(57)【要約】      （修正有）【課題】検知素子本体および検知素子本体と結合する検知素子を含む、センサアセンブリ内で使用するためのプローブを提供する。【解決手段】検知素子２０６は、信号処理デバイス２００と、少なくとも部分的に容量的に結合する。少なくとも１つの信号を受信するとき検知素子２０６が電磁場２２４を生成し、物体を電磁場２２４に配置するとき負荷が検知素子２０６に誘起される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサアセンブリ（１１０）内で使用するためのプローブ（２０２）であって、
検知素子本体（３００）と、
前記検知素子本体と結合する検知素子（２０６）であって、
第１の導体（４０２）、
第２の導体（４１０）、および
前記第２の導体を接地パッド（４０６）に容量的に結合することを可能にする接続部であって、少なくとも１つの信号を受信するとき前記検知素子が電磁場（２２４）を生成し、物体を前記電磁場に配置するとき負荷が前記検知素子に誘起される接続部を備える検知素子と
を備えるプローブ。
【請求項２】
前記第１の導体（４０２）と結合する第１のデータコンジット（２０４）導体と前記接地パッド（４０６）と結合する第２のデータコンジット導体とをさらに備える、請求項１記載のプローブ（２０２）。
【請求項３】
前記検知素子（２０６）が実質的にらせん状である、請求項１記載のプローブ（２０２）。
【請求項４】
前記検知素子本体（３００）が実質的に平面である、請求項１記載のプローブ（２０２）。
【請求項５】
前記接地パッド（４０６）が実質的に楕円である、請求項１記載のプローブ（２０２）。
【請求項６】
前記接続部がブラインドバイアと前記接地パッド（４０６）の間に延在する基板部分を備える、請求項１記載のプローブ（２０２）。
【請求項７】
前記接続部が前記検知素子本体（３００）を通って延在するバイアを実質的に囲むキープアウト（５０４）を備える、請求項１記載のプローブ（２０２）。
【請求項８】
前記接地パッド（４０６）が前記キープアウト（５０４）を実質的に囲む、請求項７記載のプローブ（２０２）。
【請求項９】
前記キープアウト（５０４）が前記バイアから放射状に延在する、請求項７記載のプローブ（２０２）。
【請求項１０】
検知素子本体（３００）と、
前記検知素子本体と結合する検知素子（２０６）であって、
第１の導体（４０２）、
第２の導体（４１０）、および
前記第２の導体を接地パッド（４０６）に容量的に結合することを可能にする接続部であって、少なくとも１つの信号を受信するとき、前記検知素子が電磁場（２２４）を発生する接続部
を備える検知素子と、
少なくとも１つの信号を前記検知素子に送信するため、かつ前記検知素子から受信した信号に基づいて近接度測定値を計算するための、前記検知素子と結合する信号処理デバイス（２００）と
を備えるセンサアセンブリ（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に位置検知システムに関し、より詳細には、センサアセンブリ内で使用するための検知素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の機械は、回転部分を有する。動作期間に、ある回転部分の位置および／または挙動を知ることは重要である。１つまたは複数のセンサを使用して、そのような挙動を測定および／または監視し、例えば、動作中の機械またはモータの動作特性を判断することができる。そのようなセンサは、しばしば、複数のモニタを含む監視システムに結合される。監視システムは、１つまたは複数のセンサから信号を受信し、少なくとも１つの処理ステップを信号に実施し、変更が加えられた信号を、ユーザに測定値を表示する診断プラットフォームに送信する。
【０００３】
少なくともいくつかの既知の機械は、渦電流センサを使用して、動作期間に、機械の構成要素の相対位置および／または挙動を監視する。しかし、既知の渦電流センサを使用することは、そのようなセンサの検知範囲が、典型的には、渦電流検知素子の直径のおよそ半分であるので、限定される可能性がある。他の既知の機械は、光学センサを使用して、機械の構成要素の位置および／または挙動を測定する。しかし、そのような既知の光学センサが汚染物質によって汚れた場合、そのようなセンサによって、不正確な測定が行われる可能性がある。そのため、光学センサは、多くの産業環境で使用に適さない場合がある。さらに、既知の光学センサは、液状媒体および／または粒子を含む媒体を通して機械の構成要素の振動および／または位置を検知することに使用するには適さない場合がある。
【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２０１１／００２５４３６号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、センサアセンブリ内で使用するためのプローブを提供する。プローブは、検知素子本体および検知素子本体と結合する検知素子を含む。検知素子は、第１の導体、第２の導体、および前記第２の導体を接地パッドに容量的に結合することを可能にする接続部を含む。検知素子は、検知素子が少なくとも１つの信号を受信するとき、電磁場を発生する。物体を電磁場内に配置すると、負荷が検知素子に誘起される。
【０００６】
別の実施形態では、検知素子本体および検知素子本体と結合する検知素子を含むセンサアセンブリを提供する。検知素子は、第１の導体、第２の導体、および前記第２の導体を、接地パッドに容量的に結合することを可能にする接続部を含む。検知素子は、検知素子が少なくとも１つの信号を受信するとき、電磁場を発生する。センサアセンブリは、少なくとも１つの信号を検知素子に送信するため、かつ検知素子から受信した信号に基づいて近接度測定値を計算するための、検知素子と結合する信号処理デバイスも含む。
【０００７】
さらなる実施形態では、検知素子に対する機械の構成要素の近さを測定するための方法を提供する。方法は、第１の導体、第２の導体、および第２の導体を接地パッドに容量的に結合することを可能にする接続部を含む検知素子に、少なくとも１つの信号を送信することを含む。検知素子は、少なくとも１つの信号を受信するときに、電磁場を発生する。方法は、少なくとも１つの信号から電磁場を発生すること、電磁場の乱れを表す負荷信号を発生すること、および負荷信号に基づいて機械の構成要素と検知素子の近さを計算することも含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な発電システムのブロック図である。
【図２】図１に示す発電システムとともに使用することができる、例示的なセンサアセンブリのブロック図である。
【図３】図２に示すセンサアセンブリとともに使用することができる、例示的な検知素子本体の斜視図である。
【図４】図３に示す例示的な検知素子本体の一部の拡大側面図である。
【図５】図３に示す例示的な検知素子本体の一部の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、少なくとも１つの機械１０２を含む、例示的な発電システム１００を示す。例示的な実施形態では、機械１０２は、限定するものではないが、風力タービン、水力発電タービン、ガスタービン、またはコンプレッサであって良い。代替的に、機械１０２は、発電システムで使用する任意の他の機械であって良い。例示的な実施形態では、機械１０２は、発電機など、負荷１０６と結合するドライブシャフト１０４を回転する。
【００１０】
例示的な実施形態では、ドライブシャフト１０４は、機械１０２の中および／または負荷１０６の中に収容する１つまたは複数のベアリング（図示せず）によって少なくとも部分的に支持される。代替的にまたは追加として、ベアリングは、ギヤボックスなど別個の支持構造１０８の中に、または発電システム１００が本明細書で記載するように機能することを可能にする、任意の他の構造または構成要素の中に収容することができる。
【００１１】
例示的な実施形態では、発電システム１００は、機械１０２、ドライブシャフト１０４、負荷１０６、および／またはシステム１００が本明細書に記載のように機能することを可能にする発電システム１００の中の任意の他の構成要素のうちの少なくとも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つのセンサアセンブリ１１０を含む。より具体的には、例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、ドライブシャフト１０４とセンサアセンブリ１１０の間で画定する距離（図１には図示せず）を、ドライブシャフト１０４が回転するとき継続的に測定および／または監視するため、ドライブシャフト１０４に隣接して配置する、近接センサアセンブリ１１０である。
【００１２】
例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、マイクロ波信号を使用して、センサアセンブリ１１０に対する発電システム１００の構成要素の相対的な近さを測定する。本明細書で使用するとき、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）の間の１つまたは複数の周波数を有する信号を受信する、かつ／または送信する信号または構成要素のことを言う。マイクロ波の範囲の信号を、本明細書に記載の例示的な実施形態で使用しているが、任意の周波数および／または強度の信号をセンサアセンブリ１１０とともに使用して、アセンブリ１１０を本明細書に記載のように機能させることを可能にすることができることを理解されたい。
【００１３】
代替的に、センサアセンブリ１１０は、発電システム１００の任意の他の構成要素を測定および／または監視して良く、かつ／または発電システム１００が本明細書に記載のように機能することを可能にする、任意の他のセンサアセンブリまたは変換器アセンブリであって良い。例示的な実施形態では、各センサアセンブリ１１０は、発電システム１００が本明細書に記載のように機能することを可能にする、発電システム１００の中の任意の場所に配置することができる。さらに、例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０によって生成する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、少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０を、診断システム１１２に結合する。
【００１４】
機械１０２の動作期間に、ドライブシャフト１０４など、発電システム１００の１つまたは複数の構成要素は、少なくとも１つのセンサアセンブリ１１０に対して位置を変える場合がある。例えば、構成要素は、振動、同心状でない回転、および／または発電システム１００内の動作温度が変わるとき膨張もしくは収縮をする場合がある。例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、各センサアセンブリ１１０に対する構成要素の近さおよび／または位置を測定および／または監視し、構成要素の、測定した近さおよび／または位置を表す信号（以降、「近接度測定信号」と呼ぶ）を、処理および／または分析するため診断システム１１２に送信する。
【００１５】
図２は、発電システム１００（図１に示す）とともに使用することができる、例示的なセンサアセンブリ１１０の概略図である。例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１０は、信号処理デバイス２００、および信号処理デバイス２００にデータコンジット２０４を介して結合するプローブ２０２を含む。プローブ２０２は、プローブ筐体２０８内に結合し、かつ／または配置する検知素子２０６またはエミッタを含む。より具体的には、例示的な実施形態では、プローブ２０２は、マイクロ波エミッタ２０６を含むマイクロ波プローブ２０２である。そのため、検知素子２０６は、マイクロ波周波数範囲内の少なくとも１つの共振周波数で動作する。代替的に、プローブ２０２は、センサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする、少なくとも１つの共振周波数を放出することができる任意の検知素子２０６を含む。
【００１６】
例示的な実施形態では、信号処理デバイス２００は、送信電力検出器２１２、受信電力検出器２１４、および信号調整デバイス２１６と結合する指向性結合デバイス２１０を含む。例示的な実施形態では、信号調整デバイス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。検知素子２０６を介して電気信号を送信すると、検知素子２０６は、電磁場２２４を放出する。
【００１７】
動作期間に、例示的な実施形態では、信号発生器２１８が、検知素子２０６の共振周波数と等しい、またはほぼ等しいマイクロ波周波数を有する少なくとも１つの電気信号（以降、「マイクロ波信号」と呼ぶ）を生成する。さらに、信号発生器２１８がマイクロ波信号を指向性結合デバイス２１０に送信し、指向性結合デバイス２１０は、少なくともマイクロ波信号の一部を送信電力検出器２１２に向け、マイクロ波信号の残りの部分を検知素子２０６に向けるようにマイクロ波信号を分離する。検知素子２０６を介してマイクロ波信号を送信すると、電磁場２２４が検知素子２０６から放出され、プローブ筐体２０８から出る。ドライバシャフト１０４または機械１０２（図１に示す）および／または発電システム１００の別の構成要素などの物体が電磁場２２４内に入り、かつ／または電磁場２２４内の相対位置を変える場合、電磁結合が、その物体と場２２４の間で発生する場合がある。より具体的には、電磁場２２４内に物体があること、かつ／または電磁場２２４内で物体が動くことによって、場２２４を乱す原因となる場合がある。
【００１８】
例えば、限定するものではないが、物体の表面を含む少なくとも物体の一部の中に誘起する誘導および／または容量効果によって、電磁場２２４の少なくとも一部が、電流および／または電荷として誘導的および／または容量的に物体と結合する原因となる場合がある。そのような場合、検知素子２０６が離調し、検知素子２０６に負荷を誘起する。検知素子２０６の離調の測定可能な結果としては、限定するものではないが、検知素子２０６の共振周波数が減少および／または変化すること、および／または検知素子２０６の電力レベルが変わること（すなわち、反射減衰量の変化）が挙げられる。検知素子２０６に誘起する負荷によって、データコンジット２０４を介してマイクロ波信号の反射（以降、「離調負荷信号」と呼ぶ）を指向性結合デバイス２１０に送信することになる。例示的な実施形態では、離調負荷信号は、マイクロ波信号の電力振幅より小さい電力振幅および／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、例示的な実施形態では、離調負荷信号の電力振幅は、物体と検知素子２０６の近さに依存する。指向性結合デバイス２１０は、離調負荷信号を分離し、離調負荷信号の少なくとも一部を受信電力検出器２１４に送信または向きを変え、離調負荷信号の残りの部分を信号発生器２１８に送信および向きを変える。
【００１９】
例示的な実施形態では、受信電力検出器２１４は、離調負荷信号に基づいて、かつ／または離調負荷信号内に含まれる電力量を決定し、離調負荷信号電力を表す信号を信号調整デバイス２１６に送信する。送信電力検出器２１２は、マイクロ波信号に基づいて、かつ／またはマイクロ波信号に含まれる電力量を決定し、マイクロ波信号電力を表す信号を信号調整デバイス２１６に送信する。例示的な実施形態では、減算器２２０がマイクロ波信号電力および離調負荷信号電力を受信し、マイクロ波信号電力と離調負荷信号電力の間の差を計算する。減算器２２０は、次いで、計算した差を表す信号（以降、「電力差信号」と呼ぶ）をリニアライザ２２２に送信する。
【００２０】
例示的な実施形態では、電力差信号の振幅は、電磁場２２４内のドライブシャフト１０４などの物体とプローブ２０２および／または検知素子２０６の間で画定する距離２２６（すなわち、距離２２６は、物体近接度として知られる）に、逆比例または指数関数的に比例など比例する。例えば、検知素子２０６の形状寸法など、検知素子２０６の特性に依存して、電力差信号の振幅が物体近接度に関して、少なくとも部分的に非線形関係を呈する可能性がある。
【００２１】
例示的な実施形態では、リニアライザ２２２が電力差信号を電圧出力信号（すなわち、「近接度測定信号」）に変換し、電圧出力信号（すなわち、「近接度測定信号」）は、物体近接度と近接度測定信号の振幅の間で実質的に線形関係を呈する。さらに、例示的な実施形態では、リニアライザ２２２は、近接度測定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／または分析を可能にするのに適したスケール係数で送信する。例えば、一実施形態では、近接度測定信号は、ボルト／ミリメートルのスケール係数を有する。代替的に、近接度測定信号は、診断システム１１２および／または発電システム１００が本明細書に記載するように機能することを可能にする、任意の他のスケール係数を有することができる。
【００２２】
図３は、センサアセンブリ１１０（図１に示す）とともに使用することができる、例示的な検知素子本体３００およびデータコンジット２０４の斜視図である。例示的な実施形態では、検知素子本体３００を、プローブ筐体２０８内に配置し、かつ／またはプローブ筐体２０８と結合する（図２に示す）。さらに、検知素子２０６（図２に示す）を検知素子本体３００に結合する。
【００２３】
例示的な実施形態では、検知素子本体３００は、前面３０２および反対側の背面３０４を含む。検知素子２０６を、前面３０２に結合し、かつ／または前面３０２と一体に形成する。より具体的には、例示的な実施形態では、検知素子本体３００は、実質的に平坦なプリント回路板であり、検知素子２０６は、検知素子本体前面３０２と一体に形成し、かつ／または検知素子本体前面３０２に結合する、１つまたは複数のトレースまたは導体（図３には図示せず）を含む。例示的な実施形態では、トレースまたは導体は、検知素子２０６を本明細書に記載のように機能することを可能にする、銅など任意の導電材料から製造する。代替的に、検知素子２０６および／または検知素子本体３００は、センサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする、任意の他の配置に構成すること、および／または任意の他の配置で作成することができる。
【００２４】
例示的な実施形態では、データコンジット２０４は、内側導体３０６および外側導体３０８を含み、外側導体３０８は、導体３０６および導体３０８がお互いに対して同心状に位置決めするように内側導体３０６を実質的に取り囲む。データコンジット２０４は、例示的な実施形態では、検知素子２０６を信号処理デバイス２００に結合する、半硬質ケーブル２０４である（図２に示す）。代替的に、データコンジット２０４は、センサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする、任意の他のケーブルまたはコンジットであって良い。例示的な実施形態では、内側導体３０６および外側導体３０８を、検知素子本体３００および／または検知素子２０６にそれぞれ結合し、マイクロ波信号を信号処理デバイス２００から検知素子２０６を介して送信することが可能となる。
【００２５】
動作期間に、内側導体３０６を介し、かつ外側導体３０８を介して、少なくとも１つのマイクロ波信号を検知素子２０６に送信する。例示的な実施形態では、検知素子２０６に送信する少なくとも１つのマイクロ波信号は、検知素子２０６の共振と等しい、またはほぼ等しい。代替的に、少なくとも１つのマイクロ波信号は、センサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする、任意の周波数であって良い。検知素子２０６を介してマイクロ波信号を伝播すると、電磁場２２４（図２に示す）が放出される。近接度測定値は、本明細書により詳細に記載するように、検知素子２０６に誘起する負荷に基づいて決定する。
【００２６】
図４は、領域３１０（図３に示す）に沿った、検知素子本体３００の一部の拡大側面図である。内側導体３０６を、第１の導体４０２（図５に示す）に結合し、第１の導体４０２を、検知素子５００（図５に示す）に結合する。例示的な実施形態では、内側導体３０６は、背面３０４から中央バイア４０４（すなわち、検知素子本体３００内に形成する導電メッキスルーホール）を通って表面３０２に延在する。代替的に、内側導体３０６を中央バイア４０４に結合することができ、中央バイア４０４を第１の導体４０２に結合することができる。外側導体３０８を接地パッド４０６に結合し、接地パッド４０６は、検知素子本体背面３０４と一体に形成し、かつ／または検知素子本体背面３０４に結合する、１つまたは複数のトレースまたは導体を含むことができる。例示的な実施形態では、接地パッド４０６は、銅から、かつ／または接地パッド４０６が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の他の導電材料から製造する。接地パッド４０６は、センサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意のサイズまたは形状寸法であって良い。
【００２７】
外側バイア４０８を第２の導体４１０に結合し、第２の導体４１０を検知素子５００に結合する。第２の導体４１０は、ピン（図示せず）を含むことができ、外側バイア４０８内にピンを挿入する。例示的な実施形態では、外側バイア４０８は、表面３０２上の開口（図示せず）から背面３０４に向かって延在するブラインドバイア（すなわち、検知素子本体３００を完全には貫通しないバイア）である。外側バイア４０８と接地パッド４０６の間の接続部または間隙４１２は、第２の導体４１０および外側バイア４０８と接地パッド４０６の容量結合を可能にする。間隙４１２は、検知素子本体３００の基板材料を含むことができる。代替的に、間隙４１２は、空気またはセンサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の誘電材料を含むことができる。間隙４１２は、センサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意のサイズまたは形状寸法であって良い。
【００２８】
動作期間に、データコンジット２０４を介して少なくとも１つのマイクロ波信号を検知素子５００に送信する。より具体的には、内側導体３０６および第１の導体４０２を介してマイクロ波信号を検知素子５００に伝播する。検知素子５００および第２の導体４１０を通してマイクロ波信号を送信すると、第２の導体４１０と接地パッド４０６の間に容量結合が生じる。間隙４１２の両端間の容量結合は、第２の導体４１０と接地パッド４０６を通る電流を誘起する。接地パッド４０６内の電流は、外側導体３０８を通って信号処理デバイス２００に戻る。近接度測定値は、上でより完全に記載したように、検知素子５００に誘起される負荷に基づいて決定する。検知素子５００の容量によって周波数安定性を実現することが容易になり、その結果、検知素子５００に対して物体が存在することおよび／または検知素子５００に対して物体が相対的に移動することにより、検知素子５００を、制御可能に、かつ／または予測どおりに離調することができる。間隙４１２により容易になる容量は、間隙４１２のサイズ（すなわち、外側バイア４０８と背面３０４の間の距離）を変えること、または外側バイア４０８の直径を変えることにより調整することができる。代替的に、容量は、１つより多くの外側バイア４０８を検知素子本体３００に加えることによって増加することができる。さらに、容量は、中央バイア４０４と外側バイア４０８の間の距離を変えることによって調整することができる。
【００２９】
図５は、別の例示的な実施形態を示す、領域３１２（図３に示す）に沿った、検知素子本体３００の一部の拡大斜視図である。検知素子本体３００の前面３０２に検知素子５００を結合する。図５は全体的にらせん状の形状寸法を有する検知素子５００を示すが、検知素子５００は、センサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意のサイズ、形状、または構成であって良いことを認識されたい。例示的な実施形態では、検知素子５００は、検知素子本体前面３０２と一体に形成し、かつ／または検知素子本体前面３０２に結合する、複数の導体、またはトレースを含む。検知素子５００のトレースは、センサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする、任意の幅および／または間隔を有することができる。
【００３０】
例示的な実施形態では、第１の導体４０２および第２の導体４１０に検知素子５００を結合する。第１の導体４０２に内側導体３０６を結合する。例示的な実施形態では、内側導体３０６は、背面３０４から中央バイア４０４を通り前面３０２に延在する。代替的に、内側導体３０６を中央バイア４０４に結合することができ、中央バイア４０４を第１の導体４０２に結合することができる。例示的な実施形態では、第２の導体４１０は、ピン（図示せず）を含むことができ、外側バイア４０８内にピンを挿入する。外側バイア５０２は、前面３０２から背面３０４に延在する、メッキしたスルーホールであって良い。
【００３１】
接続部またはキープアウト５０４は、背面３０４上で外側バイア５０２に対する開口を実質的に囲繞または囲み、接地パッド５０６と、外側バイア５０２と第２の導体４１０の両方の間で、容量結合を容易にする。キープアウト５０４は、検知素子本体３００の基板材料および／またはセンサアセンブリ１１０が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の誘電体を含むことができる。例示的な実施形態では、接地パッド５０６の一部は、キープアウト５０４を実質的に囲繞または囲む。キープアウト５０４により容易となる容量は、キープアウト５０４のサイズまたは形状寸法を変えることにより調整することができる。例えば、キープアウト５０４は、１ミリメートルと６ミリメートルの間の直径を有する円、楕円、矩形、多角形、および／または検知素子５００が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意のサイズまたは形状寸法であって良い。代替的に、キープアウト５０４によって容易となる容量を、外側バイア５０２に対する接地パッド５０６のサイズ、形状寸法および／または位置を調整することにより調整し、このことによって、接地パッド５０６と外側バイア５０２の間の距離および／または関係を調整することができる。例えば、接地パッド５０６がキープアウト５０４に隣接することができ、キープアウト５０４を囲まないことができる。
【００３２】
動作期間に、データコンジット２０４を介して少なくとも１つのマイクロ波信号を検知素子５００に送信する。内側導体３０６および第１の導体４０２によってマイクロ波信号を検知素子５００に送信する。検知素子５００および第２の導体４１０を通してマイクロ波信号を送信すると、第２の導体４１０と接地パッド５０６の間に容量結合が生じる。キープアウト５０４の両端間の容量結合は、第２の導体４１０と接地パッド５０６を通る電流を誘起する。接地パッド５０６内の電流は、外側導体３０８を通って信号処理デバイス２００に戻る。近接度測定値は、上でより完全に記載したように、検知素子５００に誘起される負荷に基づいて決定する。検知素子５００の容量によって周波数安定性を実現することが容易になり、その結果、検知素子５００に対して物体が存在することおよび／または検知素子５００に対して物体が相対的に移動することにより、検知素子５００を、制御可能に、かつ／または予測どおりに離調することができる。
【００３３】
上に記載した実施形態は、機械構成要素とセンサの近さの測定で使用する、効率的でコスト効果的なセンサアセンブリを実現する。センサアセンブリは、マイクロ波信号で検知素子にエネルギーを与える。検知素子は、信号処理デバイスと、少なくとも部分的に容量的に結合する。機械の構成要素など、物体を場の中に置くと、場の乱れに起因して、負荷が検知素子に誘起される。センサアセンブリは、検知素子に誘起される負荷に基づいて、物体と検知素子の近さを計算する。本明細書に記載の検知素子の容量結合によって、物体と検知素子の間の近さの測定で使用する、周波数が安定した電磁場を提供することが容易になる。本明細書に記載の検知素子の容量結合は、検知素子のトレースの幅または間隔、ブラインドバイアの深さ、キープアウトの間隔、バイアの数、バイアの間隔、ならびに／または本明細書に記載の原理により導かれるようなセンサアセンブリ構成要素のいずれかの形状、サイズ、形状寸法、位置、および／もしくは向きを調整することにより調整できることを理解されたい。
【００３４】
センサアセンブリおよび検知素子の例示的な実施形態を、上で詳細に記載した。センサアセンブリおよび検知素子は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されず、むしろ、センサアセンブリの構成要素および／または検知素子は、本明細書に記載した他の構成要素および／またはステップと独立に、かつ別個に使用することができる。例えば、検知素子は、他の測定システムおよび方法と組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載したようなセンサアセンブリまたは発電システムでのみ実施することに限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、多くの他の測定および／または監視用途に関して、実装および使用することができる。
【００３５】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴は、いくつかの図に示し、他の図には示していないが、このことは、単に便宜上のためである。本発明の原理にしたがって、図の任意の特徴は、任意の他の図の任意の特徴と組み合わせて参照および／または権利主張をすることができる。
【００３６】
本明細書に記載した説明は例を使用して、最良の形態を含め、本発明を開示し、任意の当業者が任意のデバイスまたはシステムを製作および使用し、任意の組み込んだ方法を実施することを含め、本発明を実施することを可能にもする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想起する他の例を含むことができる。そのような他の例が特許請求の範囲の逐語的な文言と異ならない構成要素を有する場合、またはそのような他の例が特許請求の範囲の逐語的な文言と実質的に異ならない等価な構成要素を含む場合、そのような他の例は、特許請求の範囲に入ることを意図する。
【符号の説明】
【００３７】
１００  発電システム
１０２  機械
１０４  ドライブシャフト
１０６  負荷
１０８  支持構造
１１０  センサアセンブリ
１１２  診断システム
２００  信号処理デバイス
２０２  プローブ
２０４  データコンジット
２０６  検知素子
２０８  プローブ筐体
２１０  指向性結合デバイス
２１２  送信電力検出器
２１４  受信電力検出器
２１６  信号調整デバイス
２１８  信号発生器
２２０  減算器
２２２  リニアライザ
２２４  電磁場
２２６  距離
３００  検知素子本体
３０２  前面
３０４  背面
３０６  内側導体
３０８  外側導体
３１０  領域
３１２  領域
４０２  第１の導体
４０４  中央バイア
４０６  接地パッド
４０８  外側バイア
４１０  第２の導体
４１２  間隙
５００  検知素子
５０２  外側バイア
５０４  キープアウト
５０６  接地パッド
【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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