(57)【要約】      （修正有）【課題】センサ組み立て体内の電磁放射を低下させ、信号強度の低下を防止する。【解決手段】センサ組立体１１０内で使用するセンサプローブ２０２は、少なくとも１つのマイクロ波信号から少なくとも１つの前方伝播電磁場２２４を生成し、少なくとも１つの後方伝播電磁場２２８を生成するように構成された放射体２０６と、放射体に結合されたデータ管路２０４からなり、データ管路２０４周りにほぼ円周方向に延び、センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させるように構成された接地導体を設ける。【選択図】図２
2012150113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ組立体（１１０）内で使用するセンサプローブ（２０２）であって、
少なくとも１つのマイクロ波信号から少なくとも１つの前方伝播電磁場（２２４）を生成し、少なくとも１つの後方伝播電磁場（２２８）を生成するように構成された放射体（２０６）と、
前記放射体に結合されたデータ管路（２０４）と、
前記データ管路（２０４）周りにほぼ円周方向に延び、前記センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させるように構成された、接地導体（３２３）とを備える、センサプローブ（２０２）。
【請求項２】
前記接地導体（３２３）が、前記少なくとも１つの後方伝播電磁場（２２８）を反射し、前記少なくとも１つの前方伝播電磁場（２２４）と相互に影響し合うようにさらに構成される、請求項１記載のセンサプローブ（２０２）。
【請求項３】
前記接地導体（３２３）が、少なくとも１つのコモンモード電流を地面に流すようにさらに構成され、前記少なくとも１つのコモンモード電流が、前記放射体（２０６）および前記データ管路（２０４）の少なくとも一方によって生成される、請求項１記載のセンサプローブ（２０２）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの後方伝播電磁場（２２８）が、前記少なくとも１つの前方伝播電磁場（２２４）と相互に影響し合い、それにより、前記少なくとも１つの後方伝播電磁場の強度および振幅の少なくとも一方が大幅に低下する、請求項１記載のセンサプローブ（２０２）。
【請求項５】
前記放射体（２０６）に結合された放射体本体（３３８）をさらに備え、前記放射体本体が、その上に貼り付けられた電磁吸収材料（３０７）を備える、請求項１記載のセンサプローブ（２０２）。
【請求項６】
前記接地導体（３２３）が金属材料で作製される、請求項１記載のセンサプローブ（２０２）。
【請求項７】
前記接地導体（３２３）が、その上に貼り付けられた電磁吸収材料（３０７）を備える、請求項１記載のセンサプローブ（２０２）。
【請求項８】
前記接地導体（３２３）が、上流面（３２７）と、前記上流面から所定の隔たり（３３１）で間隔を空けられた下流面（３２９）とを備える、請求項１記載のセンサプローブ（２０２）。
【請求項９】
少なくとも１つのセンサプローブ（２０２）であって、
少なくとも１つのマイクロ波信号から少なくとも１つの前方伝播電磁場（２２４）を生成し、少なくとも１つの後方伝播電磁場（２２８）を生成するように構成された放射体（２０６）と、
前記放射体に結合されたデータ管路（２０４）と、
前記データ管路周りにほぼ円周方向に延び、前記センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させるように構成された、接地導体（３２３）と、を備えるセンサプローブ（２０２）と、
前記少なくとも１つのセンサプローブに結合され、前記放射体に誘導された負荷に基づいて近接性測定値を生成するように構成された、信号処理装置（２００）と、を備える、センサ組立体（１１０）。
【請求項１０】
前記接地導体（３２３）が、前記少なくとも１つの後方伝播電磁場（２２８）を反射して、前記少なくとも１つの前方伝播電磁場（２２４）と相互に影響し合うようにさらに構成される、請求項９記載のセンサ組立体（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明される実施形態は、一般に、電力システムに関し、より詳細には、センサ組立体（ｓｅｎｓｏｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）の中で使用するセンサプローブおよびセンサプローブを組み立てる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの知られている発電システムは、時間が経つと損傷または損耗する可能性のある少なくとも１つの構成要素を含む。例えば、少なくともいくつかの知られている発電システムは、時間が経つと損耗する軸受、歯車、および／または回転翼などの構成要素を含む、タービンなどの機械を含む。損耗した構成要素を伴った動作を継続すると、他の構成要素に付加的な損傷をもたらすか、または構成要素もしくはシステムに早期故障を引き起こす可能性がある。
【０００３】
機械内の構成要素の損傷を検出するために、少なくともいくつかの知られている機械の動作が、監視システム（ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）で監視される（ｂｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ）。少なくともいくつかの知られている監視システムは、機械構成要素の振動および／または相対位置を測定するために、近接センサおよび／またはマイクロ波放射体を使用するセンサプローブを含んでよいセンサ組立体を使用する。より具体的には、少なくともいくつかの知られているセンサプローブ内に、少なくとも１つのマイクロ波信号から少なくとも１つの前方伝播電磁場（ｆｏｒｗａｒｄ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）を生成するために、放射体が使用される。機械構成要素は、前方伝播電磁場と相互に影響し合うときに、測定および／または監視されうる。より具体的には、構成要素と前方伝播電磁場との間の相互作用によって、負荷（ｌｏａｄｉｎｇ）が放射体に誘導される。そのようなシステム内で、センサプローブが、放射体に誘導された負荷に基づいて近接性測定値（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を生成する信号処理装置と、データ管路（ｄａｔａ  ｃｏｎｄｕｉｔ）を介して結合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００６１４２１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
そのようなセンサ組立体が、一般に、かなり正確な近接性測定値をもたらすことができる一方で、センサ組立体の種々の構成要素を接続する管路が、少量の電磁放射を放出する可能性がある。例えば、放射体は、少なくとも１つの後方伝播電磁場（ｂａｃｋｗａｒｄ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）を生成する。そのため、電磁放射が放射体から放出され、それにより、組立体を通って流れる副次的電流（ｅｘｔｒａｎｅｏｕｓ  ｃｕｒｒｅｎｔ）によって、センサ組立体が電磁放射を放出する。インピーダンスレベルが、放射体、データ管路および信号処理装置の間で変化するとき、少なくとも１つのコモンモード電流が生成されて、構成要素間を流れる。さらに、構成要素のインピーダンスレベルにおける変動が、管路に伝達される電磁ポテンシャルをもたらし、管路が電磁波を放射する要因となる。センサ組立体内でそのような電磁放射を放出することは、センサ組立体内のエネルギーが大幅に低下する要因となり、そのことが、放射体によって生成される信号強度が低下するという結果をもたらす。低下した信号強度は、センサ組立体の精度を、不都合に制限する。
【０００６】
一実施形態では、センサ組立体の中で使用するセンサプローブを組み立てる方法が、提供される。方法は、少なくとも１つのマイクロ波信号から少なくとも１つの前方伝播電磁場を生成するように、かつ少なくとも１つの後方伝播電磁場を生成するように構成された放射体を設けるステップを含む。データ管路が、放射体に結合される。さらに、データ管路周りにほぼ円周方向に延びる接地導体（ｇｒｏｕｎｄ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）が、設けられる。接地導体は、センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させるように構成される。
【０００７】
別の実施形態では、センサ組立体内で使用するセンサプローブが、提供される。センサプローブは、少なくとも１つのマイクロ波信号から少なくとも１つの前方伝播電磁場を生成するように構成された放射体を含む。また、放射体は、少なくとも１つの後方伝播電磁場を生成するように構成される。センサプローブは、放射体に結合されたデータ管路を含む。さらに、センサプローブは、データ管路周りにほぼ円周方向に延びる接地導体を含む。接地導体は、センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させるように構成される。
【０００８】
さらに別の実施形態では、センサ組立体が提供される。センサ組立体は、少なくとも１つのマイクロ波信号から少なくとも１つの前方伝播電磁場を生成するように構成された放射体を含む、少なくとも１つのセンサプローブを含む。また、放射体は、少なくとも１つの後方伝播電磁場を生成するように構成される。センサプローブは、放射体に結合されるデータ管路を含む。さらに、センサプローブは、データ管路周りにほぼ円周方向に延びる接地導体を含む。接地導体は、センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させるように構成される。さらに、センサ組立体は、センサプローブに結合された信号処理装置を含む。信号処理装置は、放射体に誘導された負荷に基づいて近接性測定値を生成するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的電力システムのブロック図である。
【図２】図１に示す電力システムと共に使用されうる例示的センサ組立体のブロック図である。
【図３】図２に示すセンサ組立体と共に使用されうる例示的センサプローブの、領域３に沿って取られた断面図である。
【図４】図３に示すセンサプローブを組み立てる例示的方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書で説明する例示的装置および方法は、監視システムおよび／または構成要素の中で使用される、知られているセンサ組立体に付随する少なくともいくつかの不利点を克服する。特に、本明細書で説明する実施形態は、信号強度が維持されるように、センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させることを促進するセンサプローブを含むセンサ組立体を提供する。センサプローブは、放射体に結合されたデータ管路周りにほぼ円周方向に延びる接地導体を含む。放射体によって生成された少なくとも１つの後方伝播電磁場が、接地導体に反射されて、放射体によって生成された前方伝播電磁場と相互に影響し合う。前方伝播電磁場と後方伝播電磁場との間のこの相互作用は、センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させる。さらに、接地導体がまた、放射体および／またはデータ管路によって生成されたコモンモード電流など、副次的電流を地面（ｇｒｏｕｎｄ）に流し、センサ組立体内の電磁放射を低下させることを促進する。
【００１１】
図１は、機械１０２を含む例示的電力システム１００を示す。例示的実施形態では、機械１０２は、風力タービン、水力発電タービン、ガスタービン、または圧縮機であってよいが、それらのみに限定はされない。あるいは、機械１０２は、電力システム内で使用される任意の他の機械であってよい。例示的実施形態では、機械１０２は、発電機などの負荷１０６に結合された駆動軸１０４を回転させる。
【００１２】
例示的実施形態では、駆動軸１０４が、機械１０２および／または負荷１０６内に収容された１つまたは複数の軸受（図示せず）によって、少なくとも部分的に支持される。代わりに、または加えて、軸受が、歯車箱などの個別の支持構造１０８内に、または電力システム１００を本明細書で説明するように機能させうる任意の他の構造もしくは構成要素内に、収容されてよい。
【００１３】
例示的実施形態では、電力システム１００は、機械１０２、駆動軸１０４、負荷１０６、および／または電力システムの１００任意の他の構成要素における少なくとも１つの動作状態を測定および／または監視する、少なくとも１つのセンサ組立体１１０を含む。より具体的には、例示的実施形態では、センサ組立体１１０は、駆動軸１０４とセンサ組立体１１０との間で定められる隔たり（ｄｉｓｔａｎｃｅ）（図１に示さず）の測定および／または監視に使用するために、駆動軸１０４に極めて接近して設置された近接センサ組立体１１０である。あるいは、センサ組立体１１０は、システム１００を本明細書で説明するように機能させうる、機械１０２の任意の他のパラメータを測定および／または監視するための、任意の種類のセンサ組立体であってよい。
【００１４】
例示的実施形態では、センサ組立体１１０は、マイクロ波信号を使用して、電力システム１００の構成要素の、センサ組立体１１０に対する近接性を測定する。本明細書で使用するように、用語「マイクロ波」は、約３００メガヘルツ（ＭＨｚ）と約３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）との間に１つまたは複数の周波数を有する信号を、受信および／または送信する信号または構成要素を意味する。あるいは、センサ組立体１１０は、電力システム１００の任意の他の構成要素を測定および／または監視してよく、かつ／または電力システム１００を本明細書で説明するように機能させうる任意の他のセンサ組立体または変換器組立体であってよい。さらに、例示的実施形態では、各センサ組立体１１０は、電力システム１００内の任意の場所に設置される。さらに、例示的実施形態では、少なくとも１つのセンサ組立体１１０が、センサ組立体１１０によって生成された１つまたは複数の信号の処理および／または分析に使用するために、診断システム１１２に結合される。
【００１５】
動作中、例示的実施形態では、機械１０２の動作が、駆動軸１０４など、電力システム１００の１つまたは複数の構成要素に、少なくとも１つのセンサ組立体１１０に対する相対位置を変化させる要因となる可能性がある。例えば、構成要素に振動が誘発される可能性があり、かつ／または電力システム１００内の動作温度が変化するのにつれて、構成要素が膨脹もしくは収縮する可能性がある。例示的実施形態では、センサ組立体１１０は、静的近接性（ｓｔａｔｉｃ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）、および／または振動的近接性（ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）、および／または各センサ組立体１１０に対する構成要素の相対位置など、近接性を測定および／または監視し、測定した構成要素の近接性および／または位置（以後、「近接性測定値信号」と呼ぶ）を代表する信号を、処理および／または分析のために診断システム１１２に送信する。
【００１６】
図２は、電力システム１００（図１に示す）と共に使用されうる例示的センサ組立体１１０の概略図である。例示的実施形態では、センサ組立体１１０は、信号処理装置２００と、データもしくは信号の管路２０４を介して信号処理装置２００に結合されたセンサプローブ２０２とを含む。さらに、例示的実施形態では、プローブ２０２は、プローブ筐体２０８に結合され、かつ／またはプローブ筐体２０８内に設置された、放射体２０６を含む。より具体的には、例示的実施形態では、プローブ２０２は、マイクロ波放射体２０６を含むマイクロ波センサプローブ２０２である。そのため、例示的実施形態では、放射体２０６は、マイクロ波周波数範囲内にある少なくとも１つの共振周波数を有する。より具体的には、例示的実施形態では、放射体２０６は、３．３ＧＨｚの周波数で動作している。あるいは、放射体２０６は、センサ組立体１１０およびシステム１００を本明細書で説明するように機能させうる任意の他の周波数レベルで動作してよい。
【００１７】
例示的実施形態では、信号処理装置２００は、送信電力検出器２１２、受信電力検出器２１４および信号調節装置２１６に結合された方向性結合装置（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）２１０を含む。さらに、例示的実施形態では、信号調節装置２１６は、信号発生器２１８、減算器２２０およびリニアライザ２２２を含む。放射体２０６は、マイクロ波信号が放射体２０６を介して送信されるとき、少なくとも１つの前方伝播電磁場２２４を放出する。さらに、例示的実施形態では、放射体２０６は、少なくとも１つの後方伝播電磁場２２８を放出する。さらに、後方伝播電磁場２２８はまた、前方伝播電磁場２２４が、機械１０２（図１に示す）および／または電力システム１００の駆動軸１０４もしくは別の構成要素など、対象物と相互に影響し合うときに生成されうる。
【００１８】
動作中、例示的実施形態では、信号発生器２１８は、放射体２０６の共振周波数に等しいかまたはほぼ等しい、少なくとも１つの、マイクロ波周波数を有する電気信号（以後、「マイクロ波信号」と呼ぶ）を生成する。信号発生器２１８は、マイクロ波信号を方向性結合装置２１０に送信する。方向性結合装置２１０は、マイクロ波信号を、送信電力検出器２１２および放射体２０６に送信する。
【００１９】
マイクロ波信号が、放射体２０６を通して送信されると、前方伝播電磁場２２４が、放射体２０６から、プローブ筐体２０８の外に放出される。機械１０２（図１に示す）および／または電力システム１００の駆動軸１０４もしくは別の構成要素など、ある対象物が、前方伝播電磁場２２４内に入り、かつ／またはその中で相対位置を変化させるならば、電磁結合が、対象物と場２２４との間に発生する可能性がある。より具体的には、対象物が電磁場２２４内に存在すること、および／または対象物が移動することに起因して、電磁場２２４は、例えば、対象物内に誘導される誘導効果（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔ）および／または容量効果（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）によって乱され、そのことで、電磁場２２４の少なくとも一部が、電流および／または電荷として対象物と誘導結合および／または容量結合される要因となる可能性がある。そのような例では、放射体２０６が離調され（ｂｅ  ｄｅｔｕｎｅｄ）（すなわち、放射体２０６の共振周波数が低下および／または変化する）、負荷が、放射体２０６に誘導される。放射体２０６に誘導された負荷は、マイクロ波信号（以後、「離調された負荷信号」と呼ぶ）の反射が、データ管路２０４を通して方向性結合装置２１０に送信される要因となる。
【００２０】
さらに、後方伝播電磁場２２８が放射体２０６から放出され、電磁放射（すなわち、電磁波）がプローブからセンサ組立体１１０内に放出されることをもたらす。その上、負荷が放射体２０６に誘導されるとき、放射体２０６は、データ管路２０４および信号処理装置２００の両方からわずかに変化するインピーダンスレベルを有する。さらに、データ管路２０４のインピーダンスレベルは、信号処理装置２００のインピーダンスレベルからわずかに変化する。より具体的には、例示的実施形態では、放射体のインピーダンスレベルは約５０オームであり、データ管路２０４のインピーダンスレベルは約４７オームであり、信号処理装置２００のインピーダンスレベルは約４９オームである。あるいは、放射体２０６、データ管路２０４および信号処理装置２００に対するインピーダンスレベルは、組立体１１０およびシステム１００を本明細書で説明するように機能させうる任意の他のレベルであってよい。インピーダンスレベルが変化した結果として、副次的電流が、放射体２０６および／またはデータ管路２０４によって生成される。より具体的には、例示的実施形態では、放射体２０６および／またはデータ管路２０４によって生成される副次的電流は、少なくとも１つのコモンモード電流を含む。さらに、例示的実施形態では、離調された負荷信号は、マイクロ波信号の電力振幅より低い電力振幅および／またはマイクロ波信号の位相と異なる位相を有する。さらに、例示的実施形態では、離調された負荷信号の電力振幅は、放射体２０６に対する対象物の近接性によって決まる。方向性結合装置２１０は、離調された負荷信号を受信電力検出器２１４に送信する。
【００２１】
例示的実施形態では、受信電力検出器２１４は、離調された負荷信号に基づく電力量、および／または離調された負荷信号内に含まれる電力量を確定し、離調された負荷信号の電力を代表する信号を信号調節装置２１６に送信する。さらに、送信電力検出器２１２は、マイクロ波信号に基づく電力量、および／またはマイクロ波信号内に含まれる電力量を確定し、マイクロ波信号の電力を代表する信号を信号調節装置２１６に送信する。例示的実施形態では、減算器２２０は、マイクロ波信号の電力および離調された負荷信号の電力を受信し、マイクロ波信号の電力と離調された負荷信号の電力との間の差を計算する。
【００２２】
減算器２２０は、計算された差を代表する信号（以後、「電力差信号」と呼ぶ）をリニアライザ２２２に送信する。例示的実施形態では、電力差信号の振幅は、電磁場２２４内の駆動軸１０４などの対象物と、プローブ２０２および／または放射体２０６との間で定められる隔たり２２６（すなわち、隔たり２２６は対象物近接性として知られる）に、反比例もしくは指数関数的比例などで比例する。例えば放射体２０６の形状（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）など、放射体２０６の特徴に応じて、電力差信号の振幅が、対象物近接性に対する非線形関係を、少なくとも部分的に呈示する可能性がある。
【００２３】
例示的実施形態では、リニアライザ２２２は、電力差信号を、対象物近接性と信号の振幅との間にほぼ線形の関係を呈示する電圧出力信号（すなわち、「近接性測定値信号」）に変換する。さらに、例示的実施形態では、リニアライザ２２２は、近接性測定値信号を診断システム１１２（図１に示す）に、診断システム１１２内での処理および／または分析に適する尺度因子（ｓｃａｌｅ  ｆａｃｔｏｒ）で送信する。例示的実施形態では、近接性測定値信号は、ボルト／ミリメートルの尺度因子を有する。あるいは、近接性測定値信号は、診断システム１１２および／またはシステム１００を本明細書で説明するように機能させうる任意の他の尺度因子を有してよい。
【００２４】
図３は、領域３（図２に示す）に沿って取られた、プローブ２０２およびプローブ筐体２０８の断面図である。例示的実施形態では、プローブ筐体２０８は、プローブキャップ３００、内部スリーブ３０２および外部スリーブ３０４を含む。ほぼ円筒形の空洞３０６が、キャップ３００、内部スリーブ３０２および外部スリーブ３０４によって、少なくとも部分的に画定される。より具体的には、プローブキャップ３００、内部スリーブ３０２および外部スリーブ３０４は、それぞれほぼ中空であり、それにより、空洞３０６は、プローブ筐体２０８が組み立てられると、プローブキャップ３００、内部スリーブ３０２および外部スリーブ３０４によって少なくとも部分的に画定される。さらに、例示的実施形態では、電磁吸収材料（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）３０７が、空洞３０６内に貼り付けられる。より具体的には、例示的実施形態では、電磁吸収材料３０７が、内部スリーブ３０２の少なくとも一部にわたって貼り付けられる。例示的実施形態では、電磁吸収材料３０７が、接着剤によって内部スリーブ３０２に貼り付けられる。あるいは、プローブ２０２および／またはセンサ組立体１１０（図１および図２に示す）を本明細書で説明するように機能させうる、当技術分野で知られている任意の方式を使用して、電磁吸収材料３０７が、内部スリーブ３０２に貼り付けられてよく、かつ／または内部スリーブ３０２の上に含浸されてよい。
【００２５】
例示的実施形態では、プローブキャップ３００は、下流面３１０および対向する上流面３１２を有するほぼ円筒形の端壁３０８を含む。また、プローブキャップ３００は、下流面３１０と外接するほぼ環状の側壁３１４を含む。側壁３１４は、空洞３０６を少なくとも部分的に画定する外面３１６および対向する内面３１８を含む。例示的実施形態では、プローブキャップ３００は、プローブ筐体２０８が組み立てられると、プローブ筐体２０８を通して延びる中心軸３２０に対してほぼ対称である。より具体的には、側壁３１４は、中心軸３２０周りにほぼ等距離に間隔を空けられる。
【００２６】
例示的実施形態では、プローブキャップ３００は、内面３１８と外接するねじ部３２２を含む。例示的実施形態では、プローブキャップ３００は、電力システム１００の動作中に実質的に劣化することなく、プローブキャップ３００を産業環境（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）内および／または機械１０２内に設置することを可能にする、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのポリケトン材料、および／または任意の他の熱可塑性材料から製造される（機械１０２および電力システム１００は共に図１に示す）。あるいは、プローブキャップ３００は、プローブ２０２を本明細書で説明するように機能させうる、任意の他の材料および／または化合物から製造されてよい。
【００２７】
例示的実施形態では、接地導体３２３が、空洞３０６内に設置され、放射体２０６から隔たり３６０で設置される。例示的実施形態では、接地導体３２３の位置は、隔たり３６０が変化できるように調節可能である。さらに、例示的実施形態では、接地導体３２３は、ほぼ環状の接地板（ｇｒｏｕｎｄ  ｐｌａｎｅ）であり、外部スリーブ３０４とデータ管路２０４との間の空洞３０６内に設置され、それにより、接地導体３２３は、空洞３０６の少なくとも一部を、少なくとも部分的に画定する。より具体的には、外部スリーブ３０４は、接地導体３２３周りに設置され、接地導体３２３は、データ管路２０４周りに設置される。さらに、例示的実施形態では、接地導体３２３は、データ管路２０４周りにほぼ円周方向に延びる。例示的実施形態では、接地導体３２３は、電流を接地導体３２３から地面に伝達することを可能にする、外部スリーブ３０４内および／またはデータ管路２０４内の導電材料もしくは導電要素（図示せず）に結合される。例示的実施形態では、接地導体３２３は、接地導体３２３が電流を吸収し、その電流を地面に伝達することを可能にする任意の金属材料で製造される。
【００２８】
さらに、例示的実施形態では、接地導体３２３は、上流面３２７と、上流面３２７から所定の隔たり３３１で間隔を空けられる下流面３２９とを含む。例示的実施形態では、隔たり３３１は、約０．１０インチ（２．５４ｍｍ）より小さい。あるいは、隔たり３３１は、プローブ２０２および／または組立体１１０を本明細書で説明するように機能させうる、任意の長さであるように選択されてよい。さらに、例示的実施形態では、電磁吸収材料３０７が、接地導体３２３にわたって貼り付けられる。例示的実施形態では、電磁吸収材料３０７が、接着剤によって接地導体３２３に貼り付けられる。あるいは、プローブ２０２および／または組立体１１０を本明細書で説明するように機能させうる、当技術分野で知られている任意の方式を使用して、電磁吸収材料３０７が接地導体３２３に貼り付けられてよく、または接地導体３２３の上に含浸されてよい。さらに、いくつかの実施形態では、接地導体３２３は、溶接、ろう付け、またはねじ結合によって、プローブ外部スリーブ３０４および／またはデータ管路２０４に結合されてよい。あるいは、接地導体３２３は、スリーブ３０４および／または管路２０４と一体に形成されてよい。
【００２９】
例示的実施形態では、内部スリーブ３０２は環状であり、少なくとも部分的にはプローブキャップ３００内に受けられるように寸法を決められる。内部スリーブ３０２は、外面３２４および対向する内面３２５を含む。例示的実施形態では、内部スリーブ３０２は、外面３２４に外接するねじ部３２６を含む。ねじ部３２６は、プローブキャップのねじ部３２２と協働して、プローブキャップ３００および内部スリーブ３０２が互いにねじ結合することを可能にする。例示的実施形態では、内部スリーブ３０２は、熱可塑性材料または任意の他の樹脂材料など、実質的に非導電性の材料で製造される。そのため、内部スリーブ３０２は、放射体２０６を、外部スリーブ３０４から、および／またはプローブ２０２に隣接する、機械１０２の任意の部分から、電磁的に分離することを促進する。あるいは、内部スリーブ３０２は、プローブ２０２を本明細書で説明するように機能させうる、任意の材料および／または化合物で製造されてよい。
【００３０】
例示的実施形態では、外部スリーブ３０４は環状であり、その中に、少なくとも部分的に内部スリーブ３０２を受けるように寸法を決められる。外部スリーブ３０４は、内面３２８および対向する外面３３０を含む。例示的実施形態では、外部スリーブ３０４は、内面３２８と外接する内部ねじ部３３２と、外面３３０と外接する外部ねじ部３３４とを含む。内部ねじ部３３２は、内部スリーブのねじ部３２６と協働して、内部スリーブ３０２が、少なくとも部分的に外部スリーブ３０４内にねじ結合することを可能にする。外部ねじ部３３４は、機械１０２などの機械内に形成されたねじ穴（図示せず）と協働するように、寸法および形状を決められる。そのため、プローブ２０２が組み立てられると、プローブ２０２は、機械１０２内にねじ結合されてよく、それにより、プローブ２０２は、測定および／または監視される機械構成要素に隣接して設置される。あるいは、外部スリーブ３０４は、ほぼ滑らかに作製されてよく、かつ／または外部ねじ部３３４を含まなくてよく、それにより、プローブ２０２および／または外部スリーブ３０４は、電力システム１００（図１に示す）を本明細書で説明するように機能させうる、１つまたは複数のボルト、ブラケット、および／または任意の他の結合機構によって機械１０２に結合されてよい。さらに、例示的実施形態では、接地導体３２３が、内面３２８に結合される。
【００３１】
例示的実施形態では、放射体組立体３３６が、プローブ筐体２０８内に設置されてプローブ２０２を形成する。より具体的には、例示的実施形態では、放射体組立体３３６内で、放射体２０６が、放射体本体３３８に結合される。放射体本体３３８は、下流面３４０および対向する上流面３４２を含む。例示的実施形態では、放射体本体３３８は、ほぼ平面状のプリント基板（ＰＣＢ）であり、放射体２０６は、放射体本体の下流面３４０と、一体に形成され、かつ／または結合される、１つまたは複数の配線（ｔｒａｃｅ）および／または他の管路（図示せず）を含む。かわりに、放射体２０６および／または放射体本体３３８は、プローブ２０２を本明細書で説明するように機能させうる、任意の他の構造および／または構成を有してよい。さらに、例示的実施形態では、電磁吸収材料３０７が、放射体本体３３８にわたって貼り付けられる。より具体的には、電磁吸収材料３０７が、放射体本体の下流面３４０にわたって貼り付けられる。例示的実施形態では、電磁吸収材料３０７が、接着剤によって放射体本体の下流面３４０に貼り付けられる。あるいは、プローブ２０２および／または組立体１１０を本明細書で説明するように機能させうる、当技術分野で知られている任意の方式を使用して、電磁吸収材料３０７が、放射体本体の下流面３４０に貼り付けられてよく、かつ／または放射体本体の下流面３４０の上に含浸されてよい。
【００３２】
結合装置３４４が、放射体本体３３８および放射体２０６を、信号処理装置２００（図２に示す）に信号を送信し、信号処理装置２００から信号を受信するために使用するデータ管路２０４など、データもしくは信号の管路に結合する。例示的実施形態では、結合装置３４４は、放射体組立体３３６を本明細書で説明するように機能させうる、１つまたは複数のボルト、ブラケット、溶接、および／または任意の他の結合機構を含む。あるいは、データ管路２０４が、放射体２０６、放射体本体３３８および／または信号処理装置２００と一体に形成されてよい。
【００３３】
例示的実施形態では、動作中、プローブキャップ３００が、上流面３１２が測定および／または監視されている対象物に面し、下流面３１０が接地導体３２３に面するように設置される。そのため、前方伝播電磁場２２４（図２に示す）が放射体２０６によって生成されるとき、場２２４が、放射体本体の上流面３４２から外に向かって延び、後方伝播電磁場２２８が、放射体本体の下流面３４０から接地導体３２３に向かって外に延びる。
【００３４】
さらに、動作中、後方伝播電磁場２２８は、電磁放射（すなわち、電磁波）がセンサ組立体１１０内で放出されるという結果をもたらす。その上、負荷が放射体２０６に誘導されると、放射体２０６、データ管路２０４および信号処理装置２００（図２に示す）の間のインピーダンスレベルの変化が、放射体２０６および／またはデータ管路２０４によって生成される副次的電流を、結果としてもたらす。より具体的には、例示的実施形態では、放射体２０６および／またはデータ管路２０４によって生成される副次的電流は、少なくとも１つのコモンモード電流を含む。
【００３５】
例示的実施形態では、後方伝播電磁場２２８が放出されると、場２２８は、接地導体３２３で反射され、それにより、後方伝播電磁場２２８は、前方伝播電磁場２２４と相互に影響し合う。さらに、後方伝播電磁場２２８と前方伝播電磁場２２４との間の相互作用は、隔たり３６０に左右される。例示的実施形態では、隔たり３６０の値が大きいほど、後方伝播電磁場２２８と前方伝播電磁場２２４との間に存在する相互作用は小さい。より具体的には、例えば、隔たり３６０が、３．３ＧＨｚの動作周波数における離調された負荷信号に対する四分の一波長にほぼ等しいならば、後方伝播電磁場２２８と前方伝播電磁場２２４との間に存在する相互作用は、より小さくなる。さらに、例示的実施形態では、相互作用によって、後方伝播電磁場２２８の大幅な引き下げが可能になる。さらに、接地導体３２３から反射しない後方伝播電磁場２２８の一部が、接地導体３２３に貼り付けられた電磁吸収材料３０７によって吸収される。
【００３６】
その結果、センサ組立体１１０（図２に示す）内および／またはプローブ２０２内の電磁放射が、大幅に低下する。より具体的には、例示的実施形態では、後方伝播電磁場２２８の強度および振幅が、大幅に低下する。さらに、例示的実施形態では、後方伝播電磁場２２８が大幅に低下するにつれて、前方伝播電磁場２２４の強度が、狭い範囲内に集中する。大幅に低下した後方伝播電磁場２２８に加えて、放射体２０６および／またはデータ管路２０４によって生成されたコモンモード電流が、接地導体３２３によって吸収される。接地導体３２３は、コモンモード電流を地面に伝達し、それにより、センサ組立体内および／またはプローブ２０２内の電磁放射が、より大幅に低下する。
【００３７】
図４は、センサプローブ２０２（図１および図２に示す）などのセンサプローブを組み立てる例示的方法４００を示す流れ図である。４０２で放射体２０６（図２に示す）が設けられ、放射体２０６は、少なくとも１つのマイクロ波信号から少なくとも１つの前方伝播電磁場２２４（図２に示す）を生成し、少なくとも１つの後方伝播電磁場２２８（図２に示す）を生成するように構成される。４０４でデータ管路２０４（図２および図３に示す）が放射体２０６に結合される。４０６でデータ管路２０４周りにほぼ円周方向に延びる接地導体３２３（図３に示す）が設けられ、接地導体３２３は、センサ組立体１１０（図１および図２に示す）内の電磁放射を大幅に低下させるように構成される。さらに、４０８で放射体本体３３８（図３に示す）が放射体２０６に結合される。
【００３８】
知られているセンサプローブと比較すると、本明細書で説明される例示的センサプローブは、センサ組立体内の信号強度を維持するために、センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させることを促進する。特に、本明細書で説明されるセンサプローブは、放射体で生成された少なくとも１つの後方伝播電磁場が反射して、放射体で生成された前方伝播電磁場と相互に影響し合うように構成される。この相互作用によって、センサ組立体内の電磁放射を大幅に低下させることが促進される。さらに、本明細書で説明されるセンサ組立体内で、放射体および／またはデータ管路で生成されるコモンモード電流など、副次的電流が地面に流れる。また、そのような副次的電流を地面に流すことで、センサ組立体内の電磁放射の大幅な低下が促進される。
【００３９】
電磁放射を低下させるためのセンサ組立体および方法の例示的実施形態を、上で詳細に説明した。方法およびセンサ組立体は、本明細書で説明される特定の実施形態に限定されるものではなく、センサ組立体の構成要素および／または方法のステップは、本明細書で説明される他の構成要素および／またはステップとは独立にかつ個別に使用されてよい。例えば、センサ組立体はまた、他の測定システムおよび測定方法と組み合わせて使用されてよく、本明細書で説明されるような電力システムのみと共に実施されることに限定されるものではない。むしろ、例示的実施形態は、多くの他の測定用途および／または監視用途に接続して実施および使用されうる。
【００４０】
本発明の種々の実施形態の特定の特徴を、いくつかの図面の中に示し、他の図面の中に示していないが、このことは、利便性のためにすぎない。本発明の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照され、かつ／または特許請求されてよい。
【００４１】
この書面による説明は、本発明を、その最良のモードを含めて開示するために、かつ、当業者が、任意の装置またはシステムを作製し使用すること、および任意の組み込まれた方法を実施することを含めて本発明を実施することを可能にするために、例を使用する。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲によって定義され、かつ、当業者が想到する他の例を含んでよい。そのような他の例は、特許請求の範囲の字義通りの言葉に相違しない構造要素を有するならば、または特許請求の範囲の字義通りの言葉とごくわずかな差違を有する等価な構造要素を有するならば、特許請求の範囲の中にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００４２】
１００  電力システム
１０２  機械
１０４  駆動軸
１０６  負荷
１０８  支持構造
１１０  センサ組立体
１１２  診断システム
２００  信号処理装置
２０２  プローブ
２０４  データ管路
２０６  放射体
２０８  プローブ筐体
２１０  方向性結合装置
２１２  送信電力検出器
２１４  受信電力検出器
２１６  信号調節装置
２１８  信号発生器
２２０  減算器
２２２  リニアライザ
２２４  前方伝播電磁場
２２６  隔たり
２２８  後方伝播電磁場
３００  プローブキャップ
３０２  内部スリーブ
３０４  外部スリーブ
３０６  空洞
３０７  電磁吸収材料
３０８  円筒形の端壁
３１０  下流面
３１２  上流面
３１４  側壁
３１６  外面
３１８  内面
３２０  中心軸
３２２  プローブキャップのねじ部
３２３  接地導体
３２４  外面
３２５  内面
３２６  内部スリーブのねじ部
３２７  上流面
３２８  内面
３２９  下流面
３３０  外面
３３１  隔たり
３３２  内部ねじ部
３３４  外部ねじ部
３３６  放射体組立体
３３８  放射体本体
３４０  放射体本体の下流面
３４２  放射体本体の上流面
３４４  結合装置
３６０  隔たり
４００  例示的方法
４０２  放射体が設けられる
４０４  データ管路が放射体に結合される
４０６  データ管路周りにほぼ円周方向に延びる接地導体が設けられる
４０８  放射体本体が放射体に結合される
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012150113.tif 000005
【図４】
2012150113.tif 000006
【外国語明細書】
2012150113000001.pdf