(57)【要約】【課題】動翼の共振周波数の変動に基づいてロータの健全性を監視する。【解決手段】ロータの健全性を監視するためのシステムが提供される。このシステムが含む処理サブシステムは、翼および第１の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと、翼および第２の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとに基づいて計測行列を生成し、この計測行列に基づいて、共振行列のエントリが実質的に一次無相関かつ一次独立であるように共振行列を生成して、共振行列のエントリの第１のサブセットを用いて共振信号を生成するものであり、この共振信号は、複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとの共通の観測値および成分を実質的に含む。【選択図】図１
2015125146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理サブシステム、記憶装置および通信部分を備える、ロータの健全性を監視するためのシステムであって、
翼および第１の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと、前記翼および第２の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとに基づいて計測行列を生成し、
前記計測行列に基づいて、前記共振行列のエントリが実質的に一次無相関かつ一次独立であるように共振行列を生成して、
前記共振行列のエントリの第１のサブセットを用いて共振信号を生成するシステムにおいて、
前記共振信号が、前記複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと前記複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとの共通の観測値および成分を実質的に含むシステム。
【請求項２】
前記処理サブシステムが、前記共振信号に基づいて前記翼の共振周波数のロータ回転速度を求める請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記処理サブシステムが、前記翼の過去の共振周波数のロータ回転速度に対して前記翼の前記共振周波数のロータ回転速度に変動があるかどうかさらに判断して、
前記翼の前記共振周波数のロータ回転速度の前記変動に基づいて前記翼の亀裂の存在、亀裂のない状態、または亀裂の存在の可能性を判断する請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記処理サブシステムが、前記共振信号と過去の共振信号に対して相関関数を適用することにより、前記共振周波数のロータ回転速度に変動があるかどうか判断する請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記処理サブシステムが、
過去の共振信号と前記共振信号に対して相関関数を適用することにより、インデックス値および相関値を求めて、
前記インデックス値、前記相関値および相関図に基づいて、前記翼の亀裂の存在、亀裂のない状態または亀裂の存在の可能性を判断することによって翼の健全性をさらに監視する請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記処理サブシステムが、前記共振行列の第２のサブセットに基づいてノイズ信号をさらに生成し、前記ノイズ信号が、前記複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルおよび前記複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルのノイズを含む請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルが、前記翼の共振周波数のロータ回転速度に対応する第１のデルタＴＯＡベクトルのサブセットを含む請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルが、前記翼の共振周波数のロータ回転速度に対応する第２のデルタＴＯＡベクトルのサブセットを含む請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記処理サブシステムが、
前記複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルおよび前記複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルに基づいて初期行列を生成し、
多項式曲線当てはめまたはウェーブレットベースの曲線当てはめを含む技法のうち少なくとも１つを適用して前記初期行列からトレンドを除去することによって前記計測行列を生成する請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記処理サブシステムが、前記計測行列に対して少なくとも１つの技法を適用することによって前記共振行列を生成し、前記少なくとも１つの技法が、白色化技法、キュムラント行列推定技法、および行列回転技法を含む請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記処理サブシステムが、
前記計測行列のエントリ間の相関を実質的に除去することにより、前記計測行列に基づく白色化行列を求め、
前記白色化行列に基づいてキュムラント行列を求め、
前記キュムラント行列のエントリ間の相関を実質的に除去することにより、前記キュムラント行列に基づく回転行列を求め、
ユニタリ行列および求められた回転行列に基づいて前記回転行列を回転させることにより、前記ユニタリ行列を生成して、
前記ユニタリ行列と前記白色化行列の積を求めることよって共振行列を生成する請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記処理サブシステムが、
白色化すべき行列の共変量を求めることによって共変行列を生成し、
前記共変行列に対して固有ベクトル分解技法を適用することによって固有ベクトル行列および前記共変行列に関する固有値を求め、
前記固有値の平方根を求め、
前記固有ベクトル行列と前記固有値の前記平方根とを掛けることによって積行列を求め、
前記積行列と前記計測行列を掛けることによって、白色化行列を求めるシステムであって、
前記白色化すべき行列が前記計測行列であるとき、前記白色化行列が前記白色化行列であり、前記白色化すべき行列が前記キュムラント行列であるとき、前記白色化行列が、回転白色化行列である請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記白色化行列のエントリが実質的に一次無相関であり、前記白色化行列の前記エントリの共変量が約ゼロである請求項１１記載のシステム。
【請求項１４】
前記ユニタリ行列の前記エントリの共変量が約ゼロである請求項１１記載のシステム。
【請求項１５】
前記翼に対応する第１の到着時間信号を生成するための前記第１の感知デバイスと、
前記翼に対応する第２の到着時間信号を生成するための第２の感知デバイスとをさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
前記処理サブシステムが、前記第１の到着時間信号および前記第２の到着時間信号から非同期信号を除去するために平滑化フィルタ技法およびメジアンフィルタ技法のうち少なくとも１つを適用することにより、前処理された第１の到着時間信号と前処理された第２の到着時間信号とをさらに生成する請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記処理サブシステムが、さらに、前記前処理された第１の到着時間および予期された到着時間に基づいて第１のデルタ到着時間を求め、
前記前処理された第２のデルタ到着時間および前記予期された到着時間に基づいて第２のデルタ到着時間を求め、
前記ロータのそれぞれの共振周波数の速度に基づいて、前記翼に対応する第１のデルタ到着時間から複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間を抽出し、
前記ロータの前記それぞれの共振周波数の速度に基づいて、前記翼に対応する第２のデルタ到着時間から複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間を抽出し、
前記共振周波数の第１のデルタ到着時間および前記それぞれの共振周波数に基づいて、前記複数の第１のデルタ到着時間ベクトルを求め、
前記共振周波数の第２のデルタ到着時間および前記それぞれの共振周波数に基づいて、前記複数の第２のデルタ到着時間ベクトルを求める請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
翼および第１の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと、前記翼および第２の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとに基づいて計測行列を生成するステップと、
前記計測行列に基づいて、前記共振行列のエントリが実質的に一次無相関かつ一次独立であるように共振行列を生成するステップと、
前記共振行列の前記エントリの第１のサブセットを用いて共振信号を生成するステップとを含む方法であって、
前記共振信号が、前記複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと前記複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとの共通の観測値および成分を実質的に含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動翼の健全性を監視するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
動翼またはエーロフォイルは、軸流圧縮機、タービン、エンジン、または他のターボ機械を含むいくつかの例を有する多くの装置で使用されている。たとえば、軸流圧縮機は、一連の段を有する１つまたは複数のロータを有し、各段が、静翼または静止エーロフォイルの並びが続く動翼またはエーロフォイルの並びを備える。したがって、各段は、１対の動翼またはエーロフォイルと静止エーロフォイルとを備える。一般に、動翼またはエーロフォイルは、入口を通って軸流圧縮機に入る流体の運動エネルギーを増加する。さらに、静翼または静止エーロフォイルは、一般に、流体の増加した運動エネルギーを、拡散によって静的圧力に変換する。したがって、動翼またはエーロフォイルと静止エーロフォイルとにより、流体の圧力が増加する。
【０００３】
動作中、動翼は、一般に同期周波数および非同期周波数で振動する。たとえば、動翼は、一般にロータの回転速度／周波数による同期周波数において振動し得るが、旋回失速およびフラッタなどの空力的不安定のために非同期周波数で振動する可能性もある。動翼は、動翼の特定の同期周波数において、より大きな振幅で振動する自然な傾向を有する。そのような同期周波数は、動翼の共振周波数と称される。動翼の同期周波数は、一般的には、ロータの一定のロータ回転速度で活性化される。さらに、共振周波数が活性化されると、動翼の振動の振幅が増加する可能性がある。そのような振動の振幅の増加が、動翼に損傷を与えるか、または動翼に亀裂をもたらす可能性がある。
【０００４】
動翼は、エーロフォイルの健全性に影響を及ぼす高速、圧力、および温度など、変動する極端な動作条件下で長時間動作する。変動する極端な動作条件に加えて、特定の他の要因がエーロフォイルの疲労および応力の原因となる。これらの要因には、たとえば遠心力、圧力、エーロフォイルの共振周波数、エーロフォイルの振動、振動応力、温度応力、エーロフォイルの再設置、ガスまたは他の流体の負荷などを含む慣性力が含まれ得る。応力および疲労の増加が長期にわたると、動翼に損傷を与え、動翼の欠陥または亀裂をもたらす。そのような動翼の欠陥、損傷、または亀裂により、動翼の共振周波数を活性化するロータ回転速度が変動する可能性がある。たとえば、健全な動翼において、ロータ回転速度Ｒで共振周波数が活性化される場合、動翼に亀裂があると、Ｒ±ｒのロータ回転速度で共振周波数が活性化される可能性がある。したがって、動翼の共振周波数を活性化するロータ回転速度のこれらの変動は、動翼の健全性を監視するのに有用であり得る。
【０００５】
したがって、健全な動翼の共振周波数を活性化するロータ回転速度を求めるのが望ましい。さらに、動翼の健全性を監視して評価するために、共振周波数を活性化するロータ回転速度の変動の存在を求めるのが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのような従来の手法と関連したこれらおよび他の難点は、ここで、ロータの健全性を監視するためのシステムを様々な実施形態で提供することによって対処される。このシステムに含まれる処理サブシステムが、翼および第１の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと、翼および第２の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとに基づいて計測行列を生成し、この計測行列に基づいて、共振行列のエントリが実質的に一次無相関かつ一次独立であるように共振行列を生成して、共振行列のエントリの第１のサブセットを用いて共振信号を生成し、共振信号には、複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとの共通の観測値および成分が実質的に含まれる。
【０００７】
方法が提示される。この方法は、翼および第１の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと、翼および第２の感知デバイスに対応する複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとに基づいて計測行列を生成するステップと、この計測行列に基づいて、共振行列のエントリが実質的に一次無相関かつ一次独立であるように共振行列を生成するステップと、共振行列のエントリの第１のサブセットを用いて共振信号を生成するステップとを含み、共振信号は、複数の共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルと複数の共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルとの共通の観測値および成分を実質的に含む。
【０００８】
本発明の、これらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば一層よく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本システムの一実施形態による翼の健全性監視システムの概略図である。
【図２】本技法の特定の態様による、デルタＴＯＡに基づいて翼の共振周波数のロータ回転速度領域を識別するための例示的方法を示す流れ図である。
【図３】本技法の一態様により、デルタＴＯＡ信号に沿って信号のウィンドウをシフトすることによって、複数の周波数ピーク値を求めるための例示的方法を示す流れ図である。
【図４】複数の周波数ピーク値の割出しおよび結果として得られる値を示すための、ロータの翼に対応するデルタＴＯＡベクトル信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】周波数信号および求められた同期周波数の閾値に基づく第１の周波数ピーク値の割出しについて説明するための、周波数信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】本技法の一実施形態による、翼の共振周波数のロータ回転速度領域のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】本技法の一実施形態による、ロータの健全性を監視するための方法の流れ図である。
【図８】翼の亀裂の存在または亀裂の可能性を判断するのに用いられ得るインデックス値と相関値との相関図である。
【図９（ａ）】翼の過去の共振信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９（ｂ）】翼の共振信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】本技法の一実施形態による、共振周波数の第１のデルタＴＯＡおよび共振周波数の第２のデルタＴＯＡに基づいて計測行列を生成するための方法の流れ図である。
【図１１】本技法の一実施形態による、計測行列に基づいて共振行列を生成するための方法の流れ図である。
【図１２（ａ）】翼および第１の感知デバイスに対応する共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトル信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２（ｂ）】翼および第２の感知デバイスに対応する共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトル信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２（ｃ）】白色化行列の行を用いて生成されたサブクリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２（ｄ）】図１２（ｃ）で参照された白色化行列の別の行を用いて生成された半ノイズ信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２（ｅ）】共振信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２（ｆ）】ノイズ信号のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】本技法の一実施形態による、白色化行列を生成するための方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ（１つの）」、「ａｎ（１つの）」、「ｔｈｅ（その）」、および「ｓａｉｄ（前記）」は、その要素の１つまたは複数を意味するように意図される。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、および「ｈａｖｉｎｇ（有する）」は、包括的であるように意図され、列挙された要素以外にさらなる要素があり得ることを意味する。本明細書で用いられる場合、「および／または」という用語は、列挙された関連する項目の１つまたは複数の、いずれかの組合せおよびすべての組合せを含む。
【００１１】
本明細書および特許請求の範囲の全体にわたって本明細書で用いられる場合、近似の言語は、ほとんど関連し得る基本的機能が変わることなく変動することを許され得る何らかの量的表現を修飾するのに適用されてよい。したがって、「約」などの用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されない。いくつかの例では、近似の言語は、その値を測定するための測定器の精度に対応することがある。
【００１２】
本明細書で用いられる場合、「予期された到着時間（ＴＯＡ）」という用語は、翼に欠陥または亀裂がなく、翼が理想状態で運転していて、負荷条件が最適であって、翼の振動が最小限であるとき、回転中に、基準位置における翼のＴＯＡを指すのに用いられてよい。本明細書で用いられる場合、「共振周波数のロータの回転速度」という用語は、ロータの翼の１つまたは複数の共振周波数の活性化をもたらす、装置のロータの速度を指す。
【００１３】
動作において、ロータの翼の固有周波数または共振周波数は、軸流圧縮機などの装置のロータの特定のロータ回転速度で活性化される。以下、「翼の共振周波数の活性化をもたらすロータの速度」という慣用句は、共振周波数のロータ回転速度を指す。以下で詳細に論じられるように、本システムおよび本方法は、ロータの基準位置における翼の到着時間（ＴＯＡ）（以下、実際のＴＯＡと称する）に基づいて、翼の共振周波数のロータ回転速度を識別する。翼に１つまたは複数の亀裂があると、翼の共振周波数のロータ回転速度が変動する可能性がある。一実施形態による本システムおよび方法の技術的効果は、共振周波数のロータ回転速度における１つまたは複数の変動を求め、その変動に基づいて翼の亀裂の存在または亀裂の存在の可能性を判断することにある。この技術的効果により、保守整備の兆候が強調され、予定外の休止時間の割合が低下する。
【００１４】
図１は、本システムの一実施形態による翼の健全性監視システム１０の概略図である。図１に示されるように、システム１０は、ロータ１１の中に１つまたは複数の翼またはエーロフォイルを含んでおり、これらは翼の亀裂の存在または亀裂の存在の可能性を判断するためにシステム１０によって監視される。図１がロータ１１の一部分を示すことが注意される。ロータ１１は、たとえば圧縮機、軸流圧縮機、地上にあるガスタービンなどの装置の構成要素でよい。ロータ１１は、たとえば翼１２を含む。本システムおよび技法は、理解を容易にするために翼１２を参照しながら説明されるが、ロータ１１の翼のそれぞれに適用可能である。現在企図された構成に示されるように、システム１０は、基準ポイントにおける翼１２の到着時間（ＴＯＡ）２４、２６を表す翼通過信号ＢＰＳ  １８、２０を生成するために基準ポイントにおける翼１２の到着を感知する１つまたは複数のセンサ１４および１６を含む。以下、「基準ポイントにおける翼のＴＯＡ」という慣用句は、実際のＴＯＡと称される。たとえば、第１の感知デバイス１４は、基準ポイントにおける翼１２の第１の実際のＴＯＡ  ２４を表す第１のＢＰＳ  １８を生成する。たとえば、第２の感知デバイス１６は、基準ポイントにおける翼１２の第２の実際のＴＯＡ  ２６を表す第２のＢＰＳ  ２０を生成する。基準ポイントは、たとえば、センサ１４、１６の下にあってよく、またはセンサ１４、１６に隣接してもよい。実際のＴＯＡは、たとえば時間または角度の単位で測定されてよい。ＢＰＳ  １８、２０は、たとえば、ロータの起動状態、ロータ１１の過渡状態、ロータ１１の定常状態、ロータ１１の速度過剰状態、またはそれらの組合せの期間中に生成されてよい。
【００１５】
一実施形態では、センサ１４、１６は、翼１２の前縁の到着を感知してＢＰＳ  １８、２０を生成してよい。別の実施形態では、センサ１４、１６は、翼１２の後縁の到着を感知してＢＰＳ  １８、２０を生成してよい。さらに別の実施形態では、センサ１４が翼１２の前縁の到着を感知してＢＰＳ  １８を生成し、センサ１６が翼１２の後縁の到着を感知してＢＰＳ  ２０を生成してもよく、その逆も可能である。センサ１４、１６は、翼１２の到着が効率的に感知され得るような位置に、たとえば翼１２に隣接して静止物体上に取り付けられてよい。一実施形態では、センサ１４、１６のうち少なくとも１つは翼のケーシング（図示せず）に取り付けられる。限定的でない例として、センサ１４、１６は、磁歪センサ、磁気センサ、容量センサ、渦電流センサなどでよい。
【００１６】
現在企図された構成に示されるように、ＢＰＳ  １８、２０は処理サブシステム２２によって受け取られる。処理サブシステム２２は、ＢＰＳ  １８、２０に基づいて、翼１２の第１の実際のＴＯＡ  ２４および第２の実際のＴＯＡ  ２６を求める。詳細には、処理サブシステム２２は、第１のＢＰＳ  １８に基づいて第１の実際のＴＯＡ  ２４を求め、第２のＢＰＳ  ２０に基づいて第２の実際のＴＯＡ  ２６を求める。特定の実施形態では、処理サブシステム２２は、第１の実際のＴＯＡ  ２４および第２の実際のＴＯＡ  ２６を前処理して、第１の実際のＴＯＡ  ２４および第２の実際のＴＯＡ  ２６からノイズおよび非同期周波数を除去する。処理サブシステム２２は、たとえば第１の実際のＴＯＡ  ２４および第２の実際のＴＯＡ  ２６に対して平滑化フィルタ技法およびメジアンフィルタ技法のうち少なくとも１つを適用して、第１の実際のＴＯＡ  ２４および第２の実際のＴＯＡ  ２６を前処理してよい。一例では、処理サブシステム２２は、記憶装置および通信部分に結合されている少なくとも１つのプロセッサを含む。センサデータなどの情報は、通信部分を介して有線または無線の機構によって通信され得て、続く処理のために記憶装置に記憶され得る。記憶装置の一例には、実行可能プログラムおよびアプリケーションを実行するための関連するファイルも含まれ得る。
【００１７】
さらに、処理サブシステム２２は、第１の実際のＴＯＡ  ２４および第２の実際のＴＯＡ  ２６に基づいて翼１２の健全性を監視する。処理サブシステム２２は、翼１２の第１の実際のＴＯＡ  ２４および予期されたＴＯＡに基づいて、翼１２および第１の感知デバイス１４に対応する第１のデルタＴＯＡ  ２８を求める。加えて、処理サブシステム２２は、翼１２の第２の実際のＴＯＡ  ２６および予期されたＴＯＡに基づいて、翼１２および第２の感知デバイス１６に対応する第２のデルタＴＯＡ  ３０を求める。第１のデルタＴＯＡは、第１の感知デバイス１４によって生成された第１のＢＰＳ  １８に基づいて求められた第１の実際のＴＯＡ  ２４に基づいて求められるので、第１のデルタＴＯＡ  ２８は第１の感知デバイス１４に対応する。第２のデルタＴＯＡ３０は、第２の感知デバイス１６によって生成された第２のＢＰＳ  ２０に基づいて求められた第２の実際のＴＯＡ  ２６に基づいて求められるので、第２のデルタＴＯＡ  ３０は第２の感知デバイス１６に対応する。第１のデルタＴＯＡ  ２８または第２のデルタＴＯＡ  ３０は、次の式（１）を用いて求められ得る。
【００１８】
【数１】
2015125146.tif 000003
一実施形態では、第１のデルタＴＯＡ  ２８は、第１のデルタＴＯＡ  ２８を、ロータ１１の対応するロータ回転速度に対してマッピングすることにより、第１のデルタＴＯＡベクトル３２として表され得る。別の実施形態では、第２のデルタＴＯＡは、第２のデルタＴＯＡ  ３０を、ロータ１１の対応するロータ回転速度に対してマッピングすることにより、第２のデルタＴＯＡベクトル３４として表され得る。たとえば、第１の実際のＴＯＡが、ロータ回転速度がＲ1のときタイムスタンプＴ1において生成されたＢＰＳに基づいて生成される場合、第１のデルタＴＯＡは第１の実際のＴＯＡに基づいて求められ、第１のデルタＴＯＡは、第１のデルタＴＯＡをロータ回転速度Ｒ1に対してマッピングすることにより、第１のデルタＴＯＡベクトルとして表される。第１のデルタＴＯＡがアナログの第１のデルタＴＯＡ信号のデジタル表現であるので、以下では、慣用句「第１のデルタＴＯＡ」と「第１のデルタＴＯＡ信号」とは互換性があるように用いられる。さらに、第２のデルタＴＯＡがアナログの第２のデルタＴＯＡ信号のデジタル表現であるので、慣用句「第２のデルタＴＯＡ」と「第２のデルタＴＯＡ信号」とは互換性があるように用いられる。加えて、第１のデルタＴＯＡベクトルがアナログの第１のデルタＴＯＡベクトル信号のデジタル表現であるので、慣用句「第１のデルタＴＯＡベクトル」と「第１のデルタＴＯＡベクトル信号」とは互換性があるように用いられる。加えて、第２のデルタＴＯＡベクトルがアナログの第１のデルタＴＯＡベクトル信号のデジタル表現であるので、慣用句「第２のデルタＴＯＡベクトル」と「第２のデルタＴＯＡベクトル信号」とは互換性があるように用いられる。
【００１９】
ロータ１１は複数のロータ回転速度で動作することが注意される。ロータ回転速度のサブセットが、ロータ１１の翼の共振周波数を活性化する。「翼の共振周波数を活性化するロータ回転速度」は、以下で共振周波数のロータ回転速度と称される。ロータの翼の共振周波数のロータ回転速度は、別のロータの翼の共振周波数のロータ回転速度とは異なり得ることが注意される。さらに、ロータ１１の翼の共振周波数のロータ回転速度は、ロータ１１の別の翼の共振周波数のロータ回転速度とは異なり得ることが注意される。
【００２０】
図１の実施形態では、処理サブシステム２２は、第１のデルタＴＯＡ  ２８／第１のデルタＴＯＡベクトル３２から、それぞれ共振周波数の第１のデルタＴＯＡ／共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルを抽出する。共振周波数の第１のデルタＴＯＡ／共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルは、それぞれ第１のデルタＴＯＡ  ２８／第１のデルタＴＯＡベクトル３２のサブセットである。加えて、処理サブシステム２２は、第２のデルタＴＯＡ  ３０／第２のデルタＴＯＡベクトル３４から、それぞれ共振周波数の第２のデルタＴＯＡ／共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルを抽出する。共振周波数の第２のデルタＴＯＡ／共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルは、それぞれ第２のデルタＴＯＡ  ３０／第２のデルタＴＯＡベクトル３４のサブセットである。一実施形態では、処理サブシステム２２は、共振周波数の第１のデルタＴＯＡおよび共振周波数の第２のデルタＴＯＡに基づいて、翼１２の共振周波数のロータ回転速度を求める。別の実施形態では、処理サブシステム２２は、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルおよび共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルに基づいて、翼１２の共振周波数のロータ回転速度を求める。
【００２１】
加えて、処理サブシステム２２は、過去の共振周波数のロータ回転速度に対する共振周波数のロータ回転速度の何らかの変動の存在を求めて、翼１２の亀裂の存在または亀裂の存在の可能性を判断する。処理サブシステム２２は、翼１２の共振周波数のロータ回転速度に１つまたは複数の変動があると判断したとき、翼１２に亀裂があるかまたは亀裂が存在する可能性があると判断する。翼１２の亀裂の割出しが、図７を参照しながら、より詳細に説明される。
【００２２】
図２は、本技法の特定の態様による、デルタＴＯＡ  ２２０に基づいて翼１２の共振周波数のロータ回転速度領域２２０を識別するための例示的方法２００を示す流れ図である。共振周波数のロータ回転速度領域２２０は、翼１２の１つまたは複数の共振周波数の活性化をもたらす翼１２の広範囲のロータ回転速度である。たとえば、翼１２の共振周波数は、毎分１２００回転から毎分１４００回転の範囲のロータ回転速度において活性化され得、したがって、毎分１２００回転から毎分１４００回転は、翼の共振周波数のロータ回転速度範囲である。
【００２３】
参照数字２０２は、翼１２に対応するデルタＴＯＡを表す。デルタＴＯＡ  ２０２は、翼１２に欠陥または亀裂がないとき、第１の感知デバイス１４または第２の感知デバイス１６によって生成された実際のＴＯＡに基づいて求められたものであり、翼１２およびロータ１１は理想状態で作動し、負荷条件は最適であって、翼１２の振動は最小限である。一実施形態では、翼１２に欠陥または亀裂がないとき、第１の実際のＴＯＡ  ２４が第１の感知デバイス１４によって生成されたものであれば、デルタＴＯＡ  ２０２は第１のデルタＴＯＡ  ２８（図１を参照されたい）であり得、翼１２およびロータ１１は理想状態で作動し、負荷条件は最適であって、翼１２の振動は最小限である。別の実施形態では、翼１２に欠陥または亀裂がないとき、第２の実際のＴＯＡ  ２６が第２の感知デバイス１６によって生成されたものであれば、デルタＴＯＡ  ２０２は第２のデルタＴＯＡ  ３０（図１を参照されたい）であり得、翼１２およびロータ１１は理想状態で作動し、負荷条件は最適であって、翼１２の振動は最小限である。一実施形態では、デルタＴＯＡ信号２０２は、デルタＴＯＡ信号２０２をそれぞれのロータ回転速度に対してマッピングすることによって、デルタＴＯＡベクトル信号として表され得る。例示的デルタＴＯＡベクトル信号が図３に示されている。図２の実施形態では、方法２００の各ブロックは図１の処理サブシステム２２によって実行される。
【００２４】
ブロック２０４で、信号の第１のウィンドウおよび信号の第２のウィンドウが選択される。信号の第１のウィンドウおよび信号の第２のウィンドウは、ロータ回転速度の帯域である。加えて、信号の第１のウィンドウおよび信号の第２のウィンドウのそれぞれが、それぞれの幅を有する。たとえば、図２の実施形態では、信号の第１のウィンドウは毎分２５回転のロータ回転速度の帯域であり、信号の第１のウィンドウの幅は毎分２５回転である。なおまた図２の実施形態では、信号の第２のウィンドウは毎分５０回転のロータ回転速度の帯域であり、信号の第２のウィンドウの幅は毎分５０回転である。信号の第２のウィンドウの幅は、信号の第１のウィンドウの幅を上回るものである。
【００２５】
ブロック２０６で、信号の第１のウィンドウをデルタＴＯＡ信号２０２に沿って繰り返しシフトすることにより、複数の第１の周波数ピーク値が生成される。ブロック２０８で、信号の第２のウィンドウをデルタＴＯＡ信号２０２に沿って繰り返しシフトすることにより、複数の第２の周波数ピーク値が生成される。第１の周波数ピーク値および第２の周波数ピーク値の割出しが、図３および図４を参照しながら、より詳細に説明される。
【００２６】
ブロック２１０で、第１の周波数ピーク値および第２の周波数ピーク値に基づいて、結果として得られる複数の値が求められる。詳細には、結果として得られる値は、それぞれの第１の周波数ピーク値から第２の周波数ピーク値を減じることによって求められる。結果として得られる値は、たとえば次の式（２）を用いて求めることができ、
【００２７】
【数２】
2015125146.tif 000004
ＲＶは結果として得られる値である。
【００２８】
ブロック２１２で、結果として得られた値が求められた値未満であるかどうか判断するために検査が実行される。ブロック２１２で、結果として得られた値が求められた値未満であれば、制御はブロック２１４に移る。ブロック２１４で、第２の周波数ピーク値に対応するロータ回転速度が求められる。結果として得られた値が求められた値未満であるとき、第２の周波数ピーク値に対応するロータ回転速度の極大値が、共振周波数のロータ回転速度領域２２０として求められる。たとえば、第２の周波数ピーク値に対応するロータ回転速度が毎分１２００回転であると、次いで、１２００±５０の極大値が共振周波数のロータ回転速度領域として求められる。
【００２９】
しかしながら、戻ってブロック２１２を参照すると、結果として得られた値が求められた値以上であるとき、制御はブロック２１６に移る。ブロック２１６で、信号の後続のウィンドウが選択される。信号の後続のウィンドウの幅は、信号の第１のウィンドウの幅および信号の第２のウィンドウの幅を上回るものである。たとえば、限定的でない例として、信号の後続のウィンドウの幅は毎分７５回転以上であり得る。さらに、ブロック２１８で、信号の後続のウィンドウをデルタＴＯＡ  ２０２に沿って繰り返しシフトすることにより、複数の後続の周波数ピーク値が求められる。信号の後続のウィンドウをデルタＴＯＡ信号２０２に沿って繰り返しシフトすることによる後続の周波数ピーク値の割出しが、図３および図４を参照しながら説明される。さらに、制御はブロック２１０に移る。ブロック２１０で、後続の周波数ピーク値および以前の周波数ピーク値に基づいて、結果として得られる複数の後続の値が求められる。一実施形態では、以前の周波数ピーク値は第２の周波数ピーク値である。なおまたブロック２１２で、結果として得られた１つまたは複数の後続の値が、求められた値未満であるかどうか判断するために、検査が実行される。ブロック２１２で、結果として得られた後続の値が求められた値未満であると、ブロック２１６から２１２が再び実行される。しかしながら、ブロック２１２で、結果として得られた後続の値が求められた値未満であれば、制御はブロック２１４に移る。ブロック２１４で、後続の周波数ピーク値に対応するロータ回転速度のそれぞれの極大値が、共振周波数のロータ回転速度領域２２０であると識別される。たとえば、後続の周波数ピーク値に対応するロータ回転速度がｒである場合、共振周波数のロータ回転速度領域としてｒ＋５０が選択されてよい。図６は、図２を参照しながら説明されたプロセスを用いて識別された、翼の共振周波数の速度領域のシミュレーション結果を示す。
【００３０】
図３は、本技法の一態様により、図１で参照された第１のデルタＴＯＡ信号２０２に沿って信号のウィンドウ３０２をシフトすることによって、複数の周波数ピーク値３１０を求めるための例示的方法３００を示す流れ図である。詳細には、図３は、図２のブロック２０６、２０８、および２１８について、より詳細に説明するものである。複数の周波数ピーク値３１０は、たとえば信号のウィンドウ３０２が図２で参照された信号の第１のウィンドウであるときには、第１の周波数ピーク値であり得る。同様に、複数の周波数ピーク値３１０は、信号のウィンドウ３０２が図２で参照された信号の第２のウィンドウであるときには、第２の周波数ピーク値であり得る。なおまた、信号のウィンドウ３０２が信号の後続のウィンドウであるときには、複数の周波数ピーク値３１０は後続の周波数ピーク値であり得る。（図２を参照されたい）。
【００３１】
ブロック３０４で、信号のウィンドウ３０２がデルタＴＯＡ  ２０２上に置かれて、信号のウィンドウ３０２によって含有される、すなわち覆われる、デルタＴＯＡ  ２０２の第１のサブセットが選択される。さらに、ブロック３０６で、デルタＴＯＡ信号２０２の第１のサブセットに基づいて周波数ピーク値が生成される。たとえば、周波数ピーク値は、デルタＴＯＡ信号２０２の第１のサブセットを高速フーリエ変換して周波数信号を求め、周波数信号から周波数ピーク値を選択することによって生成され、周波数ピーク値は、求められた同期周波数の閾値以下である。本明細書で用いられる場合「求められた同期周波数の閾値」という用語は、求められた同期周波数の閾値を上回る周波数は実質的に非同期周波数であり、求められた同期周波数の閾値以下の周波数は実質的に同期周波数であるように選択された数値的な周波数値である。限定的でない例として、求められた同期周波数の閾値の大きさは約２ヘルツであり得る。周波数ピーク値の割出しが、図５を参照しながら、より詳細に説明される。
【００３２】
さらに、ブロック３０８で、周波数ピーク値が複数の周波数ピーク値３１０に加算され、制御はブロック３１２に移る。ブロック３１２で、信号のウィンドウ３０２が、求められた回数だけ信号のデルタ時間２０２に沿ってシフトされたかどうか判断するために検査が実行される。図３の間、信号のウィンドウ３０２が、求められた回数だけシフトされたかどうか判断するために検査が実行され、特定の実施形態では、信号のウィンドウ３０２がデルタ到着時間２０２にわたってシフトされたかどうか判断するために検査が実行されてよい。ブロック３１２で、信号のウィンドウ３０２の第１のデルタＴＯＡ信号２０２に沿ったシフトが、求められた回数だけなされていないと判断されると、制御はブロック３１４に移る。ブロック３１４で、信号のウィンドウ３０２をデルタＴＯＡ信号２０２に沿って求められたロータ回転速度の帯域だけシフトすることにより、シフトされたウィンドウが求められる。さらに、ブロック３１６で、信号のシフトされたウィンドウによって含有されているかまたは覆われているデルタＴＯＡ信号２０２の後続のサブセットが選択される。ブロック３１８で、デルタＴＯＡ信号２０２の後続のサブセットに基づいて、後続の周波数ピーク値が求められる。後続の周波数ピーク値は、たとえば第１のデルタＴＯＡ信号２０２の後続のサブセットを高速フーリエ変換して、対応する周波数信号を生成し、続いて周波数信号から後続の周波数ピーク値を選択することによって生成され、後続の周波数ピーク値は、求められた同期周波数の閾値以下である。制御はブロック３１８からブロック３０８に移る。ブロック３０８で、後続の周波数ピーク値が複数の周波数ピーク値３１０に加算される。続いて、ブロック３１２で、信号のウィンドウ３０２が、求められた回数だけ、デルタＴＯＡ信号２０２に沿ってシフトされたかどうか判断するために検査が実行される。ブロック３１２で、信号のウィンドウ３０２が、求められた回数だけシフトされたと判断されると、複数の周波数ピーク値３１０が求められる。
【００３３】
図４は、複数の周波数ピーク値の割出しおよび結果として得られる値を示すための、ロータの翼に対応するデルタＴＯＡベクトル信号４０２のシミュレーション結果を示すグラフ４００である。一実施形態では、図４は、図２のステップ２０６、２０８および２１８について、より詳細に説明するものである。さらに、図４は図２のステップ２１０について説明する。加えて、図４は、図３のステップ３０６について、より詳細に説明する。ロータの翼のデルタＴＯＡをそれぞれのロータ回転速度に対してマッピングすることにより、デルタＴＯＡベクトル信号４０２のシミュレーション結果が生成される。一実施形態では、デルタＴＯＡベクトル信号４０２は、第１のデルタＴＯＡベクトル信号３２であり得る（図１を参照されたい）。別の実施形態では、デルタＴＯＡベクトル信号４０２は、第２のデルタＴＯＡベクトル信号３４であり得る（図１を参照されたい）。
【００３４】
グラフ４００のＸ軸４０６はロータ回転速度を表し、グラフ４００のＹ軸４０８は翼に対応するデルタＴＯＡを表す。参照数字４１０は幅Ｗ1を有する信号の第１のウィンドウを表し、参照数字４１２は幅Ｗ2を有する信号の第２のウィンドウを表す。信号の第１のウィンドウ４１０は、信号の第１のウィンドウ４１０によって含有されているかまたは覆われているデルタＴＯＡベクトル信号４０２の第１のサブセットを選択する。図４に示されるように、デルタＴＯＡベクトル信号４０２の第１のサブセットは、ポイント４１４で始まってポイント４１６で終わる。さらに、デルタＴＯＡベクトル信号４０２の第１のサブセットに基づいて、図５に示される周波数信号５０２が生成される。周波数信号５０２は、デルタＴＯＡベクトル信号４０２の第１のサブセットをフーリエ変換するかまたは高速フーリエ変換することよって求められる。さらに、周波数信号５０２および求められた同期周波数の閾値５１０（図５に示されている）に基づいて、信号の第１のウィンドウ４１０およびデルタＴＯＡベクトル信号４０２の第１のサブセットに対応する第１の周波数ピーク値５０８（図５に示されている）が求められる。第１のウィンドウおよびデルタＴＯＡの第１のサブセットに対応する第１の周波数ピーク値の割出しが、図５を参照しながら、より詳細に説明される。
【００３５】
信号の第２のウィンドウ４１２は、信号の第２のウィンドウ４１２によって含有されているかまたは覆われているデルタＴＯＡベクトル信号４０２の第２のサブセットを選択する。図４に示されるように、デルタＴＯＡベクトル信号４０２の第２のサブセットは、ポイント４１８で始まってポイント４２０で終わる。さらに、デルタＴＯＡベクトル信号４０２の第２のサブセットに基づいて周波数信号が生成される。周波数信号は、デルタＴＯＡベクトル信号の第２のサブセットをフーリエ変換するかまたは高速フーリエ変換することよって求められる。さらに、周波数信号および求められた同期周波数の閾値に基づいて、信号の第２のウィンドウ４１２に対応する第２の周波数ピーク値およびデルタＴＯＡの第２のサブセットが求められる。第２の周波数ピーク値は、たとえば図５を参照しながら説明された方法を用いて求められ得る。さらに、第１の周波数ピーク値から第２の周波数ピーク値を減じることにより、結果として得られる第１の値が求められる。
【００３６】
続いて、信号の第１のウィンドウ４１０がロータ回転速度の帯域ＳＢ1だけシフトされて、シフトされた第１のウィンドウＳＷ1が生成され、第２のウィンドウ４１２がロータ回転速度の帯域ＳＢ1だけシフトされて、信号のシフトされた第２のウィンドウＳＷ2が生成される。再び、信号のシフトされた第１のウィンドウＳＷ1によって覆われているデルタＴＯＡベクトル信号４０２のサブセットに基づいて、信号のシフトされた第１のウィンドウＳＷ1に対応する後続の第１の周波数ピーク値が求められる。加えて、信号のシフトされた第２のウィンドウＳＷ2によって覆われているデルタＴＯＡベクトル信号４０２のサブセットに基づいて、信号のシフトされた第２のウィンドウＳＷ2に対応する後続の第２の周波数ピーク値が求められる。さらに、後続の第１の周波数ピーク値から後続の第２の周波数ピーク値を減じることによって、結果として得られる第２の値が求められる。
【００３７】
デルタＴＯＡベクトル信号４０２を完全に渡りきっていない限り、信号の第１のウィンドウ４１０および信号の第２のウィンドウ４１２がシフトされる。さらに、信号の第１のウィンドウ４１０と信号の第２のウィンドウ４１２とをシフトすることにより、複数の第１の周波数ピーク値、複数の第２の周波数ピーク値、および結果として得られる複数の値が求められる。複数の第１の周波数ピーク値は、第１の周波数ピーク値および後続の第１の周波数ピークを含む。複数の第２の周波数ピーク値は、第２の周波数ピーク値および後続の第２の周波数ピークを含む。さらに、結果として得られる複数の値は、結果として得られる第１の値および結果として得られる第２の値を含む。
【００３８】
図５は、周波数信号５０２および求められた同期周波数の閾値５１０に基づく第１の周波数ピーク値５０８の割出しについて説明するための、図４で参照された周波数信号５０２のグラフ５００である。グラフ５００のＸ軸５０４はデルタＴＯＡベクトル信号４０２の第１のサブセットの周波数を表し、グラフ５００のＹ軸５０６はその周波数の振幅を表す。第１の周波数ピーク値５０８は、たとえば図１で参照された処理サブシステム２２によって求められる。処理サブシステム２２は、求められた同期周波数の閾値５１０未満の周波数を選択する。選択された周波数は同期周波数である。周波数信号５０２から、求められた同期周波数の閾値５１０未満の周波数を選択すると、結果的に周波数信号５０２から同期周波数が選択されることが注意される。さらに、同期周波数または選択された周波数から、最大振幅を有する周波数が選択される。図５の実施形態では、周波数５１２は最大振幅５０８を有する。最大振幅５０８は、第１の周波数ピーク値５０８として求められる。
【００３９】
図６は、図２を参照しながら説明された方法を用いて求められた、翼の共振周波数のロータ回転速度領域６０２、６０４のシミュレーション結果を示すグラフ６００である。Ｘ軸６０６はロータ回転速度を表し、Ｙ軸は周波数ピーク値を表す。周波数ピーク値は、図２のブロック２０８で求められた第２の周波数ピーク値または図２で参照されたブロック２１８において求められた後続の周波数ピーク値であり得る。図６に示されるように、２つの共振周波数のロータ回転速度領域６０２、６０４が識別される。
【００４０】
図７は、本技法の一実施形態による、図１で参照された翼１２の健全性を監視するための方法７００の流れ図である。参照数字２２０は、ロータ１１の翼１２の共振周波数のロータ回転速度領域を表す（図２を参照されたい）。参照数字３２は、図１の処理サブシステム２２によって求められた第１のデルタＴＯＡベクトルを表す。さらに、参照数字３４は、図１の処理サブシステム２２によって求められた第２のデルタＴＯＡベクトルを表す。ブロック７０２で、第１のデルタＴＯＡベクトル３２から、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルが選択される。本明細書で用いられる場合、「共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトル」という慣用句は、第１のデルタＴＯＡベクトル３２のサブセットを指すのに用いられ、このサブセットは翼１２の共振周波数のロータ回転速度領域に対応する。ブロック７０４で、第２のデルタＴＯＡベクトル３４から、共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルが選択される。本明細書で用いられる場合、「共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトル」という慣用句は、第２のデルタＴＯＡベクトル３４のサブセットを指すのに用いられ、このサブセットは翼１２の共振周波数のロータ回転速度領域に対応する。
【００４１】
さらに、ブロック７０６で、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルおよび共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルに基づいて、計測行列が生成される。計測行列は、たとえば、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルおよび共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルを、初期行列を生成するように構成し、初期行列をトレンド除去して計測行列を生成することによって生成され得る。初期行列は、たとえば多項式曲線当てはめ技法、またはウェーブレットベース曲線当てはめ技法を含む１つまたは複数の技法を用いてトレンド除去され得る。さらに、計測行列の生成が、図１０を参照しながら、より詳細に説明される。
【００４２】
ブロック７０８で、この計測行列に基づいて、共振行列のエントリが実質的に一次無相関かつ一次独立であるように共振行列が生成される。共振行列は、たとえば計測行列に対して少なくとも１つの技法を適用することによって求められ得、少なくとも１つの技法には、白色化技法、キュムラント行列推定技法、および行列回転技法が含まれる。
【００４３】
共振行列は、クリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル７１２およびノイズデータ７１０を含む。詳細には、共振行列の１つの行が共振周波数のデルタＴＯＡベクトル７１２を含み、共振行列の別の行がノイズデータ７１４を含む。クリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル信号７１２は、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトル信号および共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトル信号からノイズを除去した後の第１の感知デバイス１４と第２の感知デバイス１６の共通の観察または測定値を含む。理解を容易にするために、「クリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル」という用語は、共振信号と称されることになる。さらに、ノイズ信号７１０は、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトル信号および共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトル信号のノイズを含む。理解を容易にするために、「クリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル信号７１２」は、共振信号７１２と互換性があるように参照される。図７の方法を用いる共振信号の一例が、図９（ａ）および図１２（ｅ）に示されている。図７の方法を用いるノイズ信号の一例が、図１２（ｆ）に示されている。
【００４４】
参照数字７１４は、翼１２に欠陥または亀裂がなく、翼１２が理想状態で作動しているとき生成された翼１２の過去の共振信号を表すものであり、負荷条件は最適であって、翼１２の振動は最小限である。過去の共振信号７１４は、翼１２に欠陥または亀裂がないときに、翼１２の過去のクリーニングされたデルタＴＯＡに対してマッピングされた翼１２の過去の共振周波数のロータ回転速度を示す。
【００４５】
ブロック７１６で、翼１２の過去の共振周波数のロータ回転速度に対して翼１２の共振周波数のロータ回転速度に変動があるかどうか判断される。たとえば、翼１２の過去の共振周波数のロータ回転速度に対する翼１２の共振周波数のロータ回転速度の変動は、共振信号７１２と過去の共振信号７１４に相関関数を適用することによって求められる。相関関数を適用すると、結果としてインデックス値および相関値が求められる。本明細書で用いられる場合、「相関値」という用語は、共振信号と過去の共振信号の間の相関または類似性の測定値である。本明細書で用いられる場合、「インデックス値」という用語は、共振信号と過去の共振信号の間の位相シフトの測定値である。相関値がより大きければ、共振信号７１２と過去の共振信号７１４の間の類似性がより大きい。なおまた、インデックス値がより大きければ、過去の共振信号７１４に対する共振信号７１２の位相シフトがより大きい。したがって、相関値およびインデックス値は、過去の共振信号７１４に対する共振信号７１２の変動を求めるのに用いられ得る。
【００４６】
さらに、ブロック７１８で、過去の共振信号７１４に対する共振信号７１２の変動に基づいて、亀裂の存在、亀裂のない状態または亀裂の可能性が判断されてよい。たとえば、過去の共振信号７１４に対して共振信号７１２に変動があれば、翼１２に亀裂があると判断されることがある。一実施形態では、インデックス値、相関値および相関図に基づいて、亀裂の存在、亀裂のない状態または亀裂の可能性が判断されてよい。インデックス値、相関値および相関図に基づく、亀裂の存在、亀裂のない状態または亀裂の可能性の割出しが図８に示されている。
【００４７】
図８は、亀裂の存在、亀裂のない状態または翼１２の亀裂の可能性を判断するために本技法の一実施形態によって用いられ得る相関図８００を示す。一実施形態では、図８は図７のステップ７１８について説明するものである。相関図８００は、第１象限８０２、第２象限８０４、第３象限８０６、および第４象限８０８を含む４つの象限を備える。第１象限８０２は、小さいインデックス値および大きい相関値を表す。第２象限８０４は、大きいインデックス値および大きい相関値を表す。第３象限８０６は、大きいインデックス値および小さい相関値を表す。さらに、第４象限８０８は、小さいインデックス値および小さい相関値を表す。
【００４８】
翼１２の亀裂の存在または亀裂の存在の可能性を判断するために、図７のブロック７１６で求められたインデックス値および相関値が相関図８００に配置されている。たとえば、インデックス値および相関値が相関図８００の第１象限８０２に入るとき、翼１２には亀裂がないと判断されてよい。さらに、ブロック７１６で求められたインデックス値および相関値が相関図８００の第２象限８０４に入るとき、翼１２には１つまたは複数の亀裂があると判断されてよい。加えて、ブロック７１６で求められたインデックス値および相関値が相関図８００の第３象限８０６に入るとき、翼１２には亀裂が存在する可能性があると判断されてよい。加えて、ブロック７１６で求められたインデックス値および相関値が相関図８００の第４象限８０８に入るとき、翼１２には亀裂が存在する可能性があると判断されてよい。
【００４９】
図９（ａ）は翼の過去の共振信号９０２のシミュレーション結果を示すグラフ９００であり、図９（ｂ）は図７に説明された方法を用いて生成された翼の共振信号９０６のシミュレーション結果のグラフ９０４を示す。グラフ９００、９０４のＸ軸９０８は共振周波数のロータ回転速度範囲を表し、グラフ９００、９０４のＹ軸９１０はクリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡを表す。図９（ａ）の過去の共振信号９０２によって示されるように、翼が亀裂および振動がなく健全なとき、翼の共振周波数は共振周波数のロータ回転速度９１２で活性化される。しかしながら、共振信号９０６から明らかなように、翼の共振周波数は、シフトされた共振周波数のロータ回転速度９１４で活性化される。したがって、過去の共振信号９０２によって示された翼の共振周波数のロータ回転速度９１２の変動またはシフトのために、翼には亀裂があると判断され得る。
【００５０】
図１０は、本技法の一実施形態による、共振周波数の第１のデルタＴＯＡおよび共振周波数の第２のデルタＴＯＡに基づいて計測行列を生成するための方法１０００の流れ図である。一実施形態では、図１０は、図７のブロック７０６について、より詳細に説明するものである。図７のブロック７０２における第１のデルタＴＯＡ  ３２から、共振周波数の第１のデルタＴＯＡが選択される。さらに、図７のブロック７０４における第２のデルタＴＯＡ  ３４から、共振周波数の第２のデルタＴＯＡが選択される。ブロック１００２で、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルおよび共振周波数の第２のデルタＴＯＡに基づいて初期行列が生成される。一実施形態では、ＬＥ1が共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルを表し、ＬＥ2が共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルを表す場合、初期行列Ｉは次式で表され得る。
【００５１】
【数３】
2015125146.tif 000005
さらに、ブロック１００４で、初期行列Ｉをトレンド除去することによって計測行列が生成され得る。初期行列は、たとえば初期行列Ｉに対して少なくとも１つの技法を適用することによってトレンド除去されてよい。この技法には、たとえば多項式曲線当てはめ、ウェーブレットベースの曲線当てはめ、またはそれらの組合せが含まれる。
【００５２】
図１１は、本技法の一実施形態による、計測行列に基づいて共振行列を生成するための方法１１００の流れ図である。一実施形態では、図１１は、図７のステップ７０８について説明するものである。ブロック１１０２で、計測行列に基づいて、白色化行列が求められる。白色化行列は、計測行列のエントリ間の線形相関を実質的に除去することによって求められる。詳細には、白色化行列は、計測行列の第１の行のエントリと計測行列の第２の行のエントリの間の線形相関を実質的に除去することによって求められる。したがって、白色化行列の第１の行のエントリと白色化行列の第２の行のエントリには線形の相関がない。Ｅ｛ｘｙT｝＝０であるとき、２つの信号「ｘ」と「ｙ」、または２つのエントリ「ｘ」と「ｙ」には線形の相関がなく、「Ｅ」は期待値または平均であり、ｘｙTは相関演算であることが注意される。計測行列を白色化行列に変換することによる白色化行列の割出しが、図１３を参照しながら、より詳細に説明される。一実施形態では、白色化行列は２つの行を含み、第１の行は、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルと共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルの共通の観測値／成分を実質的に含み、第２の行は、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルと共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルのノイズを実質的に含む。したがって、白色化行列の第１の行は、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルと共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルとの共通の観測値／成分を実質的に含むサブクリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル信号１１０４を生成するのに用いられ得る。さらに、白色化行列の第２の行は、共振周波数の第１のデルタＴＯＡベクトルおよび共振周波数の第２のデルタＴＯＡベクトルのノイズを実質的に含む半ノイズ信号１１０６を生成するのに用いられ得る。
【００５３】
さらに、ブロック１１０８で、白色化行列に対してキュムラント母関数を適用することにより、白色化行列に基づいてキュムラント行列が求められる。一実施形態では、キュムラント行列は４次のキュムラント行列である。一実施形態では、キュムラント行列は、白色化行列のエントリの独立性の測度である。ブロック１１１０で、キュムラント行列に基づいて回転行列が求められ得る。回転行列は、キュムラント行列のエントリ間の線形相関を実質的に除去することによって求められる。詳細には、回転行列は、キュムラント行列の第１の行のエントリとキュムラント行列の第２の行のエントリの間の線形相関を除去することによって求められる。したがって、回転行列の第１の行のエントリと回転行列の第２の行のエントリには線形の相関がない。回転行列の割出しが、図１３を参照しながら、より詳細に説明される。
【００５４】
ブロック１１１２で、回転行列と回転行列のエントリとの間の線形従属性を実質的に除去することによって求められた回転行列とに基づいて、回転行列を回転させることにより、ユニタリ行列が求められる。ブロック１１１４で、ユニタリ行列と白色化行列との積を求めることにより、共振行列が求められる。共振行列のエントリには線形の相関がなく、一次独立である。さらに、ユニタリ行列のエントリには線形の相関がない。一実施形態では、共振行列の第１の行のエントリと共振行列の第２の行のエントリには線形の相関がなく、一次独立である。共振行列は、たとえば図７のブロック７０８で求められた共振行列である。共振行列は、クリーニングされたデルタＴＯＡベクトル７１２、および図７で参照されたノイズデータ７１０を含む。
【００５５】
図１２（ａ）は、翼１２および第１の感知デバイス１４に対応する共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトル信号１２０２のシミュレーション結果のグラフ１２００を示す。共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトル信号１２０２は、たとえば、図７のブロック７０２で、第１のデルタＴＯＡ  ３２から選択された共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトルであり得る。加えて、図１２（ｂ）には、翼および第２の感知デバイス１６に対応する共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトル信号１２０６のシミュレーション結果のグラフ１２０４が示されている。共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトル信号１２０６は、たとえば図７のブロック７０４で第２のデルタＴＯＡ  ３４から選択された共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトルであり得る。グラフ１２００のＸ軸１２０８は、翼の共振周波数のロータ回転速度範囲を表す。グラフ１２００のＹ軸１２１０は、共振周波数の第１のデルタＴＯＡ  １２０２を表す。同様に、グラフ１２０４のＸ軸１２１２は、翼の共振周波数のロータ回転速度範囲を表す。グラフ１２０４のＹ軸１２１４は、共振周波数の第２のデルタＴＯＡ  １２０６を表す。
【００５６】
共振周波数の第１のデルタ到着時間ベクトル信号１２０２および共振周波数の第２のデルタ到着時間ベクトル信号１２０６が、図７のブロック７０６および図１０で説明された方法を用いて処理されて計測行列を形成する。さらに、計測行列を変換することにより、白色化行列が求められる。白色化行列は、図１２（ｃ）が示すサブクリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル信号１２１６および図１２（ｄ）が示す半ノイズ信号１２１８を生成するのに用いられる。サブクリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル信号１２１６および半ノイズ信号１２１８は、図１１のブロック１１０２で説明された方法を用いて生成される。サブクリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル信号１２１６に示されるように、信号１２０２、１２０６（図１２（ａ）、図１２（ｂ）を参照されたい）の共通の観測値が、サブクリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル信号１２１６において捕捉されている。しかしながら、それでもなお、サブクリーニングされた共振周波数のデルタＴＯＡベクトル信号１２１６には最小限のノイズしか残っていない。さらに、図１２（ｄ）に示されるように、ノイズ信号１２１８は、信号１２０２、１２０４のかなりのノイズを含有している。
【００５７】
さらに、図１１のブロック１１０８〜１１１２を用いて、白色化行列または信号１２１６、１２１８が処理されて、図１２（ｅ）に示される共振信号１２２０および図１２（ｆ）に示されるノイズ信号１２２２を生成する。共振信号１２２０およびノイズ信号１２２２は、図７および図１１のブロック７０８を参照しながら説明された方法を用いて生成される。図１２（ｅ）に示されるように、共振信号１２２０において信号１２０２、１２０６（図１２（ａ）、図１２（ｂ）を参照されたい）の共通の観測値が捕捉されており、ノイズ信号１２２２はノイズが皆無であり、すなわちゼロノイズを有する。さらに、図１２（ｆ）に示されるように、ノイズ信号１２２２は信号１２０２、１２０４のノイズを含有している。
【００５８】
図１３は、本技法の一実施形態による、白色化行列１３１４を生成するための方法の流れ図である。一実施形態では、図１３は、図１１のブロック１１０２について、より詳細に説明するものである。別の実施形態では、図１３は、図１１のブロック１１１０について、より詳細に説明するものである。参照数字１３０２は、白色化すべき行列を表す。白色化すべき行列１３０２は、たとえば、図１１のブロック１１０２で参照された計測行列または図１１のブロック１１０８で参照されたキュムラント行列でよい。白色化すべき行列１３０２が計測行列であるとき、白色化行列１３１４は、図１１のブロック１１０２で参照された白色化行列である。白色化すべき行列１３０２がキュムラント行列であるとき、白色化行列は、図１１のブロック１１１０で参照されたユニタリ行列である。
【００５９】
ブロック１３０４で、白色化すべき行列１３０２の共変量を求めることによって共変行列が生成される。ブロック１３０６で、共変行列に対して固有ベクトル分解技法を適用することにより、固有値行列および固有値が求められる。ブロック１３０８で固有値の平方根が求められる。さらに、ブロック１３１０で、固有ベクトル行列と固有値の平方根を掛けることによって積行列が求められる。ブロック１３１２で、積行列と計測行列を掛けることによって白色化行列１３１４が求められる。
【００６０】
本システムおよび方法は、動翼と、動翼を含有しているロータと、動翼を含有している装置と、ロータとが健全なときの、動翼の共振周波数のロータ回転速度を識別することによって、動翼の健全性を監視する。さらに、本システムおよび方法は、動翼の共振周波数のロータ回転速度の変動を求める。本システムおよび方法は、動翼の共振周波数の変動に基づいて動翼の亀裂の有無を判断する。
【００６１】
本発明の、単なる特定の特徴が本明細書に示され説明されてきたが、当業者なら多くの修正形態および変更形態を思いつくことができるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのような修正形態および変更形態のすべてが、本発明の真の趣旨の範囲内に入る対象として含まれるように意図されていることを理解されたい。
【符号の説明】
【００６２】
１０  翼の健全性監視システム
１１  ロータ
１２  翼
１４  センサ１
１６  センサ２
１８  第１の翼通過信号
２０  第２の翼通過信号
２２  処理サブシステム
２４  第１の実際のＴＯＡ
２６  第２の実際のＴＯＡ
２８  第１のデルタＴＯＡ
３０  第２のデルタＴＯＡ
３２  第１のデルタＴＯＡベクトル
３４  第２のデルタＴＯＡベクトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１２（ｃ）】
2015125146.tif 000020
【図１２（ｄ）】
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【図１２（ｅ）】
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【図１２（ｆ）】
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【図１３】
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