СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ РАБОТЫ АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫХ ДАТЧИКОВ Российский патент 2021 года по МПК G01N29/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение относится в целом к акустико-эмиссионным датчикам и, в частности, к способам и устройству для проверки работы акустико-эмиссионных датчиков.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Акустико-эмиссионные датчики обычно используют в известных системах контроля для контроля рабочего состояния устройства (например, клапана или другого устройства управления технологическим процессом), к которому подключен акустико-эмиссионный датчик. В некоторых известных примерах акустико-эмиссионный датчик контролируется для того, чтобы определить, работает ли акустико-эмиссионный датчик должным образом и, в результате, точны ли измерения, поступающие от акустико-эмиссионного датчика. Одним из известных способов проверки этой функциональности является испытание на разлом карандашного грифеля, при котором человек (например, оператор или технический специалист) ломает грифель механического карандаша рядом с акустико-эмиссионным датчиком. Другое известное испытание включает использование пьезоэлектрических датчиков в режиме взаимодействия. Однако эти известные испытания не соответствуют требованиям к воспроизводимости и/или практической реализации, необходимым для правильной оценки акустико-эмиссионного датчика, а также могут привести к тому, что оператор или технический специалист неправильно оценит функциональность акустико-эмиссионного датчика.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Приведенное в качестве примера устройство содержит источник акустических волн, акустически связанный с устройством, причем источник акустических волн выполнен с возможностью генерирования акустического сигнала, и процессор, выполненный с возможностью определения рабочего состояния акустико-эмиссионного датчика, связанного с устройством, на основании результатов измерения акустического сигнала, генерируемого акустико-эмиссионным датчиком.

[0004] Приведенный в качестве примера способ включает в себя генерирование акустического сигнала источником акустических волн, который акустически связан с устройством, и измерение акустического сигнала акустико-эмиссионным датчиком, который функционально связан с устройством. Приведенный в качестве примера способ также включает в себя определение с помощью процессора рабочего состояния акустико-эмиссионного датчика на основании акустического сигнала.

[0005] Приведенный в качестве примера материальный машиночитаемый носитель содержит команды, которые при выполнении предписывают процессору по меньшей мере предписывать источнику акустических волн генерировать акустический сигнал и сравнивать сигнал, измеренный акустико-эмиссионным датчиком, который акустически связан с источником акустического, с базовой линией, чтобы определить состояние акустико-эмиссионного датчика, причем измеряемый сигнал должен соответствовать генерируемому акустическому сигналу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0006] На фиг.1 проиллюстрирована схема приведенного в качестве примера акустического испытательного устройства, которое может быть реализовано для проверки рабочего состояния акустико-эмиссионного датчика.

[0007] На фиг.2 проиллюстрирован вид в поперечном сечении источника акустических волн, который в этом примере реализован как двигатель, в соответствии с принципами данного изобретения.

[0008] На фиг.3 проиллюстрировано схематическое изображение приведенной в качестве примера системы анализа акустических сигналов, которая может быть реализована с помощью примеров, раскрытых в данном документе.

[0009] На фиг.4 проиллюстрирована приведенная в качестве примера блок-схема, представляющая приведенный в качестве примера способ, который может использоваться для реализации приведенного в качестве примера устройства, описанного в данном документе.

[0010] На фиг.5 проиллюстрирована схема процессорной платформы для выполнения команд для реализации приведенного в качестве примера способа в соответствии с фиг.4 и/или приведенного в качестве примера акустического испытательного устройства, описанного в данном документе.

[0011] Фигуры представлены не в масштабе. Вместо этого, толщина слоев в графических материалах может быть увеличена с целью уточнения составных слоев и областей. Везде, где это возможно, в графических материалах и прилагаемом письменном описании для обозначения аналогичных либо подобных частей используются одинаковые номера позиций. В контексте данного патента формулировка о том, что любая часть каким-либо образом расположена на (например, расположена на, размещена на, находится на или образована на и т.д.) другой части, означает, что указанная часть находится в контакте с другой частью или указанная часть находится над другой частью с одной или более промежуточных частей расположенных между ними. Утверждение, что некая часть находится в контакте с другой частью, обозначает, что между этими двумя частями не расположена промежуточная часть.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] Раскрыты способы и устройство для проверки работы акустико-эмиссионных датчиков. Акустико-эмиссионные датчики обычно используют для проверки работы и/или рабочего состояния устройства (например, устройства управления технологическим процессом). В результате функциональность акустико-эмиссионного датчика проверяется для того, чтобы гарантировать, что данные, собранные от акустико-эмиссионного датчика, являются безошибочными и/или точными. Поэтому некоторые известные системы испытания/контроля используют испытание на разлом графита. Другие известные системы испытания/контроля используют несколько акустико-эмиссионных датчиков и/или пьезоэлектрических устройств для проверки работы акустико-эмиссионного датчика.

[0013] Раскрытые в данном документе примеры обеспечивают точный и экономически эффективный способ определения характеристик рабочего статуса или состояния акустико-эмиссионного датчика и/или цепочки данных, связанной с акустико-эмиссионным датчиком. В частности, в раскрытых в данном документе примерах используется акустический источник (например, двигатель постоянного тока, асимметричный двигатель, пьезоэлектрическое устройство, резонатор, эталонный генератор стабильной частоты и т.д.) и/или соответствующее устройство передачи тактильных ощущений для генерирования акустического сигнала, который измеряется представляющим интерес акустико-эмиссионным датчиком. Измеренный сигнал можно сравнить с базовой линией (например, базовым сигналом, записанным базовым сигналом и т.д.), которая может включать в себя пороговое значение и/или ожидаемую форму сигнала. В примерах, используемых в данном документе, используются источники акустических волн (например, источники моделированной акустической эмиссии), такие как двигатели, камертонные уровнемеры, резонаторы и/или другие устройства передачи тактильных ощущений, которые являются относительно недорогими и несложными в реализации. В раскрытых в данном документе примерах источник акустических волн устанавливают в корпус и/или кожух для обеспечения надежного механического и акустического соединения.

[0014] Используемый в данном документе термин «двигатель» может относиться к двигателю с асимметричным противовесом или любым подходящим устройством передачи тактильных ощущений и/или вибрационным устройством, которые генерируют источники акустических волн или вибрации. Используемый в данном документе термин «форма сигнала» относится к любому типу электрического сигнала, который может быть или может не быть нормирован (например, безразмерный).

[0015] На фиг.1 проиллюстрирована схема акустического испытательного устройства 100, которое может быть реализовано для испытания рабочего состояния акустико-эмиссионного датчика 102, который может быть, например, коммерчески доступным (например, акустико-эмиссионный датчик от Vallen Systeme). Приведенный в качестве примера акустико-эмиссионный датчик 102 содержит корпус 104 и пьезоэлектрический элемент 106, расположенный внутри корпуса 104 и/или по меньшей мере частично окруженный данным корпусом. Приведенный в качестве примера акустико-эмиссионный датчик 102 также содержит износостойкую пластину 108, соединенную с корпусом 104. Износостойкая пластина 108 проиллюстрированного примера по меньшей мере частично окружена корпусом 104 и защищает (например, предохраняет от повреждения) пьезоэлектрический элемент 106. В некоторых примерах другие компоненты (например, электрод, демпфирующий материал и т.д.) также могут быть расположены внутри корпуса 104. Акустическое испытательное устройство 100 также содержит приведенное в качестве примера устройство 110 управления технологическим процессом, которое может быть клапаном, трубой или любым другим устройством управления технологическим процессом. Акустико-эмиссионный датчик 102 функционально соединен с поверхностью 111 устройства 110 управления технологическим процессом через износостойкую пластину 108 и расположен вблизи устройства 110 управления технологическим процессом для создания акустического пути за счет облегчения передачи акустических сигналов на акустико-эмиссионный датчик 102. В проиллюстрированном примере в соответствии с фиг.1 в этом примере источник 114 акустических волн, который реализован как двигатель (например, двигатель в сборе, двигатель для передачи тактильных ощущений, двигатель постоянного тока, бесщеточный двигатель и т.д.). В частности, источник 114 акустических волн в этом примере реализован как асимметричный двигатель и связан с возможностью связи с устройством 110 управления технологическим процессом.

[0016] Для облегчения акустической связи/прикрепления акустико-эмиссионного датчика 102 к поверхности 111 можно использовать связующий агент или слой 112, такой как, например, жидкость, гель или любой другой подходящий связующий агент.В некоторых примерах использование жидкости или геля в качестве связующего слоя 112 может улучшить акустическую связь за счет уменьшения количества воздушных зазоров, которые в противном случае возникали бы между износостойкой пластиной 108 и поверхностью 111. В некоторых других примерах связующий агент или слой 112 может включать в себя комбинацию клея или частичную комбинацию клея-наполнителя, способную обеспечить стабильную акустическую связь для длительного использования.

[0017] В соответствии с проиллюстрированным примером для связи двигателя 114 с устройством 110 управления технологическим процессом используют связующий агент или слой 115 (например, жидкость или гель). В некоторых примерах тип связующего агента или слоя 112, 115, используемого для связи акустико-эмиссионного датчика 102 и/или двигателя с поверхностью 111 устройства 110 управления технологическим процессом, влияет на качество акустического пути между ними. В качестве альтернативного варианта акустико-эмиссионный датчик 102 и/или двигатель 114 могут быть связаны с устройством 110 управления технологическим процессом без связующего агента или слоя 112, 115, с помощью, например, механического крепежа, магнитного взаимодействия и т.д.

[0018] Акустическое испытательное устройство 100 также содержит приведенный в качестве примера контроллер 116 и рабочую станцию 118 оператора. Рабочая станция 118 оператора может быть функционально связана с контроллером 116 и/или акустико-эмиссионным датчиком 102.

[0019] Во время работы, чтобы регулировать и/или изменять выходной сигнал для двигателя 114, приведенный в качестве примера контроллер 116 функционально связан с двигателем 114 для подачи электрического сигнала (например, сигнала напряжения) на двигатель 114. В качестве дополнительного или альтернативного варианта данные, относящиеся к выходному сигналу (например, определенные функции вывода), могут храниться в запоминающем устройстве контроллера 116 и/или рабочей станции 118 оператора для облегчения удаленного доступа. В некоторых примерах электрический сигнал (например, сигнал входного напряжения, посылаемый на двигатель 114) может изменяться для создания различных соответствующих акустических сигналов (например, выходных акустических сигналов от двигателя 114). Например, акустический сигнал может варьироваться по амплитуде, частоте, длительности импульса или рабочему циклу и т.д. посредством приведенного в качестве примера контроллера 116. Другими словами, характеристики формы акустического сигнала могут варьироваться в соответствии с потребностями конкретного применения.

[0020] Для определения функционального и/или рабочего состояния устройства 110 управления технологическим процессом (например, для обнаружения утечек в устройстве 110 управления технологическим процессом) и/или контроля целостности конструкции устройства 110 управления технологическим процессом акустико-эмиссионный датчик 102 измеряет акустические сигналы и передает измеренные акустические сигналы с помощью аналогового интерфейса связи. Пьезоэлектрический элемент 106 может быть выполнен с возможностью обнаружения механического движения, приводящего к возникновению акустического сигнала. Например, пьезоэлектрический элемент 106 акустико-эмиссионного датчика 102, который может быть присоединен к клапану или трубе, выполнен с возможностью обнаружения утечек в клапане или трубе. В качестве дополнительного или альтернативного варианта акустико-эмиссионный датчик 102 может обнаруживать любые другие события и/или рабочие условия, соответствующие устройству 110 управления технологическим процессом.

[0021] Согласно проиллюстрированному примеру, чтобы проверить работу, состояние и/или функциональность акустико-эмиссионного датчика 102, электрический сигнал (например, сигнал напряжения) подается (например, передается) на двигатель 114, чтобы создать конкретный акустический выходной сигнал, который, в свою очередь, измеряется акустико-эмиссионным датчиком 102. Для идентификации и/или определения характеристик акустических сигналов от двигателя 114, которые измеряются акустико-эмиссионным датчиком 102 таким образом, чтобы можно было выполнить оценку рабочего состояния акустико-эмиссионного датчика, причем связывание данными электрических сигналов с акустическими сигналами, выводимыми двигателем 114, сохраняется в базе данных. В некоторых примерах данные организованы в виде таблицы, диаграммы, графика и т.д. Данные могут включать в себя акустические опорные сигналы, соответствующие электрическим сигналам и/или ожидаемым акустическим сигналам от двигателя 114, так что могут быть выполнены условные определения акустико-эмиссионного датчика 102. Кроме того, данные могут быть доступны удаленно с рабочей станции оператора, такой как, например, приведенная в качестве примера рабочая станция 118 оператора. В некоторых примерах акустико-эмиссионный датчик 102 может передавать измеренный акустический сигнал на контроллер 116 и/или второй контроллер (например, систему сбора данных). Приведенный в качестве примера контроллер 116 и/или второй контроллер может быть выполнен с возможностью хранения и/или анализа данных (например, измеренных акустических сигналов).

[0022] В этом примере акустический сигнал, измеренный акустико-эмиссионным датчиком 102 (например, измеренный акустический сигнал), сравнивается с данными, представляющими опорный/базовый акустический сигнал. Данные, представляющие опорный акустический сигнал, могут быть сохранены, например, в виде таблицы, диаграммы или графика, который указывает на ожидаемый акустический сигнал, измеренный акустико-эмиссионным датчиком 102, для каждого возможного электрического сигнала, отправляемого на двигатель 114. В некоторых примерах опорный акустический сигнал является предыдущим сигналом (например, исходным сигналом, первоначальным сигналом, калибровочным сигналом и т.д.), который был выведен двигателем 114 и измерен акустико-эмиссионным датчиком 102. В некоторых примерах предыдущий сигнал используется для отслеживания и/или определения характеристик акустико-эмиссионного датчика 102 и/или ухудшения состояния акустико-эмиссионного датчика 102. В качестве альтернативного варианта опорный акустический сигнал может быть эквивалентен акустическому сигналу, выводимому двигателем 114. Расхождение между измеренным акустическим сигналом и опорным акустическим сигналом определяется на основании сравнения между измеренным акустическим сигналом и данными, представляющими опорный акустический сигнал. В некоторых примерах, расхождение определяется путем сравнения значений амплитуд опорного сигнала и измеренного акустического сигнала. Расхождение может быть представлено как числовое значение, эквивалентное разности между двумя амплитудами, или как процентная разница между измеренным акустическим сигналом и опорным акустическим сигналом.

[0023] Для характеристики акустического сигнала, измеренного акустико-эмиссионным датчиком 102, можно определить или оценить функциональность или рабочее состояние акустико-эмиссионного датчика 102 на основании расхождения между измеренным акустическим сигналом и опорным акустическим сигналом. Расхождение между измеренным акустическим сигналом и опорным акустическим сигналом может указывать на точность измерений акустико-эмиссионного датчика 102 и/или функциональность акустико-эмиссионного датчика 102. Например, если расхождение между измеренным акустическим сигналом и опорным акустическим сигналом превышает пороговое значение, для акустико-эмиссионного датчика 102 может потребоваться техническое обслуживание, ремонт или замена. Акустико-эмиссионный датчик 102 может быть обозначен как не функционирующий, если разница между измеренным акустическим сигналом и опорным акустическим сигналом превышает определенный процент (например, 5%). Через рабочую станцию 118 оператора может отображаться предупреждение или аварийный сигнал, указывающий, что акустико-эмиссионный датчик 102 неисправен. Если разница между измеренным акустическим сигналом и опорным акустическим сигналом меньше порогового значения, акустико-эмиссионный датчик 102 может считаться работающим должным образом и не требующим ремонта или замены. В качестве дополнительного или альтернативного варианта, если форма сигнала и/или общая форма (например, форма временной предыстории) не соответствует известной ожидаемой форме сигнала, акустико-эмиссионный датчик 102 может считаться неисправным. На рабочую станцию 118 оператора может быть передано соответствующее сообщение, указывающее на рабочее состояние акустико-эмиссионного датчика 102.

[0024] Электрические сигналы могут передаваться на двигатель 114 через любое подходящее проводное или беспроводное соединение. В некоторых примерах электрический сигнал (например, электрический входной сигнал) подается по тому же соединению, соединяющему акустико-эмиссионный датчик 102 с базой данных (например, с системой регистрации данных). В качестве альтернативного варианта, вместо этого могут быть реализованы любые другие подходящие средства передачи электрического сигнала на двигатель 114. В некоторых примерах контроллер 116 также связан с возможностью связи с устройством 110 управления технологическим процессом через любое подходящее проводное или беспроводное соединение.

[0025] В некоторых примерах рабочая станция 118 оператора связывается с контроллером 116, акустико-эмиссионным датчиком 102 и/или любыми другими контроллерами или системами сбора данных через протокол проводной или беспроводной связи. Например, рабочая станция 118 оператора может быть расположена удаленно (например, за несколько километров) от контроллера 116, акустико-эмиссионного датчика 102 и/или любых других контроллеров и может осуществлять связь через протокол беспроводной связи для доступа к данным, инициирования проверки акустико-эмиссионного датчика 102 и/или выполнения диагностических испытаний, если в системе обнаружены какие-либо несоответствия. Приведенный в качестве примера акустико-эмиссионный датчик 102 может передавать измеренные данные акустического сигнала с помощью аналогового сигнала. В качестве альтернативного варианта может использоваться любая другая подходящая форма проводной или беспроводной связи (например, аналоговая или цифровая). В некоторых примерах электрический сигнал, подаваемый на двигатель 114, может быть определен и/или выбран оператором через рабочую станцию 118 оператора и/или контроллер 116. Например, оператор может определить амплитуду, частоту и/или временную диаграмму (например, импульсную диаграмму) напряжения электрического сигнала, посылаемого на двигатель 114. Кроме того, оператор может определить время, в которое необходимо отправить электрический сигнал на двигатель 114.

[0026] В некоторых примерах оператор определяет моменты времени, в которые электрический сигнал отправляется на двигатель 114 через рабочую станцию 118 оператора, путем определения графика испытаний. В качестве альтернативного варианта оператор может вручную отправлять электрический сигнал на двигатель 114 (например, отправлять электрический сигнал по требованию) через рабочую станцию 118 оператора и/или контроллер 116, когда должен быть испытан акустико-эмиссионный датчик 102. Оператор может использовать рабочую станцию 118 оператора для создания графика испытаний, которому должен следовать контроллер 116. В некоторых примерах график испытаний указывает на конкретное время в каждый день, в которое контроллер 116 должен посылать электрический сигнал на двигатель 114. Таким образом, электрический сигнал передается на двигатель 114 в назначенное время (назначенные периоды времени) (например, запланированное время (запланированные периоды времени) без дополнительного ввода оператора). В некоторых примерах график указывает, что испытание акустико-эмиссионного датчика 102 выполняется еженедельно, ежемесячно или ежегодно. Испытание и/или измерение акустического сигнала, принимаемого акустико-эмиссионным датчиком, также может инициироваться событием в системе управления технологическим процессом, таким как, например, закрытие или открытие клапана. Передача электрического сигнала на двигатель 114 может включать в себя передачу электрических импульсов в течение периода времени, указанного оператором. В качестве альтернативного варианта оператор посылает контроллеру 116 команду на непрерывную подачу на двигатель 114 электрических сигналов. В таких примерах оператор может назначить время прекращения подачи сигналу или подавать на двигатель 114 электрический сигнал (например, непрерывно), пока оператор не даст контроллеру 116 команду остановиться.

[0027] В некоторых примерах данные акустического сигнала, измеренные акустико-эмиссионным датчиком 102, фильтруются для улучшения обнаружения акустического сигнала акустико-эмиссионным датчиком 102. В некоторых примерах испытание акустико-эмиссионного датчика 102 запускается контроллером 116, обнаружившим ошибку и/или возможную неисправность акустико-эмиссионного датчика 102.

[0028] На фиг.2 проиллюстрирован детальный вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера двигателя 114 в сборе. Как можно видеть на виде, проиллюстрированном на фиг.2, двигатель 114 содержит крепление (например, сопряжение соединения) или корпус, который выполнен в виде отливки (например, заливочного материала, полимера, силиконового полимера, неопренового крепления и т.д.) 201, которая заключает в себе компонент 202 электрического двигателя (например, двигатель постоянного тока, двигатель для передачи тактильных ощущений). В этом примере электрические провода 204 проходят через отливку 201, чтобы электрически соединить компонент 202 электрического двигателя и/или двигатель 114 с приведенным в качестве примера контроллером 116. В качестве альтернативного варианта в некоторых примерах провода 204 выполнены в виде выполненного как одно целое провода, который электрически связан с компонентом 202 двигателя.

[0029] В этом примере поверхность 206 отливки 201 присоединена и/или прикреплена к устройству 110 управления технологическим процессом контроллера на поверхности 111. В частности, в некоторых примерах отливка 201 прижимается к поверхности 111, чтобы обеспечить подходящую акустическую связь между электрическим двигателем 114 и акустико-эмиссионным датчиком 102. Как упомянуто выше в связи с фиг.1, поверхность 206 может быть приклеена к поверхности 111. В некоторых примерах отливка 201 может быть выполнена с возможностью упругой деформации, так что двигатель 114 и/или отливку 201 можно присоединять и/или прижимать к неровным, контурным и/или круглым поверхностям, для соответствия этим поверхностям.

[0030] Несмотря на то, что в этом примере приведенная в качестве примера отливка 201 показана в целом как элемент прямоугольной формы, отливка 201 может иметь любую подходящую форму, например, но не ограничиваясь этим, круглую, цилиндрическую, кругообразную, пятиугольную, шестиугольную и т.д.

[0031] Хотя двигатель 114 из проиллюстрированного примера реализован в виде электрического двигателя, может использоваться альтернативный источник акустических волн, включая, но не ограничиваясь этим, устройство передачи тактильных ощущений, пьезоэлектрическое устройство, громкоговоритель, низкочастотный громкоговоритель, эталонный генератор стабильной частоты и/или резонатор. Кроме того, могут использовать любой подходящий источник акустических волн, который генерирует акустическую энергию и/или волны. Любой из описанных источников акустических волн может быть отформован внутри и/или заключен в полимерный материал.

[0032] На фиг.3 проиллюстрировано схематическое изображение системы 300 анализа акустических сигналов, которая может быть реализована с помощью примеров, раскрытых в данном документе. В частности, система 300 анализа акустических сигналов представляет собой вычислительную систему, которая может быть реализована в виде контроллера 116 и/или рабочей станции 118 оператора для проверки или определения характеристик соединения акустико-эмиссионного датчика 102 и/или рабочего состояния акустико-эмиссионного датчика 102. Система 300 анализа акустических сигналов содержит анализатор 302, который содержит анализатор 304 данных датчиков, интерфейс 306 управления сетью, устройство 308 сравнения данных сигналов, анализатор 310 входных команд, хранилище 312 с сохраненными акустическими данными 314 и контроллер 316 акустических испытательных сигналов. В этом примере анализатор 304 данных датчика связан с возможностью связи с акустико-эмиссионным датчиком 102 через линию 318 связи, а контроллер 316 акустических испытательных сигналов связан с возможностью связи с двигателем 114 через линию 320 связи.

[0033] Чтобы проверить рабочее или функциональное состояние акустико-эмиссионного датчика 102, контроллер 316 акустических испытательных сигналов из проиллюстрированного примера предписывает двигателю 114 генерирование выходного сигнала путем подачи соответствующего электрического сигнала/напряжения на двигатель 114. В результате этого приведенный в качестве примера акустико-эмиссионный датчик 102, который акустически связан с двигателем 114, измеряет и/или обнаруживает соответствующий сигнал (например, акустический и/или вибрационный сигнал) и, в свою очередь, направляет сигнал на приведенный в качестве примера анализатор 304 данных датчика. В соответствии с проиллюстрированным примером, анализатор 304 данных датчика анализирует и/или преобразует/компилирует данные, чтобы устройство 308 сравнения данных сигналов могло сравнивать измеренные данные от акустико-эмиссионного датчика 102 с сохраненными акустическими данными 314. В частности, устройство 308 сравнения данных сигналов может сравнивать измеренные данные с пороговым значением и/или ожидаемой формой сигнала или образцом сигнала, которые могут быть получены и/или обновлены, например, через интерфейс 306 управления сетью. В некоторых примерах анализатор 304 данных датчика и/или устройство 308 сравнения данных сигналов предписывает интерфейсу 306 управления сетью отправку сообщения контроллеру 116 и/или рабочей станции 118 оператора, которое указывает, что акустико-эмиссионный датчик 102 работает надлежащим образом (например, в пределах спецификаций) или неисправен.

[0034] В некоторых примерах анализатор 310 входных команд принимает входную команду от рабочей станции 118 оператора, чтобы инициировать испытание акустико-эмиссионного датчика 102. В некоторых примерах выходной сигнал, генерируемый двигателем 114, может изменяться по амплитуде, частоте и/или длительности (длительностям) импульса, так что сигнал, измеренный акустико-эмиссионным датчиком 102, можно сравнить с характерным ожидаемым измеренным сигналом, который соответствует отклонениям амплитуды, частоты и/или длительности (длительностей) импульса. В некоторых примерах двигатель 114 может передавать сигналы частотой от 10 килогерц (кГц) до 1 мегагерца (МГц).

[0035] Хотя на фиг.3 проиллюстрирован приведенный в качестве примера способ реализации системы 300 анализа акустического сигнала, один или более элементов, способов и/или устройств, проиллюстрированных на фиг.3, могут быть объединены, разделены, переупорядочены, опущены, устранены и/или реализованы любым другим способом. Кроме того, приведенный в качестве примера анализатор 304 данных датчика, приведенный в качестве примера интерфейс 306 управления сетью, приведенное в качестве примера устройство 308 сравнения данных сигналов, приведенный в качестве примера анализатор 310 входных команд, приведенный в качестве примера контроллер 316 акустических испытательных сигналов и/или, в более общем случае, приведенная в качестве примера система 300 анализа акустического сигнала в соответствии с фиг.3 могут быть реализованы с помощью аппаратного обеспечения, программного обеспечения, встроенного программного обеспечения и/или любой комбинации аппаратного обеспечения, программного обеспечения и/или программно-аппаратного обеспечения. Таким образом, например, любой из приведенного в качестве примера анализатора 304 данных датчика, приведенного в качестве примера интерфейса 306 управления сетью, приведенного в качестве примера устройства 308 сравнения данных сигналов, приведенного в качестве примера анализатора 310 входных команд, приведенного в качестве примера контроллера 316 акустических испытательных сигналов и/или, в более общем случае, приведенной в качестве примера системы 300 анализа акустических сигналов может быть реализован с помощью одной или более аналоговых или цифровых схем, логических схем, программируемых процессоров, программных специализированных интегральных схем (ASIC), программируемых логических устройств (PLD) и/или полевых программируемых логических устройств (FPLD). При ознакомлении с любым из пунктов формулы изобретения, относящихся к устройству или системе и раскрывающих вариант реализации исключительно в форме программного обеспечения и/или программно-аппаратного обеспечения, следует понимать, что по меньшей мере одно из приведенного в качестве примера анализатора 304 данных датчика, приведенного в качестве примера интерфейса 306 управления сетью, приведенного в качестве примера устройства 308 сравнения данных сигналов, приведенного в качестве примера анализатора 310 входных команд, приведенного в качестве примера контроллера 316 акустических испытательных сигналов настоящим явно предусматривает/предусматривают наличие материального читаемого компьютером запоминающего устройства или диска для хранения данных, такого как запоминающее устройство, цифровой универсальный диск (DVD), компакт-диск (CD), диск Blu-ray и т.д., на котором хранится программное обеспечение и/или программно-аппаратное обеспечение. Дополнительно, приведенная в качестве примера система 300 анализа акустических сигналов в соответствии с фиг.3 может содержать один или более элементов, способов и/или устройств в дополнение к или вместо проиллюстрированных на фиг.3, и/или может содержать более одного из любых или всех проиллюстрированных элементов, способов и устройств.

[0036] Блок-схема, представляющая приведенный в качестве примера способ 400 для реализации системы 300 анализа акустических сигналов в соответствии с фиг.3, проиллюстрирована на фиг.4. В этом примере способ 400 может быть реализован с помощью машиночитаемых инструкций, которые содержат программу для выполнения процессором, таким как процессор 512, показанным в приведенной в качестве примера платформе 500 процессора, рассматриваемой ниже в связи с фиг.5. Указанная программа может быть реализована в программном обеспечении, хранящемся на материальном считываемом компьютером носителе данных, например компакт-диске, гибком диске, жестком диске, цифровом универсальном диске (DVD), диске Blu-ray или запоминающем устройстве, связанном с процессором 512, при этом вся программа и/или ее части в альтернативном варианте могут выполняться устройством, отличным от процессора 512, и/или могут быть реализованы в программно-аппаратном обеспечении или специализированном аппаратном обеспечении. Кроме того, хотя приведенная в качестве примера программа описана со ссылкой на блок-схему, проиллюстрированную на фиг.4, альтернативно могут использоваться многие другие способы реализации приведенной в качестве примера системы 300 анализа акустических сигналов. Например, может быть изменен порядок выполнения этапов и/или могут быть изменены, исключены или объединены некоторые описанные этапы.

[0037] Как указано выше, приведенный в качестве примера способ 400 по фиг.4 может быть реализован с помощью кодированных инструкций (например, читаемых компьютером и/или машиной инструкций), хранящихся на материальном читаемом компьютером носителе данных, таком как жесткий диск, флэш-память, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), кэш память, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и/или любое другое запоминающее устройство или диск для хранения данных, на котором информация хранится в течение любого периода времени (например, в течение длительного времени, постоянно, в течение коротких промежутков времени, для временной буферизации и/или для кэширования информации). Используемый в данном документе термин «материальный читаемый компьютером носитель данных» явно определен таким образом, чтобы включать любой тип читаемого компьютером запоминающего устройства и/или диска для хранения данных и исключать распространяющиеся сигналы и средства передачи. Используемые в данном документе термины «материальный читаемый компьютером носитель данных» и «материальный машиночитаемый носитель данных» используются взаимозаменяемо. В качестве дополнительного или альтернативного варианта, приведенный в качестве примера способ 400 по фиг.4 может быть реализован с помощью кодированных инструкций (например, читаемых компьютером и/или машиной инструкций), хранящихся на энергонезависимом читаемом компьютером носителе данных и/или машиночитаемом носителе данных, таком как жесткий диск, флэш-память, постоянное запоминающее устройство, компакт-диск, цифровой универсальный диск, кэш память, оперативное запоминающее устройство и/или любое другое запоминающее устройство или диск для хранения данных, на котором информация хранится в течение любого периода времени (например, в течение длительного времени, постоянно, в течение коротких промежутков времени, для временной буферизации и/или для кэширования информации). Используемый в данном документе термин «энергонезависимый читаемый компьютером носитель данных» явно определен таким образом, чтобы включать любой тип читаемого компьютером запоминающего устройства и/или диска для хранения данных и исключать распространяющиеся сигналы и средства передачи. В контексте данного документа использование фразы «по меньшей мере» в качестве переходного термина в преамбуле формулы изобретения является неограничивающим аналогично неограничивающему значению термина «содержащий».

[0038] Выполнение приведенного в качестве примера способа 400 в соответствии с фиг.4 начинается с проверки соединения акустико-эмиссионного датчика 102 с устройством 110 управления технологическим процессом и/или сопровождающей цепью или компонентом, соответствующим акустико-эмиссионному датчику 102. В частности, двигатель 114 генерирует сигнал, который измеряется акустико-эмиссионным датчиком 102, так что измеренный сигнал можно сравнить с пороговым значением и/или ожидаемой формой сигнала, чтобы определить, правильно ли соединен акустико-эмиссионный датчик 102 и/или находится ли он в пределах эксплуатационных характеристик и, таким образом, работает ли надлежащим образом.

[0039] В соответствии с проиллюстрированным примером, акустический сигнал генерируется двигателем 214 (блок 402). В частности, приведенный в качестве примера контроллер 316 акустического испытательного сигнала предписывает двигателю 214 генерирование сигнала, который должен быть обнаружен акустико-эмиссионным датчиком 102.

[0040] Затем соответствующий акустический выходной сигнал обнаруживается акустико-эмиссионным датчиком 102 (блок 404). В некоторых примерах анализатор 304 данных датчика и/или анализатор 310 входных команд предписывает акустико-эмиссионному датчику 102 переход в режим измерения (например, из режима ожидания).

[0041] В этом примере устройство 308 сравнения данных сигналов и/или анализатор 304 данных датчика сравнивает обнаруженный акустический выходной сигнал с опорным сигналом или пороговым значением, чтобы определить состояние акустико-эмиссионного датчика 102 и/или расхождение между обнаруженным акустическим выходным сигналом и опорным сигналом (блок 406). В некоторых примерах устройство 308 сравнения данных сигналов сравнивает обнаруженный акустический выходной сигнал с пороговым значением (например, числовым пороговым значением). В качестве дополнительного или альтернативного варианта, устройство 308 сравнения данных сигналов сравнивает обнаруженный акустический выходной сигнал с ожидаемой формой сигнала/сигналом.

[0042] Затем определяется, превышает ли расхождение пороговое значение (блок 408). В этом примере, если анализатор 304 данных датчика и/или устройство сравнения данных сигналов определяет, что это расхождение превышает пороговое значение (блок 408), управление способом переходит к блоку 410. В противном случае выполнение способа переходит к блоку 412.

[0043] Если расхождение превышает пороговое значение, отправляется сообщение об ошибке, указывающее, что акустико-эмиссионный датчик 102, связанная конструктивная целостность и/или цепочка сигналов, связанные с акустико-эмиссионным датчиком 102, не функционируют должным образом (блок 410). В частности, интерфейсу 306 управления сетью может быть предписана, например, отправка сообщения об ошибке контроллеру 116 и/или рабочей станции 118 оператора.

[0044] Если расхождение не превышает пороговое значение, отправляется сообщение, указывающее, что акустико-эмиссионный датчик 102 и/или цепочка сигналов, связанная с акустико-эмиссионным датчиком 102, функционируют должным образом (блок 412). В этом примере интерфейс 306 управления сетью указывает контроллеру 116 и/или рабочей станции 118 оператора, что цепочка сигналов, связанная с акустико-эмиссионным датчиком 102, работает должным образом.

[0045] Затем определяется, следует ли повторить испытание акустико-эмиссионного датчика 102 (блок 414). Если испытание должно быть повторено (блок 414), управление способом возвращается к блоку 402. В противном случае выполнение способа заканчивается. Данное определение может быть основано на том, требуется ли дополнительная проверка испытания акустико-эмиссионного датчика 102 и/или на когда запланировано дальнейшее испытание.

[0046] На фиг.5 проиллюстрирована приведенная в качестве примера платформа 500 процессора, выполненная с возможностью выполнения инструкций для реализации способа 400 в соответствии с фиг.4 и системы 300 анализа акустических сигналов в соответствии с фиг.3. Платформой 500 процессора может быть, например, сервер, персональный компьютер, мобильное устройство (например, сотовый телефон, смартфон, планшет, такой как iPad™), персональный цифровой помощник (PDA), телевизионная абонентская приставка или любой другой тип вычислительного устройства.

[0047] Платформа 500 процессора в проиллюстрированном примере содержит процессор 512. Процессор 512 в проиллюстрированном примере является аппаратным обеспечением. Например, процессор 512 может быть реализован с помощью одной или более интегральных схем, логических схем, микропроцессоров или контроллеров любой требуемой группы родственных объектов или производителя.

[0048] Процессор 512 в проиллюстрированном примере содержит локальное запоминающее устройство 513 (например, кэш). Согласно проиллюстрированному примеру процессор 512 также содержит приведенный в качестве примера анализатор 304 данных датчика, приведенный в качестве примера интерфейс 306 управления сетью, приведенное в качестве примера устройство 308 сравнения данных сигналов, приведенный в качестве примера анализатор 310 входных команд и приведенный в качестве примера контроллер 316 акустического испытательного сигнала. Процессор 512 в проиллюстрированном примере также находится в сообщении с основным запоминающим устройством, которое включает энергозависимое запоминающее устройство 514 и энергонезависимое запоминающее устройство 516, через шину 518. Энергозависимое запоминающее устройство 514 может быть реализовано с помощью синхронного динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (SDRAM), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (DRAM), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой RAMBUS с внутренней шиной (RDRAM) и/или запоминающего устройства с произвольной выборкой любого другого типа. Энергонезависимое запоминающее устройство 516 может быть реализовано в виде флэш-памяти и/или любого другого требуемого типа запоминающего устройства. Доступом к основному запоминающему устройству 514, 516 управляет контроллер запоминающего устройства.

[0049] Платформа 500 процессора в проиллюстрированном примере также содержит интерфейсную схему 520. Интерфейсная схема 520 может быть реализована с помощью любого типа стандарта интерфейса, такого как интерфейс Ethernet, универсальная последовательная шина (USB) и/или интерфейс PCI Express.

[0050] В проиллюстрированном примере одно или более устройств 522 ввода подключены к интерфейсной схеме 520. Устройство(а) 522 ввода позволяет(ют) пользователю вводить данные и команды в процессор 512. Устройство(а) ввода может(гут) быть реализовано(ы), например, с помощью аудиосенсора, микрофона, камеры (фотокамеры или видеокамеры), клавиатуры, кнопки, мыши, сенсорного экрана, сенсорного планшета, шарового манипулятора, манипулятора Isopoint Control и/или системы распознавания голоса.

[0051] Одно или более устройств 524 вывода являются также подключенными к интерфейсной схеме 520 в проиллюстрированном примере. Устройства 1024 вывода могут быть реализованы, например, посредством устройств отображения (например, светодиода (LED), органического светодиода (OLED), жидкокристаллического дисплея, дисплея с электронно-лучевой трубкой (CRT), сенсорного экрана, устройства вывода для тактильного восприятия, принтера и/или динамиков). Таким образом, интерфейсная схема 520 в проиллюстрированном примере обычно содержит карту графического драйвера, микросхему графического драйвера или процессор графического драйвера.

[0052] Интерфейсная схема 520 в проиллюстрированном примере также содержит устройство связи, такое как передатчик, приемник, приемопередатчик, модем и/или сетевая карта интерфейса, чтобы облегчить обмен данными с внешними аппаратными платформами (например, вычислительными устройствами любого вида) через сеть 526 (например, соединение Ethernet, цифровую абонентскую линию (DSL), телефонную линию, коаксиальный кабель, сотовую телефонную систему и т.д.).

[0053] Платформа 500 процессора в проиллюстрированном примере также содержит одно или более запоминающих устройств 528 большой емкости для хранения программного обеспечения и/или данных. Примеры таких запоминающих устройств 528 большой емкости включают приводы для гибких дисков, жестких дисков, компакт-дисков, дисков Blu-ray, цифровых универсальных дисков (DVD) и RAID-системы.

[0054] Кодированные инструкции 532 для реализации способа 400 в соответствии с фиг.4 могут храниться в локальном запоминающем устройстве 528 большой емкости, в энергозависимом запоминающем устройстве 514, в энергонезависимом запоминающем устройстве 516 и/или на съемном материальном читаемом компьютером носителе данных, таком как компакт-диск (CD) или цифровой универсальный диск (DVD).

[0055] Из вышеизложенного будет понятно, что раскрытые выше способы, устройства и изделия позволяют проводить экономически эффективную и удобную (например, удаленную) оценку устройств управления технологическим процессом. Раскрытые в данном документе примеры позволяют эффективно оценивать акустико-эмиссионные датчики, используя источники акустических волн, такие как двигатели, асимметричные двигатели, двигатели для передачи тактильных ощущений, динамики, пьезоэлектрические устройства, резонаторы и/или камертонные уровнемеры.

[0056] Данный патент является заявкой с частичным продолжением заявки США с серийным №14/992,755, которая была подана 11 января 2016 г., и заявки США с серийным №15/333,658, которая была подана 25 октября 2016 г., которые включены в данный документ посредством ссылки в полном объеме.

[0057] Хотя в данном документе раскрыты некоторые приведенные в качестве примера способы, устройства и изделия, объем данного патента ими не ограничивается. Наоборот, настоящий патент включает все способы, устройства и изделия, справедливо находящиеся в пределах объема формулы изобретения по данному патенту. Хотя примеры, раскрытые в данном документе, показаны как относящиеся к устройствам управления технологическим процессом, примеры, раскрытые в данном документе, могут быть применены к любому подходящему применению акустического и/или вибрационного датчика.

Использование: для проверки работы акустико-эмиссионного датчика. Сущность изобретения заключается в том, что генерируют акустический сигнал источником акустических волн, который акустически связан с устройством управления технологическим процессом, причем источник акустических волн содержит по меньшей мере один из числа двигателя постоянного тока и двигателя для передачи тактильных ощущений; измеряют акустический сигнал акустико-эмиссионным датчиком, функционально связанным с устройством управления технологическим процессом, при этом акустический сигнал сгенерирован источником акустических волн; и определяют с помощью процессора рабочее состояния акустико-эмиссионного датчика на основании сравнения измеренного акустического сигнала с базовым акустическим сигналом. Технический результат: обеспечение возможности воспроизводимости результатов измерений и достоверной оценки работы акустико-эмиссионного датчика. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для проверки работы акустико-эмиссионного датчика, связанного с устройством управления технологическим процессом, содержащее:

источник акустических волн, выполненный с возможностью установки акустической связи с устройством управления технологическим процессом, причем источник акустических волн выполнен с возможностью генерирования акустического сигнала и содержит по меньшей мере один из числа двигателя постоянного тока и двигателя для передачи тактильных ощущений; и

процессор, выполненный с возможностью определения рабочего состояния акустико-эмиссионного датчика на основании измерения акустического сигнала, генерируемого акустико-эмиссионным датчиком, и сравнения измеренного сгенерированного акустического сигнала с базовым акустическим сигналом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник акустических волн механически связан с устройством управления технологическим процессом.

3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что базовый сигнал представляет собой ожидаемую форму сигнала.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что источник акустических волн дополнительно содержит динамик.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что источник акустических волн дополнительно содержит эталонный генератор стабильной частоты.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что двигатель для передачи тактильных ощущений залит в форме полимером.

7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что источник акустических волн залит в форме полимером.

8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что рабочим состоянием является состояние сигнальной цепи, соответствующее источнику акустических волн.

9. Способ проверки работы акустико-эмиссионного датчика, связанного с устройством управления технологическим процессом, включающий:

генерирование акустического сигнала источником акустических волн, который акустически связан с устройством управления технологическим процессом, причем источник акустических волн содержит по меньшей мере один из числа двигателя постоянного тока и двигателя для передачи тактильных ощущений;

измерение акустического сигнала акустико-эмиссионным датчиком, функционально связанным с устройством управления технологическим процессом, при этом акустический сигнал сгенерирован источником акустических волн; и

определение с помощью процессора рабочего состояния акустико-эмиссионного датчика на основании сравнения измеренного акустического сигнала с базовым акустическим сигналом.

10. Способ по п. 9, дополнительно включающий генерирование импульсов источником акустических волн.

11. Способ по п. 9 или 10, дополнительно включающий изменение частоты или амплитуды акустического сигнала с течением времени.

12. Способ по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что определение рабочего состояния акустико-эмиссионного датчика дополнительно включает сравнение акустического сигнала с пороговым значением.

13. Способ по любому из пп. 9-12, отличающийся тем, что источник акустических волн залит в форме полимером.

14. Способ по любому из пп. 9-13, отличающийся тем, что источник акустических волн дополнительно содержит эталонный генератор стабильной частоты.

15. Материальный машиночитаемый носитель, содержащий инструкции для проверки работы акустико-эмиссионного датчика, связанного с устройством управления технологическим процессом, которые при выполнении предписывают процессору по меньшей мере:

предписывать источнику акустических волн, связанному с устройством управления технологическим процессом, генерирование акустического сигнала, причем источник акустических волн содержит по меньшей мере один из числа двигателя постоянного тока и двигателя для передачи тактильных ощущений; и

сравнивать сигнал, измеренный акустико-эмиссионным датчиком, который акустически связан с источником акустических волн, с базовой линией, чтобы определить состояние акустико-эмиссионного датчика, причем измеренный сигнал соответствует сгенерированному акустическому сигналу.

16. Машиночитаемый носитель по п. 15, отличающийся тем, что инструкции предписывают процессору изменение частоты или амплитуды акустического сигнала.

17. Машиночитаемый носитель по п. 15 или 16, отличающийся тем, что инструкции предписывают процессору подачу импульсов источнику акустических волн.

18. Машиночитаемый носитель по любому из пп. 15-17, отличающийся тем, что базовая линия включает сигнал, который был предварительно измерен акустико-эмиссионным датчиком.

19. Машиночитаемый носитель по любому из пп. 15-18, отличающийся тем, что базовая линия включает ожидаемую форму сигнала.

20. Машиночитаемый носитель по любому из пп. 15-19, отличающийся тем, что источнику акустических волн предписано генерирование акустического сигнала на основании индикации по меньшей мере одного из ошибки или неисправности акустико-эмиссионного датчика.

21. Машиночитаемый носитель по любому из пп. 15-20, отличающийся тем, что источник акустических волн дополнительно включает динамик, который функционально связан с устройством управления технологическим процессом.

22. Машиночитаемый носитель по п. 21, отличающийся тем, что динамик или двигатель заключен в полимер.