entradas. O seletor de amostra é adaptado para capturar cada N-ésima amostra do sinal recebido proveniente do filtro passa baixo 550. O sinal resultante Sred2 tem uma taxa de amostragem de fsR2= U / N * ísri, onde ísri é a taxa de amostragem de um sinal Sred recebido na porta 480. O sinal resultante Sred2 é entregue na porta de saída 590.

[00238] Então, a frequência de amostragem fsR2 para os valores de dados de saída R(q) é mais baixa do que a frequência de amostragem de entrada fsR2 de um fator D. D pode ser configurado para um número arbitrário maior do que 1, e ele pode ser um número fracionário. De acordo com modalidades preferidas, o fator D é configurável para valores entre 1,0 à 20,0. Em uma modalidade preferida o fator D é um número fracionário configurável para um valor entre cerca de 1,3 e cerca de 3,0. O fator D pode ser obtida configurando os inteiros U e N para valores adequados. O fator D é igual a N dividido por U:

D = N/U

[00239] De acordo com uma modalidade da invenção os inteiros U e N são configuráveis para grandes inteiros de modo a permitir ao fator D=N / U acompanhar as variações de velocidade com um mínimo de imprecisão. A seleção das variáveis U e N para serem inteiros maiores do que 1000 produz uma precisão vantajosamente alta na adaptação da frequência de amostragem de saída para acompanhar mudanças na velocidade de rotação do eixo monitorado. Assim, por exemplo, configurando N para 1001 e U para 500, tem-se D= 2,002 .

[00240] A variável D é configurada para um adequado valor no começo da medição e o qual valor é associado com uma determinada velocidade de rotação de uma parte rotativa a ser monitorada. Daí em diante, durante uma sessão de monitoração de condição, o valor fracionário D é automaticamente ajustado em resposta à velocidade de rotação da parte rotativa a ser monitorada tal que o sinal emitido na porta 590 fornece um número substancialmente constante de valores de

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55/86 amostra por revolução da parte rotativa monitorada.

[00241] Conforme mencionado acima, o codificador 420 pode entregar um sinal de marcador de revolução completa uma vez por revolução completa do eixo 8. Tal sinal de marcador de revolução completa pode ser na forma de um pulso elétrico tendo uma borda que pode ser precisamente detectada e indicativo de uma determinada posição rotacional do eixo monitorado do eixo 8. O sinal de marcador de revolução completa, que pode ser referido como um índice de pulso, pode ser produzido em uma saída do codificador 420 em resposta à detecção de um padrão de ângulo zero em um disco de codificação que gira quando o eixo monitorado gira. Isto pode ser alcançado em várias maneiras, como é bem conhecido para a pessoa com qualificação nesta arte. O disco de codificação pode e.g. ser fornecido com um padrão de ângulo zero que vai produzir um sinal de ângulo zero com cada revolução do disco. As variações de velocidade podem ser detectadas e.g. registrando um marcador de revolução completa na memória 604 cada vez que o eixo monitorado passa a determinada posição de rotação, e associando o marcador de revolução completa com um valor de amostra s(j) recebido no mesmo instante. Nesta maneira a memória 604 vai armazenar um grande número de amostra entre dois consecutivos marcadores de revolução completa quando o eixo gira mais lento, já que o conversor de A / D entrega um número constante de amostra fs por segundo.

[00242] Figura 20 é um diagrama em bloco do decimador 310 e ainda uma outra modalidade do decimador fracionário 470. Esta modalidade do decimador fracionário é denotado 470B. O decimador fracionário 470B pode incluir uma memória 604 adaptada para receber e armazenar os valores de dados S(J) assim como informação indicativa da correspondente velocidade de rotação írot da parte rotativa monitorada. Então a memória 604 pode armazenar cada valor de dados S(J) tal que ele está associado com um valor indicativo da velocidade de rotação do eixo monitorado no momento da detecção do valor de sensor do sinal Sea correspondendo ao valor de dados S(J).

[00243] O decimador fracionário 470B recebe o sinal Sredi , tendo uma frequência de amostragem ísri , como uma sequência de valores de dados S(J), e ele entrega

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56/86 um sinal de saída Sred2, tendo uma frequência de amostragem fsR2, como uma outra sequência de valores de dados R(q) em sua saída 590.

[00244] O decimador fracionário 470B pode incluir uma memória 604 adaptada para receber e armazenar os valores de dados S(J) assim como informação indicativa da correspondente velocidade de rotação írot da parte rotativa monitorada. A memória 604 pode armazenar valores de dados S(J) nos blocos tal que cada bloco é associado com um valor indicativo de uma velocidade relevante de rotação do eixo monitorado, conforme descrito abaixo em conjunto com a Figura 21.

[00245] O decimador fracionário 470B pode também incluir um gerador de variável de decimação fracionária 606, que é adaptado para gerar um valor fracionário D. O valor fracionário D pode ser um número flutuante. Então, o número fracionário pode ser controlado para um valor de número flutuante em resposta a um valor de velocidade recebido írot tal que o valor do número flutuante é indicativo do valor da velocidade írot com uma determinada imprecisão. Quando implementado por um DSP adequadamente programado, como mencionado acima, a imprecisão do valor do número flutuante pode depender da habilidade do DSP para gerar valore de números flutuantes.

[00246] Mais ainda, o decimador fracionário 470B pode também incluir um filtro FIR 608. O filtro FIR 608 é um filtro de FIR passa baixo tendo uma determinada frequência de corte passa baixo adaptada para decimação por um fator Dmax. O fator Dmax pode ser configurado para um valor adequado, e.g. 20,000. Mais ainda, o decimador fracionário 470B pode também incluir um gerador de parâmetro de filtro 610.

[00247] Operação do decimador fracionário 470B é descrita com referência às Figuras 21 e 22 abaixo.

[00248] Figura 21 é um fluxograma ilustrando uma modalidade de um método de operar o decimador 310 e o decimador fracionário 470B da Figura 20.

[00249] Em uma primeira etapa S2000, a velocidade de rotação Frot da parte a ser monitorada a condição é gravada na memória 604 (Fig. 20 & 21), e isto pode ser feito substancialmente ao mesmo tempo que a medição de vibrações ou pulsos de

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57/86 choque começa. De acordo com uma outra modalidade a velocidade de rotação da parte da qual a condição é para ser monitorada é pesquisada por um período de tempo. A mais alta velocidade detectada FROTmax e a mais baixa velocidade detectada FROTmim podem ser gravadas, e.g. na memória 604 (Fig. 20 & 21).

[00250] Na etapa S2010, os valores de velocidade gravados são analisados, para o propósito de estabelecer se a velocidade de rotação varia. Se a velocidade é determinada ser constante, o seletor 460 (Figura 16) pode ser automaticamente configurado na posição para entregar o sinal Sred tendo frequência de amostragem fsRi para a entrada 315 do dispositivo de aprimoramento de sinal 320, e o decimador fracionário 470, 470B pode ser desabilitado. Se a velocidade é determinada ser variável, o decimador fracionário 470, 470B pode ser automaticamente habilitado e o seletor 460 é automaticamente configurado na posição para entregar o sinal Sred2 tendo frequência de amostragem fsR2 para a entrada 315 do dispositivo de aprimoramento de sinal 320.

[00251] Na etapa S2020, a interface de usuário 102,106 exibe o valor de velocidade gravado írot ou valores de velocidade fROTmim, fROTmax, e solicita a um usuário para entrar um valor de ordem desejado Ov. Como mencionado acima, a frequência de rotação do eixo írot é frequentemente referida como de ordem 1. Os sinais de interesse podem ocorrer cerca de 10 vezes por revolução do eixo (Ordem 10). Mais ainda, pode ser de interesse analisar sobre-tons de alguns sinais, assim pode se interessante medir até a ordem 100, ou ordem 500, ou mesmo maior. Então, um usuário pode entrar um número de ordem Ov usando a interface de usuário 102.

[00252] Na etapa S2030, uma adequada taxa de amostragem de saída fsR2 é determinada. De acordo com uma modalidade, a taxa de amostragem de saída fsR2 é configurada para fsR2= C * Ov * fROTmm onde

C é uma constante tendo um valor maior do que 2,0

Ov é um número indicativo da relação entre a velocidade de rotação da parte monitorada e a frequência de repetição do sinal a ser analisado fROTmin é uma mais baixa velocidade de rotação da parte monitorada esperada durante um próxima sessão de medição. De acordo com uma modalidade

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58/86 o valor ÍROTmin é uma mais baixa velocidade de rotação detectada na etapa S2020, conforme descrito acima.

[00253] A constante C pode ser selecionada para um valor de 2,00 (dois) ou maior em vista do teorema de amostragem. De acordo com modalidades da invenção a constante C pode ser pré-configurada para um valor entre 2,40 e 2,70 onde

C é um fator tendo um valor maior do que 2,0

[00254] Consequentemente o fator C pode ser selecionado para um valor maior do que 2,0. De acordo com uma modalidade o fator C é vantajosamente selecionado tal que 100*C / 2 acarrete um inteiro. De acordo com uma modalidade o fator C pode ser configurado para 2,56. Selecionado C para 2,56 acarreta 100* C = 256 = 2 elevado à 8.

[00255] Na etapa S2040, o valor inteiro M é selecionado dependente da velocidade de rotação detectada írot da parte a ser monitorada. O valor de M pode ser automaticamente selecionado dependente da velocidade de rotação detectada da parte a ser monitorada tal que a frequência de amostragem intermediária reduzida ísri será maior do que a frequência de amostragem do sinal de saída desejada fsR2. O valor da frequência de amostragem reduzida ísri é também selecionado dependendo quanto da variação da velocidade de rotação é esperada ser durante a sessão de medição. De acordo com uma modalidade, a taxa de amostragem fs do conversor de A / D pode ser 102,4 kHz. De acordo com uma modalidade, o valor inteiro M pode ser configurável para um valor entre 100 e 512 a fim de produzir valores da frequência de amostragem intermediária ísri entre 1024 Hze 100 Hz.

[00256] Na etapa S2050, um valor da variável de decimação fracionária D é determinado. Quando a velocidade de rotação da parte da qual a condição é para ser monitorada varia, o valor da variável de decimação fracionária D vai variar na dependência do valor de velocidade detectada momentânea.

[00257] De acordo com uma outra modalidade das etapas S2040 e S2050, o valor inteiro M é configurado tal muitos por centos maior do que fsR2 (como determinado

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59/86 na etapa S2030 acima) como a relação entre o valor de velocidade detectado mais alto ÍROTmax dividido pelo mais baixo valor de velocidade detectado fROTmin. De acordo com esta modalidade, um valor máximo de variável de decimação fracionária Dmax é configurado para um valor de Dmax = ÍROTmax / fROTmin, e um valor de variável de decimação fracionária mínimo Dmin é configurado para 1,0. Daí em diante uma medição em tempo real momentâneo do valor de velocidade efetiva írot é feita e um valor fracionário momentâneo D é configurado consequentemente.

[00258] írot é valor indicativo de uma velocidade de rotação medida da parte rotativa a ser monitorada

[00259] Na etapa S2060, a medição efetiva é iniciada, e um duração total desejada da medição pode ser determinada. Esta duração pode ser determinada na dependência do grau de atenuação dos sinais estocásticos necessários no dispositivo de aprimoramento de sinal. Então, a duração total desejada da medição pode ser configurada tal que ela corresponde à, ou tal que ela excede, a duração necessária para obter o sinal de entrada Ilength, como discutido acima em conjunto com as Figuras 10A à 13. Como mencionado acima em conjunto com as Figuras 10A à 13, um mais longo sinal de entrada Ilength produz o efeito de melhor atenuação dos sinais estocásticos em relação aos padrões de sinais repetitivos no sinal de saída.

[00260] A duração total da medição também pode ser determinada na dependência de um número desejado de revoluções da parte monitorada.

[00261] Quando medição é iniciada, o decimador 310 recebe o sinal digital Senv em uma taxa fs e ele entrega um sinal digital Sredi em uma taxa reduzida ísri = fs / M para a entrada 480 do decimador fracionário. Na seguinte discussão, o sinal Sredi é discutido em termos de um sinal tendo valores de amostra S(J), onde j é um inteiro.

[00262] Na etapa S2070, grava valores de dados S(J) na memória 604, e associa cada valor de dados com um valor de velocidade de rotação írot. De acordo com uma modalidade da invenção, a velocidade de rotação valor írot é lida e gravada em uma taxa írr = 1000 vezes por segundo. A taxa de ler & gravar írr pode ser

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60/86 configurada para outros valores, dependente de quanto a velocidade írot da parte rotativa monitorada varia.

[00263] Em uma etapa subsequente S2080, analisa os valores de velocidade de rotação gravados, e divide os valores de dados S(J) gravados nos blocos de dados dependente dos valores da velocidade de rotação. Nesta maneira um número de blocos de valores de dados S(J) pode ser gerado, cada bloco de valores de dados S(J) sendo associado com um valor de velocidade de rotação O valor da velocidade de rotação indica a velocidade de rotação da parte monitorada, quando este particular bloco de valores de dados S(J) foi gravado. Os blocos de dados individuais podem ser de tamanhos mutuamente diferentes, i.e. blocos individuais podem manter números mutuamente diferentes de valores de dados S(J).

[00264] Se, por exemplo, a parte rotativa monitorada primeiro girou em uma primeira velocidade íroti durante um primeiro período de tempo, e daí em diante mudou a velocidade para girar em uma segunda velocidade írot2 durante um segundo período de tempo mais curto, os valores de dados S(J) gravados podem ser divididos em dois blocos de dados, o primeiro bloco de valores de dados sendo associado com o primeiro valor de velocidade íroti, e o segundo bloco de valores de dados sendo associado com o segundo valor de velocidade írot2. Neste caso o segundo bloco de dados vai conter menos valores de dados do que o primeiro bloco de dados já que o segundo período de tempo foi mais curto.

[00265] De acordo com uma modalidade, quando todos os valores de dados S(J) gravados foram divididos em blocos, e todos os blocos foram associados com um valor de velocidade de rotação, então o método prossegue para executar a etapa S2090.

[00266] Na etapa S2090, selecionar um primeiro bloco de valores de dados S(J), e determinar um valor de decimação fracionária D correspondendo ao valor de velocidade de rotação valor írot associada. Associar este valor de decimação fracionária D com o primeiro bloco de valores de dados S(J).

[00267] De acordo com uma modalidade, quando todos os blocos foram associado com um correspondente valor de decimação fracionária D, então o

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61/86 método prossegue para executar a etapa S2090. Então, o valor do valor de decimação fracionária D é adaptado na dependência da velocidade írot.

[00268] Na etapa S2100, selecionar um bloco de valores de dados S(J) e o associada valor de decimação fracionária D associado, conforme descrito na etapa S2090 acima.

[00269] Na etapa S2110, gerar um bloco de valores de saída R em resposta aos valores de bloco de entrada S selecionados e ao valor de decimação fracionária D associado. Isto pode ser feito conforme descrito com referência à Figura 22.

[00270] Na etapa S2120, checar se há quaisquer valores de dados de entrada remanescentes a serem processados. Se há um outro bloco de valores de dados de entrada a ser processado, então repete a etapa S2100. Se não há bloco remanescente de dados de valores de entrada a ser processado então a sessão de medição é completada.

[00271] Figuras 22A, 22B e 22C ilustram um fluxograma de uma modalidade de um método de operar o decimador fracionário 470B da Figura 20.

[00272] Em uma etapa S2200, receber um bloco de valores de dados de entrada S(J) e um associado específico valor de decimação fracionária D. De acordo com uma modalidade, os dados recebidos são conforme descrito na etapa S2100 para a Figura 21 acima. Os valores de dados de entrada S(J) no bloco de valores de dados de entrada S recebido são todos associados com o específico valor de decimação fracionária D.

[00273] Nas etapas S2210 à S2390 o filtro FIR 608 é adaptado para o específico valor de decimação fracionária D como recebido na etapa S2200, e um conjunto de correspondentes valores do sinal de saída R(q) é gerado. Isto é descrito mais especificamente abaixo.

[00274] Em uma etapa S2210, configurações de filtro adequadas para o específico valor de decimação fracionária D são selecionadas. Como mencionado em conjunto com a Figura 20 acima, o filtro FIR 608 é um filtro de FIR passa baixo tendo uma determinada frequência de corte passa baixo adaptada para decimação por um fator Dmax. O fator Dmax pode ser configurado para um valor adequado, e.g.

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20. Um valor de proporção de filtro Fr é configurado para urn valor dependente do fator Dmax e do específico valor de decimação fracionária D como recebido na etapa S2200. Etapa S2210 pode ser efetuada por um gerador de parâmetro de filtro (Fig. 20).

[00275] Em uma etapa S2220, selecionar uma valor de posição inicial x no bloco de dados de entrada recebido s(j). É para ser notado que o valor de posição inicial x não necessita ser um inteiro. O filtro de FIR 608 tem um comprimento Flength e o valor de posição inicial x então vai ser selecionado na dependência do comprimento do filtro Flength e o valor de proporção de filtro Fr. O valor de proporção de filtro Fr é como configurado na etapa S2210 acima. De acordo com uma modalidade, o valor de posição inicial x pode ser configurado para x:= Flength / Fr.

[00276] Em uma etapa S2230 um valor de soma de filtro SUM é preparado, e configurado para um valor inicial, tal como e.g. SUM := 0,0

[00277] Em uma etapa S2240 a posição j nos dados de entrada adjacentes recebidos e precedendo a posição x é selecionada. A posição j pode ser selecionada como a porção inteira de x.

[00278] Em uma etapa S2250 selecionar a posição Fpos no filtro de FIR que corresponde a posição j selecionada nos dados de entrada recebidos. A posição Fpos pode ser um número fracionário. A posição de filtro Fpos, em relação à posição de meio do filtro, pode ser determinada para ser

Fpos = [(x-j) * Fr] onde Fr é o valor de proporção de filtro.

[00279] Na etapa S2260, checar se o determinado valor de posição do filtro Fpos está fora dos valores limites permitidos, i.e. pontos em uma posição fora do filtro. Se isto acontece, então prosseguir com a etapa S2300 abaixo. Ao contrário prosseguir com a etapa S2270.

[00280] Em uma etapa S2270, um valor de filtro é calculado por meio de interpelação. É notado que valores de coeficiente de filtro adjacentes em um filtro FIR passa baixo geralmente têm valores numéricos similares. Então, um valor de interpolação será vantajosamente preciso. Primeiro um valor de posição inteiro IFpos

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63/86 é calculado:

IFpos := porção inteira de Fpos

[00281] O valor de filtro Fval para a posição Fpos será:

Fval = A(IFpos) + [A(IFpos+l) - A(IFpOs)] * [Fpos - Ifpos] onde A(IFpos) e A(IFpos+l) são valores em filtro de referência, e a posição de filtro Fpos é uma posição entre esses valores.

[00282] Em uma etapa S2280, calcular uma atualização do valor de soma do filtro em resposta à posição de sinal j :

SUM := SUM + Fval * SO)

[00283] Em uma etapa S2290 mover para uma outra posição de sinal:

Set j := j-1

[00284] Daí em diante, ir para a etapa S2250.

[00285] Em uma etapa 2300, a posição nos dados de entrada adjacentes recebidos e subsequentes à posição x é selecionada. Esta posição j pode ser selecionada como a porção inteira de x mais (um), i.e. j := 1 + porção inteira de x [00286] Em uma etapa S2310 selecionar a posição no filtro de FIR que corresponde à\posição j selecionada nos dados de entrada recebidos. A posição Fpos pode ser um número fracionário. A posição de filtro posição Fpos, em relação à posição do meio do filtro, pode ser determinado para ser

Fpos = [G-x) * Fr] onde Fr é o valor de proporção do filtro.

[00287] Na etapa S2320, checar se o determinado valor de posição de filtro, valor Fpos está fora dos valores limites permissíveis, i.e. pontos em uma posição fora do filtro. Se isso acontece, então prosseguir com a etapa S2360 abaixo. Ao contrário prosseguir com a etapa S2330.

[00288] Em uma etapa S2330, um valor de filtro é calculado por meio de interpelação. É notado que valores de coeficiente de filtro adjacente em um filtro passa baixo geralmente tem valores numéricos similares. Então, um valor de interpolação será vantajosamente precisa. Primeiro um valor de posição inteiro IFpos é calculado:

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IFpos := Porção inteira de Fpos

[00289] O valor de filtro para a posição Fpos será:

Fval (Fpos) = A(IFpos) + [A(IFpos+l) - A(IFpos)] * [Fpos - Ifpos] onde A(IFpos) e A(IFpos+l) são valores em um filtro de referência, e a posição de filtro Fpos é uma posição entre esses valores.

[00290] Em uma etapa S2340, calcular uma atualização do valor SUM de soma do filtro em resposta à posição de sinal j :

SUM := SUM + Fval * SO)

[00291] Em uma etapa S2350 move para uma outra posição de sinal:

Set j := j+l

[00292] Daí em diante, ir para a etapa S2310.

[00293] Em uma etapa S2360, entregar um valor de dados de saída R(J). O valor de dados de saída R(J) pode ser entregue a uma memória tal que valores de dados de saída consecutivos são armazenados nas consecutivas posições de memória. O valor numérico do valor de dado de saída R(J) é:

R(j) := SUM

[00294] Em uma etapa S2370, valor da posição de atualização x:

x := x + D

[00295] Em uma etapa S2380, o valor da posição de atualização j j:=j+l

[00296] Em uma etapa S2390, checar se desejado número de valores de dados de saída foi gerado. Se o desejado número de valores de dados de saída não foi gerado então ir para a etapa S2230. Se o desejado número de valores de dados de saída foi gerado, então ir para a etapa S2120 no método descrito em relação à Figura 21. Em efeito, a etapa S2390 é designada para assegurar que um bloco de valores de sinal de saída R(q), correspondendo ao bloco de valores de dados de entrada S recebidos na etapa S2200, é gerado, e que quando valores de sinal de saída R correspondendo aos valores de dados de entrada S foram gerados, então etapa S2120 na Fig.21 deve ser executado.

[00297] O método descrito com referência à Figura 22 pode ser implementado

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65/86 como uma sub-rotina de programa de computador, e as etapas S2100 e S2110 podem ser implementadas como um programa principal.

[00298] De acordo com uma modalidade da invenção adicional, a compensação para velocidade do eixo variável pode ser alcançada controlando a frequência do relógio entregue pelo relógio 190. Como mencionado acima, um detector de velocidade 420 (Ver Figura 5) pode ser fornecido para entregar um sinal indicativo da velocidade de rotação írot do eixo 8. O sinal de velocidade pode ser recebido em uma porta 430 dos meios de processamento 180, por meio disso , possibilitando aos meios de processamento 180 controlar o relógio 190. Consequentemente, os meios de processamento 180 podem ter uma porta 440 para entregar um sinal de controle de relógio. Então, os meios de processamento 180 podem ser adaptados para controlar a frequência de relógio em resposta à velocidade de rotação írot detectada.

[00299] Conforme mencionado em conjunto com a Fig. 2B, a taxa de amostragem do conversor de A / D é dependente de uma frequência de relógio. Então, o aparelho 14 pode ser adaptado para controlar a frequência de relógio em resposta à velocidade de rotação írot detectada tal que o número de valores de amostra por revolução da parte rotativa monitorada é mantido em um valor substancialmente constante mesmo quando a velocidade de rotação varia.

[00300] De acordo com uma outra modalidade da invenção adicional, as funcionalidades do dispositivo de aprimoramento de sinal 320, 94 pode ser alcançado por um método para produzir dados de auto-correlação conforme descrito em US 7.010.445, o conteúdo do qual é aqui incorporado para referência. Em particular o processador de sinal digital 50 pode incluir funcionalidade 94 para efetuar sucessivas operação de Transformada de Fourier nos sinais digitalizados pra fornecer dados de auto-correlação.

Condição de monitoração de sistemas de engrenagem

[00301] Deve ser notado que modalidades da invenção também podem ser usadas para pesquisar, monitorar e detectar uma condição de sistemas de engrenagem. Algumas modalidades fornecem efeitos particularmente vantajoso

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66/86 quando monitorando sistema de engrenagens epicicloidais compreendendo transmissões epicicloidais, engrenagens e / ou caixas de engrenagem. Isto será descrito mais em detalhe abaixo. Transmissões epicicloidais, engrenagens e / ou caixas de engrenagem também podem ser referidos como transmissões planetárias, engrenagens e / ou caixas de engrenagem.

[00302] Figura 23 é uma vista frontal ilustrando um sistema de engrenagens epicicloidal 700. O sistema de engrenagens epicicloidais 700 compreende pelo menos, uma ou mais engrenagens externas 702, 703, 704 girando em tomo de uma engrenagem central 701. As engrenagens externas 702, 703, 704 são comumente referidos comas engrenagens planetárias, e a engrenagem central engrenagem 701 é comumente referida como uma engrenagem solar. O sistema de engrenagens epicicloidal 700 pode também incorporar o uso de uma engrenagem de anel externa 705, comumente também referido como um anel. As engrenagens planetárias 702, 703, 704 podem compreender P número de dentes 707, a engrenagem solar 701 pode compreender S número de dentes 708, e o anel 705 pode compreender A número de dentes 706. O A número de dentes no anel 705 são arrumados para engrenar com o P número de dentes nas engrenagens planetárias 702, 703, 704, que por sua vez são também arrumados para engrenar com o S número de dentes na engrenagem solar 701. Contudo deve ser notado que a engrenagem solar 701 é normalmente maior do que as engrenagens planetárias 702, 703, 704, e por meio do que a ilustração mostrada na figura 23 não deve ser interpretada como limitante a esse respeito. Quando há diferentes tamanhos na engrenagem solar 701 e nas engrenagens planetárias 702, 703, 704, o aparelho de análise 14 pode também distinguir entre condições detectadas de diferentes eixos e engrenagens do sistema de engrenagens epicicloidal 700, conforme se tomarão aparente a partir da seguinte descrição.

[00303] Em muitos de sistema de engrenagens epicicloidal, um desses três componentes básicos , isto é, a engrenagem solar 701, as engrenagens planetárias 702, 703, 704 ou o anel 705, é mantido estacionário. Um dos componentes remanescentes pode então servir como entrada e fornecer energia para o sistema

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67/86 de engrenagens epicicloidal 700. 0 ultimo componente remanescente pode então servir como uma saída e recebe energia a partir do sistema de engrenagens epicicloidal 700. A proporção da rotação de entrada para a rotação de saída é dependente do número de dentes em cada engrenagem, e em qual componente é mantido estacionário.

[00304] Figura 24 é uma vista lateral esquemática do sistema de engrenagens epicicloidal 700 da Figura 23, conforme visto na direção da seta SW na figura 23. Um arranjo exemplar 800, incluindo o sistema de engrenagens epicicloidal 700, pode compreender pelo menos, um sensor 10 e pelo menos, um aparelho de análise 14 de acordo com a invenção conforme descrito acima. O arranjo 800 pode, por exemplo, ser usado como caixa de engrenagem para turbinas eólicas.

[00305] Em uma modalidade do arranjo 800, o anel 705 é mantido fixo. Um eixo passível de girar 801 tem vários braços ou transportadores móveis 801 A, 801B, 801C arrumados para encaixar nas engrenagens planetárias 702, 703, 704. Após fornecer uma rotação de entrada 802 para o eixo passível de girar 801, o eixo passível de girar 801 e os braços móveis 801 A, 801B, 801C e as engrenagens planetárias 702, 703, 704 pode servir como uma entrada e fornecer energia para o sistema de engrenagens epicicloidal 700. O eixo passível de girar 801 e as engrenagens planetárias 702, 703, 704 podem então girar relativos à engrenagem solar 701. O engrenagem solar 701 , que pode ser montada em um eixo giratório 803, pode assim sendo servir como uma saída e receber energia a partir do sistema de engrenagens epicicloidal 700. Esta configuração vai produzir um aumento na proporção de engrenagem

G-_{1 +} |

[00306] Como um exemplo, a proporção de engrenagem G quando usada como uma caixa de engrenagem, uma turbina eólica pode ser arrumada tal que a rotação de saída é cerca de 5 - 6 vezes a rotação de entrada. As engrenagens planetárias 702, 703, 704 podem ser mantidas, via rolamentos 7A, 7B e 7C, respectivamente, nos braços ou transportadores móveis 801 A, 801B e 801C (conforme mostrado em

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68/86 ambas as Figuras 23-24). 0 eixo passível de girar 801 pode ser montado nos rolamentos 7D. De forma similar, o eixo rotativo 803 pode ser montado nos rolamentos 7E, e a engrenagem solar 701 pode ser montada, via rolamentos 7F, no eixo rotativo 803.

[00307] De acordo com uma modalidade da invenção, o pelo menos, um sensor 10 pode ser preso no ou em um ponto de medição 12 do anel fixo 705 do sistema de engrenagens epicicloidal 700. O sensor 10 também pode ser arrumado para se comunicar com o aparelho de análise 14. O aparelho de análise 14 pode ser arrumado para analisar uma condição do sistema de engrenagens epicicloidal 700 nas bases dos dados de medição ou valores do sinal entregue pelo sensor 10 conforme descrito acima neste documento. O aparelho de análise 14 pode incluir um avaliador 230 conforme acima.

[00308] Figura 25 ilustra uma versão analógica dc um sinal exemplar produzido e emitido pelo pré-processador 200 (Ver Figura 5 ou Figura 16) em resposta aos sinais detectados por pelo menos, um sensor 10 quando da rotação do sistema de engrenagens epicicloidal 700 no arranjo 800. O sinal é mostrado para uma duração de Trkv, que representa os valores do sinal detectado durante uma revolução do eixo passível de girar 801. É para ser entendido que o sinal entregue pelo préprocessador 200 na porta 260 (Ver Figura 5 e Figura 16) pode ser entregue para a entrada 220 do avaliador 230 (Ver Figura 8 ou Figura 7).

[00309] Conforme pode ser visto do sinal na figura 25, a amplitude ou saída de sinal do sinal aumenta conforme cada uma das engrenagens planetárias 702, 703, 704 passa pelo ponto de medição 12 do sensor 10 no arranjo 800. Essas porções do sinal são referidas a seguir como as regiões de amplitude alta 702A, 703 A, 704A, que pode compreender picos de amplitude alta 901. Também pode ser mostrado que a quantidade total de picos 901, 902 no sinal ao longo de uma revolução do eixo passível de girar 801, i.e. durante o período de tempo, Trev diretamente se correlaciona com a quantidade de dentes no anel 705. Por exemplo se o número de dentes no anel 705 é A = 73, o número total de picos no sinal durante a período de tempo Trev será 73; ou se número de dentes no anel 705 é A = 75, o número total

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69/86 de picos no sinal durante um período de tempo Trev será 75, etc. Isto foi mostrado ser verdade fornecido que não há erros ou falhas nas engrenagens 702, 703, 704, 705 do arranjo 800.

[00310] Figura 26 ilustra um exemplo de uma porção da região de amplitude alta 702A do sinal mostrado na figura 25. Esta porção de sinal pode ser gerado quando a engrenagem planetária 702 passa por sua posição mecanicamente mais perto para o ponto de medição 12 e do sensor 10 (Ver Figuras 23-24). Foi notado que pequenas perturbações ou vibrações periódicas 903, que são ilustradas na figura 26, pode algumas vezes ocorrer. Aqui, as pequenas perturbações periódicas 903 foram associadas à ocorrência de erros, falhas ou danos nos rolamentos 7A, conforme mostrado nas Figuras 23 - 24, que podem ser montadas para um dos braços móveis 801 A. As pequenas perturbações periódicas 903 pode assim sendo propagar (ou transladar) de um rolamento 7A através da engrenagem planetária 702 do sistema de engrenagens epicicloidal 700, para o anel 705 onde as pequenas perturbações periódicas 903 podem ser capturadas pelo sensor 10 conforme descrito acima e.g. em conjunto com as Figuras 1-24. De forma similar, erros, falhas ou danos nos rolamentos 7B ou 7C montados para um dos braços móveis 801B ou 801C pode também gerar tais pequenas perturbações periódicas 903 que da mesma maneira conforme acima podem ser capturadas pelo sensor 10. Deve também ser notado que as pequenas perturbações periódicas 903 podem também emanar a partir dos erros, falhas ou danos nos rolamentos 7F que podem ser montados ao eixo rotativo 803. A detecção dessas pequenas perturbações periódicas no sinal pode ser indicativo dos rolamentos 7A, 7B, 7C e / ou 7F começando a deteriorar, ou indicativo de estarem no limite de sua vida útil. Isto pode, por exemplo, ser importante já que pode ajudar a prognosticar quando o sistema de engrenagens epicicloidal 700 e / ou o arranjo 800 estão em necessidade de manutenção ou substituição.

[00311] De acordo com uma modalidade da invenção, um analisador de condição 290 no avaliador 230 do aparelho de análise 14 pode ser disposto para detectar essas pequenas perturbações periódicas 903 no sinal recebido a partir do sensor 10. Isto é feito possível pela modalidade da invenção anteriormente descrita. As

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70/86 pequenas perturbações periódicas 903 também podem ser referidas como pulsos de choque 903 ou vibrações 903. De acordo com uma modalidade da invenção, o aparelho de análise 14 empregando um dispositivo de aprimoramento de sinal 320 conforme descrito acima permite a detecção desses pulsos de choque 903 ou vibrações 903 originando dos rolamentos 7A (ou 7B, 7C ou 7F) usando um sensor 10 montado no anel 705 conforme descrito acima. Embora o sinal de pulsos de choque mecânicos ou vibração conforme capturado pelo sensor 10 preso ao anel 705 possa ser fraco, o aprovisionamento de um dispositivo de aprimoramento de sinal 320 conforme descrito acima torna possível monitorar a condição de rolamentos 7A (ou 7B, 7C ou 7F) mesmo embora o sinal de pulso de choque mecânico ou vibração propagou através de um ou várias das engrenagens planetárias 702, 703 ou 704.

[00312] Conforme mencionado anteriormente e mostrado na Figuras 7 - 9, um analisador de condução 290 pode ser arrumado para efetuar análise adequada operando sobre um sinal no domínio do tempo, ou um sinal em um domínio da frequência. Contudo, a detecção das pequenas perturbações periódicas 903 no sinal recebido proveniente do sensor 10 é mais apropriadamente descrita no domínio da frequência, conforme mostrado na figura 27.

[00313] Figura 27 ilustra um espectro de frequência exemplar de um sinal compreendendo uma pequena perturbação periódica 903 como ilustrada na Figura 26. O espectro de frequência do sinal compreende um pico 904 em uma frequência que é diretamente correlacionada com o encaixe ou articulação dos dentes das engrenagens planetárias 702, 703, 704 e do anel 705. De fato, a frequência do pico 904 em um espectro de frequência estará localizada em A x Ω , onde

A é o número total de dentes do anel 705, e

Ω é o número de revoluções por segundo pelo eixo passível de girar 801, quando rotação 802 ocorre em uma velocidade de rotação constante.

[00314] Em adição ao pico 904 em um espectro de frequência, a pequena perturbação periódica 903 como ilustrado na Figura 26 pode gerar picos 905, 906 nas frequências fi, Í2 entradas sobre o pico 904 em um espectro de frequência. Os

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71/86 picos 905, 906 nas frequências fi, Í2 pode assim sendo também ser referidos como uma banda lateral simétrica sobre o pico central 904. De acordo com uma modalidade exemplar da invenção, um analisador de condição 290 pode ser arrumado para detectar o um ou vários picos em um espectro de frequência, e assim sendo ser arrumado para detectar pequenas perturbações periódicas no sinal recebido proveniente do sensor 10. Também pode ser mostrado que os picos 905, 906 nas frequências fi, Í2 se relacionam com o pico central 904 de acordo com as equações Eq.1- 2:

fi = (A x Ω) - (f_D x Í702) (Eq. 1) f₂ = (A x Ω) + (f_D x f₇02) (Eq. 2) onde

A é o número total de dentro do anel 705;

Ω é o número de revoluções por segundo pelo eixo passível de girar 801 ; e íd é a frequência de repetição da assinatura de sinal repetitivo que pode ser indicativo de uma condição de deterioração; e

Í702 é o número de revoluções por segundo pela engrenagem planetária 702 em tomo de seu próprio centro.

[00315] A frequência de repetição íd da assinatura de sinal repetitivo é indicativo da uma das partes giratórias que é a origem da assinatura de sinal repetitivo. A frequência de repetição íd da assinatura de sinal repetitivo também pode ser usado para distinguir entre diferentes tipos de condições deteriorada, como discutido acima e.g. em conjunto com a Figura 8. Consequentemente, a frequência de repetição íd detectada da assinatura de sinal repetitivo pode ser indicativa de um Frequência de Repetição Fundamental (FTF), uma frequência de Rotação de Bola (BS), uma Frequência Pista Externa (OR) , ou uma frequência de Pista Interna (IR) relacionada a um rolamento 7A, 7B, 7C ou 7F no sistema de engrenagens epicicloidal 700 no arranjo 800 na figura 24.

[00316] Então, conforme descrito acima, um sinal de dados representando vibrações mecânicas emanando da rotação de um ou vários eixos, tal como, eixo

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72/86 passível de girar 801 e / ou eixo rotativo 803 (Ver Figuras 23-24), pode incluir várias assinatura de sinais repetitivos, e uma determinada assinatura de sinal pode assim sendo ser repetido um determinado número de vezes por revolução de um dos eixos monitorados. Mais ainda, assinaturas de sinais repetitivos mutuamente diferentes podem ocorrer, onde as assinaturas de sinais repetitivos mutuamente diferentes podem ter frequências de repetição mutuamente diferentes. O método para aprimorar as assinaturas de sinais repetitivos in sinais, conforme descrito acima, vantajosamente permite detecção simultânea de muitas assinaturas de sinais repetitivos tendo frequências de repetição mutuamente diferentes. Isto vantajosamente permite a monitoração simultânea de vários rolamentos 7A, 7B, 7C, 7F associados com diferentes eixos 801, 803 usando um único detector 10.

[00317] A monitoração simultânea pode também usar o fato que o tamanho da engrenagem solar 701 e as engrenagens planetárias 702, 703, 704 normalmente são de diferente tamanhos, o que ainda pode permitir uma fácil detecção de qual dos rolamentos 7A, 7B, 7C, 7F nas Figuras 23-24 que está gerando as pequenas perturbações periódicas 903, e assim sendo quais dos rolamentos 7A, 7B, 7C, 7F na Figuras 23 - 24 podem estar com necessidade de manutenção ou substituição. O método para aprimorar a assinatura de sinais repetitivos em sinais, conforme descrito acima, também vantajosamente torna possível distinguir entre e.g. uma assinatura de dano de Rolamento de Pista Interno e uma assinatura de dano de Rolamento de Pista Externo em uma única sessão de medição e análise. .

[00318] O valor relevante para Ω, representando a velocidade de rotação das engrenagens planetárias 702, 703, 704, pode ser indicado por um sensor 420 (Ver Figura 24). O sensor 420 pode ser adaptado para gerar um sinal indicativo da rotação do eixo 803 em relação ao anel 705, e a partir deste sinal o valor relevante para Ω pode ser calculado quando o número de dentes do anel 705, as engrenagens planetárias 702, 703, 704 e a engrenagem solar 701 são conhecidas.

[00319] Figura 28 ilustra um exemplo de uma porção do sinal exemplar mostrado na figura 25. Esta porção exemplar demonstra um outro exemplo de um erro ou falha que o analisador de condição 290 também pode ser arrumado para detectar em uma

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73/86 maneira similar conforme descrito acima. Se um dente de uma ou várias das engrenagens 701, 702, 703, 704, 705 quebra ou substancialmente se desgasta, um analisador de condição 290 pode ser arrumado para detectar que um dente está quebrado ou desgastado já que isto também vai gerar uma perturbação periódica, i.e. devido a falta de encaixe ou articulação de dente do dente faltante ou desgastado. Isto pode ser passível de detectar por um analisador de condição 290 em, por exemplo, um espectro de frequência do sinal recebido proveniente do sensor 10. Também deve ser notado que este tipo de erro ou falta pode ser detectada por um analisador de condição 290 em qualquer tipo de engrenagem e / ou sistema de engrenagem. A frequência deste tipo de erro de encaixe, ou erro de articulação de dente, em uma engrenagem e/ou sistema de engrenagem é frequentemente localizada, de forma significativa, em maior frequência do que, por exemplo, as frequências fi, Í2 na figura 27.

[00320] Figura 29 ilustra ainda uma modalidade de um sistema de análise de condição 2 de acordo com uma modalidade da invenção. O sensor 10 está fisicamente associada com a máquina 6 que pode incluir um sistema de engrenagem 700 tendo várias partes giratórias (Ver Figura 1 & Figura 29). O sistema de engrenagem da Fig. 29 pode ser o sistema de engrenagens epicicloidal 700 da Figura 24. O sistema de engrenagens epicicloidal 700 pode, por exemplo, ser usado como caixa de engrenagem para turbinas eólicas.

[00321] A unidade de sensor 10 pode ser um sensor de Medição de Pulso de Choque adaptado para produzir um sinal analógico Sea incluindo um componente de sinal de vibração dependente de um movimento vibracional de uma parte rotacionalmente móvel no sistema de engrenagem 700. Ao sensor 10 é entregue o sinal analógico Sea para um arranjo de processamento de sinal 920.

[00322] O arranjo de procedimento de sinal 920 pode incluir uma interface de sensor 40 e uns meios de processamento de dados 50. A interface de sensor 40 inclui um conversor de A / D 44 (Fig. 2A, Fig. 2B) gerando o sinal de medição digital Smd. O conversor de A / D 44 é acoplado aos meios de processamento de dados 50 a fim de entregar o sinal de dados de medição digital Smd para os meios de

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74/86 processamento de dados 50.

[00323] Os meios de processamento de dados 50 são acoplados a uma interface de usuário 102. A interface de usuário 102 pode incluir meios de entrada do usuário 104 possibilitando um usuário para fornecer entrada do usuário. Tal entrada do usuário pode incluir seleção de uma função de análise desejada 105, 290 (Figura 4, Fig. 7, Fig. 8), e / ou configurações para funções de processamento de sinal 94, 250, 310, 470, 470A, 470B, 320, 294 (Ver Fig. 4, Fig. 30).

[00324] A interface de usuário 102 pode também incluir uma unidade de exibição 106, conforme descrito e.g. em conjunto com Figura 2A e Fig. 5.

[00325] Figura 30 é um diagrama em bloco ilustrando as partes do arranjo de processamento de sinal 920 da Figura 29 junto com a interface de usuário 102, 104 e o mostrador 106.

[00326] A interface de sensor 40 compreende uma entrada 42 para receber um sinal analógico Sea a partir de um sensor de Medição de Pulso de Choque e um conversor de A / D 44. Um condicionador de sinal 43 (Fig. 2B) pode opcionalmente também ser fornecido. O conversor de A / D 44 amostra o sinal analógico recebido com uma determinada frequência de amostragem fs a fim de entregar um sinal de dados de medição digital Smd tendo a determinada frequência de amostragem fs mencionada

[00327] A frequência de amostragem fs pode ser configurada para fs ⁼ k * fsEAmax onde k é um fator tendo um valor maior do que 2,0

[00328] Consequentemente o fator k pode ser selecionado para um valor maior do que 2,0. Preferencialmente fator k pode ser selecionado para um valor entre 2,0 e 2,9 de modo a evitar efeitos de duplicidade forçada . Selecionando o fator k para um valor maior do que 2,2 fornece uma margem segura em relação aos efeitos de duplicidade forçada, conforme mencionado acima neste documento. O fator k pode ser selecionado para um valor entre 2,2 e 2,9 a fim de fornecer a margem segura mencionado enquanto evitando gerar desnecessariamente muitos valores de

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75/86 amostra. De acordo com uma modalidade o fator k é vantajosamente selecionado tal que 100*k / 2 produz um inteiro. De acordo com uma modalidade o fator k pode ser configurado para 2,56. Selecionando k para 2,56 produz 100*k = 256 = 2 elevado à 8.

[00329] De acordo com uma modalidade a frequência de amostragem fs do sinal de dados de medição digital Smd pode ser fixado para um determinado valor fs, tal como e.g. fs = 102,4 kHz

[00330] Então, quando a frequência de amostragem fs é fixada para um determinado valor fs, a frequência fsEAmax do sinal analógico Sea será:

fsEAmax ^_ fs / k onde fsEAmax é a mais alta frequência a ser analisada no sinal amostrado.

[00331] Então, quando a frequência de amostragem fs é fixado para um determinado valor fs = 102,4 kHz, e o fator k é configurado para 2,56, a frequência máxima fsEAmax do sinal analógico Sea será:

fsEAmax = fs / k = 102,400 / 2,56 = 40 kHz

[00332] O sinal de dados de medição digital Smd tendo frequência de amostragem fs é recebido por um filtro 240. De acordo com uma modalidade, o filtro 240 é um filtro passa alto tendo uma frequência de corte fi_c. Esta modalidade simplifica o projeto substituindo o filtro passa banda, descrita em conjunto com Figura 6, com um filtro passa alta 240. A frequência de corte fi_c do filtro passa alto 240 é selecionado para aproximadamente o valor do mais baixo valor de frequência de ressonância mecânica esperado írmu do sensor de ressonância de Medição de Pulso de Choque

10. Quando a frequência de ressonância mecânica írm está em algum ponto no intervalo de 30 kHz à 35 kHz, o filtro passa alto 240 pode ser designado para ter a frequência de corte inferior ílc = 30 kHz. O sinal filtrado por filtro passa alta é então passado para o retificador 270 e para o filtro passa baixo 280.

[00333] De acordo com uma modalidade deve ser possível a usar sensores 10 tendo a frequência de ressonância em algum ponto no intervalo de 20 kHz à 35 kHz. De modo a alcançar isto, o filtro passa alto 240 pode ser projetado para ter a frequência de corte inferior ílc = 20 kHz.

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[00334] O sinal de saída a partir do filtro digital 240 é entregue para um dispositivo de fazer envelope digital 250.

[00335] Ao passo que dispositivos analógicos da arte anterior para gerar um sinal de envelope em resposta a um sinal de medição empregam um retificador analógico que inerentemente conduz a um erro de polarização sendo introduzido no sinal resultante, o digital dispositivo de fazer envelope 250 vantajosamente vai produzir uma retificação real sem qualquer erro de polarização. Consequentemente, o sinal de envelope digital Senv vai ter boa proporção de sinal para ruído, já que o sensor sendo mecanicamente ressonante na frequência de ressonância na banda de passagem do filtro digital 240 conduz para uma alta amplitude de sinal. Mais ainda, o processamento de sinal sendo efetuado no domínio digital elimina adição de ruído e elimina adição de erros de polarização.

[00336] De acordo com uma modalidade da invenção, o filtro passa baixo opcional 280 no dispositivo de fazer envelope 250 pode ser eliminado. Em efeito, o filtro passa baixo opcional 280 no dispositivo de fazer envelope 250 é eliminado já que o decimador 310 inclui uma função de filtro passa baixo. Então, o dispositivo de fazer envelope 250 da Figura 30 eficazmente compreende um retificador digital 270, e o sinal produzido pelo retificador digital 270 é entregue a um decimador de inteiro 310, que inclui filtragem de passa baixo.

[00337] O decimador de inteiro 310 é adaptado para efetuar uma decimação do sinal digitalmente com envelope Senv a fim de entregar um sinal digital Sred tendo uma taxa de amostragem reduzida ísri tal que a taxa de amostragem de saída é reduzida de um fator inteiro M quando comparado com a taxa de amostragem de entrada fs.

[00338] O valor M pode ser configurável em dependência de uma velocidade de rotação detectada írot. O decimador 310 pode ser configurável para fazer uma decimação Μ: I selecionada, onde M é um positivo inteiro. O valor M pode ser recebido em uma porta 404 do decimador 310.

[00339] A decimação de inteiro é vantajosamente efetuada em várias etapas usando Filtros de Resposta de Impulso Finito de Passa Baixo, onde cada filtro de

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FIR é configurável a um grau desejado de decimação. Uma vantagem associada com efetuar a decimação em vários filtros é que somente o último filtro vai necessitar ter uma inclinação íngreme. Um filtro de FIR de inclinação íngreme inerentemente precisa ter muitas bandas de passagem, i.e. um filtro de FIR íngreme precisa ser um filtro longo. 0 número de bandas de passagem do filtro de FIR t, é uma indicação de

1) a quantidade de memória requerida para implementar o filtro,

2) o número de cálculos requeridos, e

3) a quantidade de filtragem que o filtro pode fazer; em efeito, mais bandas de passagem significa mais atenuação da banda de bloqueio, menos variação do sinal de saída, filtros estreitos, etc. Então quanto mais curto o filtro mais rápido ele pode ser executado pelo DSP 50. O comprimento de um filtro de FIR é também proporcional ao grau de decimação alcançável. Por conseguinte, de acordo com uma modalidade do decimador de inteiro, a decimação é efetuada em mais do que duas etapas.

[00340] De acordo com uma modalidade preferida a decimação de inteiro é efetuada em quatro etapas: M1, M2, M3 & M4. A decimação total M se iguala à M1 * M2* M3 * M4 . Isto pode ser alcançado fornecendo um banco de diferentes filtros de FIR, que pode ser combinado em várias combinações para alcançar uma decimação total desejada M. De acordo com uma modalidade há oito filtros de FIR no banco.

[00341] Vantajosamente, o máximo grau de decimação na última, quarta, etapa é cinco (M4= 5), produzindo um filtro razoavelmente curto tendo apenas 201 bandas de passagem. Nesta maneira os filtros de FIR nas etapas 1,2 e 3 podem ser permitidos ter um número mesmo mais baixo de bandas de passagem. De fato isto permite aos filtros nas etapas 1, 2 e 3 terem 71 bandas de passagem cada ou menos. De modo a alcançar uma decimação de total de M= 4000, é possível selecionar os três filtros de FIR fornecendo decimação M1=10, M2=10 e M3=10, e o filtro de FIR fornecendo decimação M4 = 4. Isto produz uma taxa de amostragem de saída ísri= 25,6 , quando fs = 102400 Hz. e um intervalo de frequência de 10 Hz. Esses quatro filtros FIR vai ter um total de 414 bandas de passagem, e ainda a atenuação da banda de bloqueio resultante é muito boa. De fato, se a decimação de

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Μ = 4000 foi feita em apenas uma única etapa isto teria requerido cerca de 160 000 bandas de passagem para alcançar uma atenuação de banda de parada igualmente boa.

[00342] Saída 312 do Decimador de inteiro 310 é acoplado ao decimador fracionário 470 e para uma entrada de um seletor 460. O seletor permite a seleção do sinal a ser entrada para o dispositivo de aprimoramento de sinal 320.

[00343] Quando monitoração de condição é feita em uma parte rotativa tendo uma velocidade de rotação constante, o seletor 460 pode ser configurado na posição para entregar o sinal Sred tendo frequência de amostragem ísri para a entrada 315 do dispositivo de aprimoramento de sinal 320, e o decimador fracionário 470 pode ser desabilitado. Quando monitoração de condição é feita em uma parte rotativa tendo uma velocidade variável de rotação, o decimador fracionário 470 pode ser habilitado e o seletor 460 é configurado na posição para entregar o sinal Sred2 tendo frequência de amostragem fsR2 para a entrada 315 do dispositivo de aprimoramento de sinal 320.

[00344] O decimador fracionário 470 pode ser incorporado pelo decimador fracionário 470B, 94 incluindo um filtro de FIR adaptável 608, conforme descrito em conjunto com figuras 20, 21 e 22 e Fig. 4.

[00345] O decimador fracionário 470 é acoplado para entregar um sinal dizimado Sred2 tendo a taxa de amostragem inferior fsR2 para o seletor 460, tal que quando um analisador de condição é configurado para monitorar a máquina com velocidade variável de rotação, a saída do decimador fracionário 470B é entregue ao dispositivo de aprimoramento de sinal 320.

[00346] Dispositivo de aprimoramento de sinal 320, 94 pode ser incorporado conforme descrito em conjunto com as figuras 10A, 10B, 11, 12 e 13 e Fig. 4. A entrada do sinal de medição para o dispositivo de aprimoramento de sinal 320 é o sinal Sred (Ver Figura 30), que é também ilustrado na figura 11 como tendo Length valores de amostra. O sinal Sred é também referido como I e 2060 na descrição da Figura 11.0 processamento de sinal do Dispositivo de Aprimoramento de Sinal envolve auto-correlação discreta para o sinal de entrada discreto Sred. O sinal de

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79/86 saída 0, também referido como Smdp é ilustrado nas Figuras 12 e 13.

[00347] O sinal de medição Sredi, Sred, a ser entrado para o dispositivo de aprimoramento de sinal, pode incluir pelo menos, um componente de sinal de vibração Sd dependente de um movimento de vibração da parte rotacionalmente móvel mencionada, onde o componente de sinal de vibração mencionado tem uma frequência de repetição íd que depende da velocidade de rotação írot da primeira parte mencionada. A frequência de repetição íd do componente de sinal Sd pode ser proporcional para a velocidade de rotação írot da parte rotativa monitorada.

[00348] Duas assinaturas de dano diferentes SD1, SD2 pode ter diferentes frequências fd1, fd2 e ainda aprimorado, i.e. SNR melhorado, pelo dispositivo de aprimoramento de sinal. Então, o dispositivo de aprimoramento de sinal 320 é vantajosamente adaptado para aprimorar diferentes assinaturas Sdi, Sd2 tendo frequências de repetição mutuamente diferente ídi e íd2. Ambas das frequências de repetições ídi e íd2 são proporcional para a velocidade de rotação írot da parte rotativa monitorada, enquanto foi é diferente de íd2 (ídi <>íd2). Isto pode ser expressa matematicamente na seguinte maneira:

fdi = k1 * írot , e

ÍD2 = k2 * ÍR0T onde k1 e k2 são valores positivos reais, e k1 <>k2, e k1 maior do que ou igual a 1, e k2 maior do que ou igual a 1.

[00349] O dispositivo de aprimoramento de sinal entrega uma sequência de sinal de saída para uma entrada de analisador de domínio de tempo 290T, tal que quando um usuário seleciona, via interface de usuário 102,104 para efetuar uma análise de domínio do tempo, o analisador de domínio de tempo 290T, 105 (Figura 30 & Fig. 4) vai execute a função selecionada 105 e entrega dados relevantes para o mostrador 106. Uma vantagem com o dispositivo de aprimoramento de sinal 320 é que ele entrega o sinal de saída no domínio do tempo. Então, funções de monitoração de

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80/86 condição 105, 290T requerendo um sinal de entrada no domínio do tempo pode ser configurado para operar diretamente sobre os valores de sinal da saída de sinal ilustrado nas Figuras 12 e 13.

[00350] Quando um usuário seleciona, via interface de usuário 102,104 para efetuar uma análise de domínio de frequência, o dispositivo de aprimoramento de sinal vai entregar a sequência de sinal de saída para a Transformador de Fourier Rápida 294, e o Transformador de Fourier Rápida vai entregar os dados do domínio de frequência resultante para um analisador de domínio de frequência 290F, 105 (Figura 30 & Fig. 4). O analisador de domínio de frequência 290F, 105 vai executar a selecionada função 105 e entregar dados relevantes para o mostrador 106.

[00351] Em uma modalidade mostrada na figura 29 e 30, é vantajosamente fácil para um usuário efetuar uma análise empregando o dispositivo de aprimoramento de sinal e o decimador fracionário.

[00352] O discutido abaixo é um exemplo de configurações de parâmetros.

[00353] De modo a efetuar uma análise em um domínio de frequência o usuário pode entrar os seguintes dados via interface de usuário 102,104:

1) Informação indicativa da mais alta frequência de repetição íd de interesse. A frequência de repetição íd é frequência de repetição a assinatura SD de interesse. Esta informação pode ser entrada na forma de uma frequência ou na forma de um número de ordem OvHigh indicativo da mais alta frequência de repetição da assinatura de dano SD de interesse.

2) Informação indicativa do melhoramento desejado do valor da SNR para assinatura de sinal repetitivo Sd. Esta informação pode ser entrada na forma do valor aprimorado da SNR L. O valor aprimorado da SNR L é também discutido abaixo, e em conjunto com a Figura 10A acima.

3) Informação indicativa da resolução de frequência desejada na FFT 294, quando é desejado efetuar um FFT da saída de sinal a partir do dispositivo de aprimoramento de sinal. Isto pode ser configurado como valor de Z marcas de gráfico de valor de frequência de frequência. De acordo com uma modalidade da invenção, a resolução de frequência Z é configurável selecionando um valor Z a

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81/86 partir de um grupo de valores. O grupo de valores passíveis de serem selecionados para a resolução de frequência Z pode incluir

Z= 400

Z= 800

Z= 1600

Z= 3200 Z= 6400

[00354] Então, embora o processamento de sinal seja bem complexo, o arranjo 920 foi designado para fornecer uma interface vantajosamente simples em termos de informação requerida pelo usuário. Quando o usuário entra ou seleciona valores para os três parâmetros acima, todos os outros valores são automaticamente configurados ou pré-configurada no arranjo 920.

O valor aprimorado da SNR L

[00355] O sinal a ser entrado para o dispositivo de aprimoramento de sinal pode incluir um componente de sinal de vibração dependente de um movimento de vibração da parte rotacionalmente móvel; onde o componente de sinal de vibração mencionado tem uma frequência de repetição íd que depende de uma velocidade de rotação írot da primeira parte mencionada; o sinal de medição mencionado incluindo ruído, assim como o componente de sinal de vibração mencionado tal que o sinal de medição mencionado tenha uma primeira proporção sinal para ruído em relação ao componente sinal de vibração mencionado. O dispositivo de aprimoramento de sinal produz uma sequência de sinal de saída (O) tendo componentes de sinal repetitivo correspondendo ao pelo menos mencionado, um componente de sinal de vibração tal que a sequência de sinal de saída mencionada (O) tem um segundo valor de proporção de sinal para ruído em relação ao componente de sinal de vibração mencionado. O inventor estabeleceu através de medições que o segundo valor de proporção de sinal para ruído é, de forma significativa, maior do que a primeira proporção de sinal para ruído quando o valor aprimorado da SNR L é configurado para um valor (1).

[00356] Mais ainda, o inventor estabeleceu através de medições que quando o

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82/86 valor Aprimorado da SNR L é aumentado para L=4, então o valor da SNR resultante em relação ao componente de sinal de vibração mencionado no sinal de saída é dobrado quando comparado para o valor da SNR associado com L=1. Aumentando o valor Aprimorado da SNR L para L=10 parece acarretar um melhoramento do valor da SNR de um fator 3 para p componente de sinal de vibração no sinal de saída, quando comparado com o valor da SNR para o mesmo sinal de entrada quando L=1. Então, quando aumentando valor Aprimorado da SNR L de Li=1 para l_2, o valor da SNR resultante pode aumentar da raiz quadrada de l_2.

[00357] Adicionalmente o usuário pode entrar uma configuração para ter o arranjo 920 mantendo repetição de uma medição. O usuário pode configurá-lo para repetir a medição com um determinado período de repetição Tpm, i.e. para sempre iniciar uma nova medição quando o tempo Tpm passou. Tpm pode ser configurado para ser uma semana, ou uma hora ou dez minutos. O valor para selecionar esta frequência de repetição depende das condições de medição relevantes.

[00358] Já que o método do dispositivo de aprimoramento de sinal requer uma quantidade de valores de entrada de dados, i.e. o número de valores de amostra de entrada pode ser alto, e isto é adequado para medir nas partes girando lentamente, a duração da medição vai algumas vezes ser bem longa. Então há um risco que as configurações do usuário para a frequência de repetição das medições seja incompatível com a duração das medições. Por conseguinte, uma das etapas efetuadas pelo arranjo 920, imediatamente após receber a entrada do usuário acima, é calcular uma estimativa da duração esperada das Tm. A duração Tm é :

Tm ⁼ Length / fsR2 , onde Length é o número de amostra no sinal a ser entrado no dispositivo de aprimoramento de sinal de modo a alcançar as medições de acordo com as configurações do usuário selecionadas conforme definido abaixo, e fsR2 é conforme definido a seguir.

[00359] O arranjo 920 é também adaptado para comparar a duração das medições Tm com o valor do período de repetição Tpm conforme selecionado pelo usuário. Se o valor do período de repetição Tpm é mais curto ou cerca do mesmo que

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83/86 a duração das medições esperada Tm, um controlador de parâmetro 930 é adaptado para fornecer uma indicação de aviso via a interface de usuário 102,106 e.g. através de um texto adequado no mostrador. O aviso pode também incluir um som, ou uma luz piscando.

[00360] De acordo com uma modalidade, o arranjo 920 é adaptado para calcular um valor mínimo sugerido para o valor do período de repetição Tpm que é dependente da estimativa calculada da duração das medidas Tm.

[00361] Com base nas configurações de usuário acima, o controlador de parâmetro 930 de arranjo de processamento de sinal 920 é capaz de configurar todos os parâmetros para as funções de processamento de sinal 94 (Figura 4), i.e. configurações do decimador de inteiro e configurações do dispositivo de aprimoramento de sinal. Mais ainda o controlador de parâmetro 930 é capaz de configurar todos os parâmetros para o decimador fracionário quando necessário. O controlador de parâmetro 930 é capaz de configurar o parâmetro para o FFT 294 quando uma análise de frequência é desejada.

[00362] O seguinte parâmetro pode ser pré-configurado no arranjo 920 (Fig. 30): frequência de amostragem fs do conversor de A / D 40,44.

[00363] O seguinte parâmetro pode ser medido: írot

[00364] Conforme mencionado acima, o valor do parâmetro írot pode ser medido e armazenado em associação com os correspondentes valores de amostra do sinal Sredi cujos valores de amostra são alimentados no decimador fracionário 470B.

[00365] Os seguintes parâmetros podem ser automaticamente configurados no arranjo 920: taxa de amostragem na saída de sinal do dispositivo de aprimoramento de sinal 320:

ÍROT — C * Ov *ÍROT onde

C é uma constante de valor maior do que 2,0

Ov é o número de ordem entrado pelo usuário, ou calculado em resposta a um mais alto valor de frequência a ser monitorada conforme selecionado pelo usuário

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84/86 írot é a velocidade de rotação medida momentânea da parte rotativa durante a monitoração de condição efetiva;

M = O valor do decimador de inteiro para uso no decimador 310 é selecionado de uma tabela incluindo um conjunto de pré-determinados valores para a decimação de inteiro total. De modo a selecionar o valor M mais adequado, o controlador de parâmetro 930 (Fig. 30) primeiro calcula um valor bastante próximo M_calc = fs / ÍSR2 * fROTmim / ÍROTmax onde fs & fsR2 são definidas acima, e fROTmin / ÍROTmax é um valor indicativo da relação entre a velocidade de rotação mais baixa e mais alta a ser permitida durante a medição. Com base no valor M_calc, o seletor então escolhe um valor adequado M de uma lista de valores pré-estabelecidos. Isto pode e.g ser feito selecionando o valor M mais próximo que seja menor do que M_calc da tabela mencionada acima.

fsRi ⁼ a taxa de amostragem a ser entregue a partir do inteiro decimador de inteiro 310. ísri é configurado para ísri = fs / M

D é o valor do decimador fracionário para o decimador fracionário. D pode ser configurado para D = ísri / fsR2, onde ísri e fsR2 são como definidas acima.

Olength = C * Z onde

C é uma constante de valor maior do que 2,0, tal como e.g. 2,56 como mencionado acima

Z é o selecionado número de marcas de gráfico de valor de frequência de frequência, i.e. informação indicativa da desejada resolução de frequência no FFT 294, quando é desejado efetuar uma FFT da saída do sinal do dispositivo de aprimoramento de sinal.

Sstart ⁼ Olength ou um valor maior do que Olength, onde Olength é conforme definido imediatamente acima.

Length ⁼ OLENGTH * L + SsTART + OLENGTH

CLength ⁼ Length - SsTART - OLENGTH

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SMDP(t) = os valores da amostra do sinal de saída, conforme definido na fórmula (3) (Ver Figura 10A).

[00366] Então, o controlador de parâmetro 930 é adaptado para gerar os correspondentes valores de configuração como definido acima, e para entregá-los para as funções de processamento de sinal 94 relevantes (Fig. 30 & Fig. 4).

[00367] Uma vez que um sinal de saída tenha sido gerado pelo dispositivo de aprimoramento de sinal 320, um analisador de condição 290 pode ser controlado para efetuar uma selecionada função de análise de condição 105, 290, 290T, 290F por meio de um sinal de seleção em uma entrada de controle 300 (Fig. 30). O sinal de seleção entregue na entrada de controle 300 pode ser gerado por meio de interação do usuário com a interface de usuário 102 (Ver Figura 2A & 30). Quando a função de análise selecionada inclui Transformada de Fourier Rápida, o analisador 290F será configurado pelo sinal de seleção 300 para operar em um sinal de entrada em um domínio da frequência.

[00368] O Transformador de Fourier Rápido 294 pode ser adaptado para efetuar Transformada de Fourier Rápida em sinal de entrada recebido tendo um determinado número de valores de amostra. Isto é vantajoso quando o determinado número de valores de amostra é configurado para um inteiro par que pode ser dividido por dois (2) sem produzir um número fracionário.

[00369] De acordo com uma vantajosa modalidade da invenção, o número de amostra Olength no sinal de saída a partir do dispositivo de aprimoramento de sinal é configurado na dependência de uma resolução de frequência Z. A relação entre resolução de frequência Z e o número de amostra Olength no sinal de saída a partir do dispositivo de aprimoramento de sinal é:

Olength = k * Z onde

Olength é o número de amostra de valores de amostra no sinal entregue a partir do dispositivo de aprimoramento de sinal 320.

k é a fator tendo um valor maior do que 2,0.

[00370] Preferencialmente o fator k pode ser selecionado para um valor entre 2,0

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86/86 e 2,9 de modo a fornecer uma boa margem de segurança enquanto evitando gerar muitos valores de amostra desnecessariamente.

[00371] De acordo com uma modalidade o fator k é vantajosamente selecionado tal que 100*k / 2 produz um inteiro. Esta seleção produz valores para Olength que são adaptados para serem adequados como entrada no Transformador de Fourier Rápida 294. De acordo com uma modalidade o fator k pode ser configurado para 2,56. Selecionando k para 2,56 produz 100*k = 256 = 2 elevado a 8.

[00372] Tabela A indica exemplos de valores de resolução de frequência selecionável pelo usuário Z e correspondentes valores para Olength.

k	Z	Olength
2,56	400	1024
2,56	800	2048
2,56	1600	4096
2,56	3200	8192
2,56	6400	16384
2,56	12800	32768
2,56	25600	65536
2,56	51200	131072

Tabela A.

Claims (10)

1. Aparelho (14) para analisar a condição de uma máquina (6; 700) tendo uma parte (7, 8; 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F, 701, 702, 703, 704) girando com uma velocidade de rotação (írot), compreendendo:

um primeiro sensor (10) adaptado para gerar um sinal de medição analógico (Sea) dependente das vibrações mecânicas emanando a partir da rotação da dita parte;

um conversor de analógico para digital (44) para amostrar o dito sinal de medição analógico (Sea) a uma frequência de amostragem (fs) a fim de gerar um sinal de dados de medição digital (Smd) em resposta ao dito sinal de medição analógico (Sea); ao dito sinal de dados de medição digital (Smd) tendo um primeiro nível de relação sinal-ruído;

um primeiro decimador (310; 94) adaptado para produzir um primeiro sinal digital decimado (Sredi, Senv);

um segundo decimador (470, 470A, 470B; 94) tendo uma primeira entrada para receber o primeiro sinal digital decimado (Sredi, Senv) e uma segunda entrada para receber um sinal indicativo de uma velocidade variável de rotação (írot);

uma terceira entrada para receber um sinal indicativo de um sinal de configuração de taxa de amostragem de saída;

o dito segundo decimador (470, 470A, 470B; 94) sendo adaptado para gerar um segundo sinal digital decimado (Sredz) tendo uma segunda frequência de amostragem reduzida (ísr2) em resposta ao dito primeiro sinal digital mencionado (Sredi, Senv), dito sinal indicativo de uma velocidade de rotação variável (írot) e dito sinal indicativo mencionado de um sinal de configuração de taxa de amostragem de saída; e um avaliador (230) para efetuar uma função de análise de condição (F1, F2, Fn);

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2/5 caracterizado pelo fato de que:

o primeiro decimador (310; 94) efetua uma decimação do sinal de dados de medição digital (Smd, Senv) a fim de alcançar o dito primeiro sinal digital decimado (Sredi, Senv) tendo uma primeira frequência de amostragem reduzida (ísri);

o dito segundo decimador (470, 470A, 470B; 94) é adaptado para gerar um fator de decimação variável (D, N/U) com base na dita velocidade de rotação variável (írot) de modo que o fator de decimação variável (D, N/U) é maior que 1;

o dito segundo decimador (470, 470A, 470B; 94), durante uma sessão de monitoramento de condição, é adaptado para automaticamente ajustar o fator de decimação variável (D, N/U) em resposta à velocidade de rotação variável (írot) de modo que o segundo sinal digital decimado (Sredz), com base no primeiro sinal digital decimado (Sredi, Senv), é gerado de modo que a segunda frequência de amostragem reduzida (fsR2) se iguala à primeira frequência de amostragem reduzida (fsRi) dividida pelo fator de decimação variável (D, N/U);

o aparelho compreendendo ainda um dispositivo de aprimoramento de sinal (320; 94) tendo uma entrada (315) para receber o segundo sinal digital mencionado (Sred2, I);

o dispositivo de aprimoramento de sinal (320; 94) sendo adaptado para efetuar uma correlação do segundo sinal digital decimado (Sred2, I) a fim de produzir um sequência de sinal de saída (O, Smdp) onde componentes de amplitude de sinais repetitivos (Sd, Sdi, Sd2) são amplificados em relação aos componentes de sinal estocástico;

o avaliador (230) sendo adaptado para analisar a condição da máquina dependente do dito sinal digital de saída (O, Smdp).

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro decimador é adaptado para reduzir a taxa de amostragem por um fator inteiro (M).

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito ator inteiro (M) é configurável para um valor adaptado para medir condições em uma sessão de medição; o dito fator inteiro sendo mantido constante

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3/5 para a duração de uma sessão de medição.

4. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que:

a dita função de análise de condição (F1, F2, Fn) é uma função para detecção de ser a condição de uma máquina é normal ou de alguma forma deteriorada ou anormal.

5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que:

a dita função de análise de condição (F1, F2, Fn) é uma função de avaliação tornando possível estabelecer a natureza e/ou causa de uma condição de máquina anormal.

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que:

o dito dispositivo de aprimoramento de sinal (320; 94) inclui funcionalidade dispositivo de aprimoramento de sinala (94, 320) para realizar operações de Transformada de Fourier sucessivas no dito segundo sinal digital decimado (Sred2, I) para prover dados de autocorrelação.

7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que:

o dito dispositivo de aprimoramento de sinal (320; 94) é adaptado para realizar autocorrelação discreta do dito segundo sinal digital decimado (Sred2, I) de modo a produzir a dita sequência de sinal de saída (O, Smdp).

8. Método para analisar a condição de uma máquina tendo um eixo girando com uma velocidade de rotação variável (írot), compreendendo:

gerar um sinal de medição elétrico analógico (Sea) dependente das vibrações mecânicas emanando a partir da rotação do dito eixo;

amostrar o dito sinal de medição analógico a uma primeira frequência de amostragem (fs, ísri) a fim de gerar um sinal de dados de medição digital (Smd) em resposta aos ditos dados de medição analógicos recebidos;

efetuar uma decimação do sinal de dados de medição digital (Smd) a fim

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4/5 de alcançar um segundo sinal digital (Sred2) tendo uma frequência de amostragem reduzida (fsR2); onde a dita decimação inclui a etapa de:

controlar a frequência de amostragem reduzida (fsR2) tal que o número de valores de amostra por revolução do eixo (8) é mantido em um valor constante no segundo sinal digital (Sred2); e efetuar uma função de análise de condição (F1, F2, Fn);

caracterizado por:

receber o dito segundo sinal digital (Sred2) em uma entrada (315) de um dispositivo de aprimoramento de sinal (320);

efetuar uma correlação do segundo sinal digital (Sred2) no dito dispositivo de aprimoramento de sinal (320) a fim de produzir uma sequência de sinal de saída (O, Smdp) onde componentes de amplitude de sinais repetitivos (Sd, Sdi, Sd2) são amplificados em relação aos componentes do sinal estocástico;

analisar a condição da máquina dependente da dita sequência de sinal de saída (O, Smdp) tendo a dita frequência de amostragem reduzida (fsR2).

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado adicionalmente pelo fato de compreender confirmar um valor indicativo de uma velocidade de rotação (írot) do dito eixo (8);

controlar a frequência de amostragem reduzida (fsR2) em dependência do valor indicativo de uma velocidade de rotação (írot) tal que o número de valores de amostra por revolução do eixo (8) é mantido em um valor constante.

10. Método de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que:

a etapa de controlar a frequência de amostragem reduzida (fsR2) compreende as etapas de:

gerar um fator de decimação variável (D, N/U) com base na dita velocidade de rotação variável (írot) de modo que o fator de decimação variável (D, N/U) é maior que 1; e ajustar automaticamente o fator de decimação variável (D, N/U) em

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5/5 resposta à velocidade de rotação variável (írot), durante uma sessão de monitoramento de condição, de modo que o segundo sinal digital decimado (Sred2), com base no primeiro sinal digital decimado (Sredi, Senv), é gerado de modo que a frequência de amostragem reduzida (ísrz) se iguala à primeira frequência de amostragem (ísri) dividida pelo fator de decimação variável (D, N/U).