专利名称：拾音器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于机器声诊断的拾音器，尤其是超声拾音器。
在过程技术和能量技术的许多安全性关系重大的领域中，设备的无故障运行取决于所使用的机器或机器部件无可指摘地工作。为避免费用高昂、不规则的运行中断，例如阀或轴承的损伤应尽可能在初始阶段已经得知，也就是说，在零部件破坏前便能使设备停止运行。例如有缺陷的阀座导致漏流，它们产生一种宽频带的超声发射。因此，接收并计算阀的超声发射可用于早期识别阀的损伤。由DE 29912847U1已知一种适用于接收固体声信号的超声拾音器。它有一个外壳，该外壳内装有一压电测量元件和一个信号处理电路。经处理的测量信号可作为输出信号通过电缆供入设在远处的分析装置。信号处理电路所需的辅助电能由分析装置提供并同样通过电缆供拾音器使用。也就是说，在分析装置内需要附加的产生辅助电能的装置，以及在电缆内需要附加的传输辅助电能的芯线。
本发明的目的是创造一种用于机器声诊断的拾音器，尤其是超声拾音器，它没有外部的辅助供电也能工作。
为达到此目的，本文前言所述类型的新的拾音器具有如权利要求1特征部分所述的特征。在从属权利要求中说明本发明拾音器有利的进一步发展。
本发明的优点是，拾音器从其周围提取用于信号处理的电子电路工作所需的能量，能量不必通过电缆中单独的芯线供给它。因为拾音器从接收的声信号产生辅助电能，所以始终能在电路的工作时段内提供足够的能量，在这样的工作时段内一方面存在超过某个最小强度的声信号，以及另一方面可以产生相应的输出信号。输出信号向分析装置的传输可例如非对称或对称地通过电缆或与之不同无线地通过无线电或红外线进行。作为由接收的声信号产生电子电路工作所需的辅助电能的装置，可例如采用加有一地震块(seismische Masse)的压电陶瓷。除了用于产生电测量信号的压电测量元件外，也将该压电陶瓷装在拾音器内。
按另一种替代性选择方案，辅助电能可以由压电测量元件的电测量信号产生。这样做的优点是，除了拾音器本来的测量元件外，不需要附加的电声构件。
在拾音器使用于机器诊断尤其使用于诊断阀漏泄或轴承损伤时，业已证实，评估一定的频率范围大多就足以得出诊断结论。例如由DE19947129A1已知，在诊断阀漏泄时，要在基本上含有阀工作噪声的下部频谱范围与在一定的工作状态主要含有缺陷噪声的上部频谱范围之间加以区别。在这两个频谱范围之间的临界频率可以在50KHz与例如200KHz之间选择，因为工作噪声主要在小于120KHz的范围内发生。因此，为了识别缺陷对一个在频率为50KHz以上的测量信号频谱范围进行评估，但这一频谱范围不一定直接从50KHz开始。在此频率范围内只是一些信号分量必须放大并通过导线连接或无线地传输给分析装置。此通过压电测量元件提供的信号在0与50KHz之间的频率范围内特别高能，因为信号分量此时有非常大的振幅。处于此范围内的信号分量可通过有利的方式利用于产生为处理电路的工作所需要的能量。因此可以有利地设一分频器，通过它将压电元件的电测量信号基本上分成一个在第一频率范围内的分析信号和一个在第二频率范围内的供电信号，前者处理成一种适合于向布置在外壳之外的分析装置传输的形式，后者提供为处理电路工作所需的辅助电能。这种分频器还有一个优点是，尽管从同一个电测量信号导出供电信号，仍可实现分析信号微小的失真。
有利地，若设一个用于供电信号整流和平滑的装置，则用于信号处理电路的辅助电能可具有更高的质量并因而使输出信号达到更高的质量。
下面借助表示本发明实施例的附图详细说明本发明及其设计和优点。
其中
图1表示拾音器的局部剖视图；以及图2表示拾音器的电子部件的电路方框连接图。
图1的下半部分，亦即轴线1下方，表示一个基本上旋转对称结构的拾音器侧视图，上半部分表示通过该拾音器的纵剖面。
按图1，拾音器有一罐形外壳2，它在其外侧制有扳手用的作用面3。作为固定装置采用螺柱4，它可以旋入安装位置处与之相对应的一个螺纹孔内。用扳手可以施加需要的紧固扭矩，以保证安装位置处的振动通过外壳底部的压紧面5良好地耦合。在外壳底部的内侧有一个用与压电元件7的制造材料相同的材料制的绝缘片6，绝缘片6面朝套管段8有金属镀层的一侧钎焊在压电元件7上。套筒段8与套筒段9及盘形弹簧10共同构成一个套筒，它沿拾音器电子测量装置的全长延伸以及是电磁屏蔽装置的重要组成部分。此外，用于压电测量元件7的信号电极13或接地电极14与电子电路15电连接的连接线11和12、电子电路15本身和通向电子电路的馈电线16在套筒内部防电磁干扰地被屏蔽。电子电路15用于将在压电测量元件7内通过声振动引起的电荷位移变换为一个信号，信号可通过电缆或与图示实施例不同也可无线地远距离良好传输。套筒的底面通过绝缘片6导电的金属镀层封闭。金属镀层同时用作接地电极14。在另一个底面的区域内，套筒的内壁制有内螺纹，一个BNC(同轴电缆接插件)衬套17旋入其中，直至使BNC衬套17的一个环形凸缘18贴靠在密封装置19上。当然也可以按另一种方案使用另一类插塞连接器或将电缆直接连接在套筒内取代BNC衬套。连接件20用于套筒的定位，连接件20至少部分围绕着套筒的另一个底面并制有内螺纹，它旋在外壳2与之对应的外螺纹上直至止挡21。绝缘薄膜22处于套筒端侧与外壳2内壁之间。有关拾音器其他结构方面的详情可参见DE 29912847U1。
按图2，拾音器通过压电测量元件30接收一个声信号，压电测量元件在一个大的频率范围内将固体声转换为电测量信号31。此测量信号31导入分频器32，它主要由一个第一滤波器33和一个第二滤波器34组成。第一滤波器33对于电测量信号31处于临界频率50KHz之上的信号分量是贯通的。也就是说分析信号36仅仅还含有频率较高的分量，在图示用于漏泄诊断的实施例中它们被分析评估。当输出信号40通过电缆连接传输到设在远处并在图中未表示的一分析装置的情况下，放大器41用于将分析信号36处理为一种适合传输的形式。对于无线传输，与图示的实施例不同，可附加地在处理电路35内设高频(HF)调制器和天线，用于产生相应的无线电信号作为输出信号。第二滤波器34对于电测量信号31处于临界频率50KHz之下的分量是贯通的，这些分量尽管有大的振幅，但为导出诊断结论有次要的意义。通过滤波器34后的供电信号37在装置42内整流和平滑。因此向放大器41提供的是已整平的供电信号43，从而能保证输出信号40的高质量。因此滤波器33和34、放大器41和装置42都是电子电路的组成部分，该电子电路将电测量信号31处理成适用于向设在拾音器外壳之外的分析装置传输的形式，以及与此同时以有利的方式无需外部辅助供能也能工作。
当然，可以与图示的实施例不同为产生供电信号设置另一个电声转换器，它由接收的声信号提供高能的电信号，由此电信号可以产生用于测量信号处理电路的辅助电能。不过在所说明的实施例中有利地可以取消这种附加的转换器。
权利要求
1.一种用于机器声诊断的拾音器，尤其是超声拾音器，包括一个外壳(2)，在该外壳内部装有一个产生电测量信号(31)的压电测量元件(7、30)和一个电子电路(15、35)，通过该电子电路(15、35)可以将所述测量信号处理成一种适合于向一个设在所述外壳外部的分析装置传输的形式，其特征为设有一些装置(30、34、42)，通过这些装置可以由接收的声信号产生为所述电子电路(35)的工作所需的辅助电能。
2.按照权利要求1所述的拾音器，其特征为所述辅助电能可以由所述压电测量元件(30)的电测量信号(31)产生。
3.按照权利要求2所述的拾音器，其特征为设有一分频器(32)，用于将所述压电测量元件(30)的电测量信号(31)基本上分配成一个在至少一个第一频率范围内的分析信号(36)和一个在至少一个与第一频率范围分开的第二频率范围内的供电信号(37)。
4.按照权利要求3所述的拾音器，其特征为设有一个装置(42)用于所述供电信号(37)的整流和平滑。
全文摘要
本发明涉及一种拾音器，尤其是超声拾音器，用于机器的声诊断，例如阀的泄漏探测或用于轴承诊断，该拾音器包括一个压电测量元件(7、30)和一个电子电路(15、35)，该电子电路将测量信号处理成一个适合于向一个分析装置传输的形式。为了使所述拾音器没有外部的辅助供能也能工作，设有一些装置(30、34、42)，通过它们可以由接收的声信号产生为电子电路(35)的工作所需的辅助电能。
文档编号G01M3/24GK1798965SQ200480015289
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月28日 优先权日2003年6月6日
发明者沃尔夫冈·恩斯, 阿尔夫·普特默 申请人:西门子公司