Система и способ оптико-акустооптического контроля

1. Способ измерения состояния множества пространственно разнесенных машинных частей, подверженных износу и испускающих акустические сигнатуры, включающий следующие шаги:
(a) оптическое обнаружение акустических свойств множества машинных частей, подверженных износу, и получение из них обнаруженных сигналов,
(b) разделение обнаруженных сигналов на первую последовательность соответствующих пространственных сегментов вдоль пространственно разнесенных машинных частей и, для каждого пространственного сегмента, разделение обнаруженного сигнала на временной сегмент, записывающий акустические свойства пространственного сегмента в течение протяженного временного периода,
(c) разделение каждого временного сегмента на последовательность субсегментов и преобразование субсегментов в частотную область в соответствующие частотные субсегменты;
(d) комбинирование частотных субсегментов в пределах пространственного сегмента с получением соответствующего комбинированного частотного субсегмента с пониженным уровнем шумов; и
(e) определение основной частоты испускаемых акустических сигнатур, присутствующих в комбинированном частотном субсегменте, и ее гармоник.
2. Способ по п. 1, в котором указанные машинные части содержат подшипники.
3. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанные машинные части представляют собой часть конвейерной ленты.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанное оптическое обнаружение акустических свойств множества машинных частей выполняют по существу одновременно.
5. Способ по п. 5, в котором шаг (d) дополнительно включает вычитание меры фонового уровня шума из комбинированного частотного субсегмента.
6. Способ по п. 5, в котором указанная мера фонового уровня шума содержит интерполяционную кривую, проведенную через по существу наиболее низкие уровни фонового шума в комбинированном частотном субсегменте.
7. Способ по п. 6, в котором указанная интерполяционная кривая содержит полиноминальную, экспоненциальную, логарифмическую или кусочную кривую.
8. Способ по п. 1, в котором оптическое обнаружение включает использование рассеяния вдоль оптического волокна для обнаружения акустических свойств.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором шаг (а) дополнительно включает фильтрование обнаруженных сигналов с учетом частотного затухания в системе обнаружения.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором шаг (е) включает шаг свертки структуры гауссовой формы с комбинированным частотным субсегментом.
11. Система для измерения состояния множества пространственно разнесенных подшипников, содержащая
первый блок датчиков для оптического обнаружения акустических свойств вокруг протяженного оптического волновода, размещенного вблизи пространственно разнесенных подшипников;
средство обработки для обработки обнаруженных сигналов с получением последовательности соответствующих пространственных сегментов, при этом каждый пространственным сегмент имеет протяженный временной сегмент, записывающий акустические свойства пространственного сегмента в течение протяженного временного периода;
при этом средство обработки дополнительно осуществляет преобразование временного сегмента в частотную область с получением соответствующего частотного сегмента с пониженным уровнем шума, и
средство обработки дополнительно просматривает упомянутый частотный сегмент для определения наличия любой основной частоты и ее гармоник для любого подшипника, испускающего акустическую сигнатуру.
12. Способ измерения состояния ленточной конвейерной системы, содержащей множество роликовых блоков, каждый из которых имеет набор шарикоподшипников, при этом способ включает следующие шаги:
(a) оптическое обнаружение акустических свойств ленточной конвейерной системы вдоль ее длины и получение из них обнаруженных сигналов,
(b) разделение обнаруженных сигналов на первую последовательность пространственных сегментов вдоль конвейерной ленты и, для каждого пространственного сегмента, деление этого сигнала на временный сегмент, записывающий акустические свойства пространственного сегмента в течение протяженного временного периода;
(c) в качестве опции, фильтрование временного сегмента с учетом частотного затухания в системе оптического обнаружения;
(d) разделение каждого временного сегмента не последовательность субсегментов и преобразование субсегментов в частотную область в соответствующие частотные субсегменты;
(e) комбинирование частотных субсегментов в пределах пространственного сегмента с получением соответствующего комбинированного частотного субсегмента с пониженным уровнем шумов; и
(f) определение основной частоты вращения любых роликов, присутствующей в комбинированном частотном субсегменте, и ее гармоник.
13. Способ по п. 12, дополнительно включающий следующие шаги:
(g) вычитание модели основной частоты вращения и гармоник из комбинированного частотного субсегмента с получением модифицированного частотного субсегмента; и
(h) анализ модифицированного частотного субсегмента для определения состояния износа подшипника.
14. Способ по п. 12 или 13, в котором шаг (f) включает взаимную корреляцию комбинированного частотного субсегмента с пиковой функцией Гаусса.
15. Способ по любому из пп. 12-14, в котором шаг (е) включает усреднение или суммирование частотных субсегментов.
16. Способ по любому из пп. 12-15, в котором шаг (е) включает уменьшение уровня фонового шума в пределах частотного субсегмента с использованием вычитания полиномиальной или экспоненциальной кривой.
17. Способ по п. 12, в котором состояние износа подшипников включает по меньшей мере одно из следующего:
основную частоту вращения роликов и частоты гармоник; частоты растрескивания подшипников, если таковые имеются, спектральные картины износа подшипников в середине срока эксплуатации или спектральные картины износа подшипников в конце срока эксплуатации, спектральные картины типа "стог сена" для подшипников.
18. Способ по любому из пп. 12-17, в котором длина временных сегментов составляет от двух до десяти минут.
19. Способ по любому из пп. 12-17, котором длина временных субсегментов составляет около 3 секунд.
20. Способ по п. 17, в котором указанные частоты растрескивания лежат ниже 100 Гц.