專利名稱：傳感器探頭以及組裝該傳感器探頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的實施例總體上涉及電カ系統(tǒng)，并且，更特別地，涉及用于ー種使用在傳感器組件中的傳感器探頭以及組裝該傳感器探頭的方法。
背景技術(shù)：
至少某些已知的發(fā)電系統(tǒng)包括隨著時間會變得損壞或磨損的至少ー個元件。例如，至少某些已知的發(fā)電系統(tǒng)包括如渦輪機的機器，其包括隨時間會磨損的元件，如軸承、齒輪和/或轉(zhuǎn)子葉片。采用磨損元件的持續(xù)運行會引起對其他元件的附加損壞或?qū)е略蛳到y(tǒng)的永久失效。為了檢測機器中的元件損壞，采用監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測至少某些已知機器的運行。至少某些已知的監(jiān)測系統(tǒng)使用傳感器組件來測量機器元件的振動和/或相對位置，傳感器組件可包括接近度傳感器和/或使用微波發(fā)射器的傳感器探頭。更具體地，在至少某些已知的傳感器探頭中，發(fā)射器用于從至少ー個微波信號產(chǎn)生至少ー個向前傳播的電磁場。當機器元件與向前傳播的電磁場相互作用時，可以測量和/或監(jiān)測機器元件。更具體地，通過元件與向前傳播的電磁場之間的相互作用會給發(fā)射器引起加載(loading)。在這樣的系統(tǒng)中，傳感器探頭通過數(shù)據(jù)導管耦合到信號處理裝置，其基于對發(fā)射器引起的加載產(chǎn)生接近度測量。盡管這樣的傳感器組件通常能夠提供相當精確的接近度測量，然而連接傳感器組件的各種元件的導管會發(fā)射較小數(shù)量的電磁輻射。例如，發(fā)射器產(chǎn)生至少ー個向后傳播的電磁場。這樣，電磁輻射被從發(fā)射器發(fā)射，且因此，作為流經(jīng)組件的額外電流的結(jié)果，傳感器組件發(fā)射電磁輻射。當在發(fā)射器、數(shù)據(jù)導管、以及信號處理裝置之間的阻抗水平變化時，在這些元件之間會產(chǎn)生和流經(jīng)至少ー個共模電流。此外,在元件的阻抗水平的方面變化產(chǎn)生傳送到導管的電磁電位，引起導管輻射電磁波。在傳感器組件中發(fā)射這樣的電磁輻射導致大幅降低了在傳感器組件內(nèi)的能量，其導致降低了由發(fā)射器產(chǎn)生的信號強度。降低的信號強度不利地限制了傳感器組件的精度。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供ー種使用在傳感器組件中的傳感器探頭的組裝方法。該方法包括提供了發(fā)射器，該發(fā)射器配置為從至少ー個微波信號產(chǎn)生至少ー個向前傳播的電磁場以及產(chǎn)生至少ー個向后傳播的電磁場。數(shù)據(jù)導管耦合到發(fā)射器。此外，提供了基本上周向繞著數(shù)據(jù)導管延伸的接地導體。該接地導體配置為大幅降低在傳感器組件內(nèi)的電磁輻射。在另ー個實施例中，提供ー種使用在傳感器組件中的傳感器探頭。該傳感器探頭包括發(fā)射器，該發(fā)射器配置為從至少ー個微波信號產(chǎn)生至少ー個向前傳播的電磁場。發(fā)射器還配置為產(chǎn)生至少ー個向后傳播的電磁場。傳感器探頭包括耦合到發(fā)射器的數(shù)據(jù)導管。此外，傳感器探頭包括基本上周向繞著數(shù)據(jù)導管延伸的接地導體。該接地導體配置為大幅降低在傳感器組件中的電磁輻射。
在又另ー個實施例中，還提供一種傳感器組件。該傳感器組件包括至少ー個傳感器探頭，該傳感器探頭包括發(fā)射器，該發(fā)射器配置為從至少ー個微波信號產(chǎn)生至少ー個向前傳播的電磁場。發(fā)射器還配置為產(chǎn)生至少ー個向后傳播的電磁場。傳感器探頭包括耦合到發(fā)射器的數(shù)據(jù)導管。此外，傳感器探頭包括基本上周向繞著數(shù)據(jù)導管延伸的接地導體。該接地導體配置為大幅降低在傳感器組件中的電磁輻射。此外，該傳感器組件包括耦合到傳感器探頭的信號處理裝置。該信號處理裝置配置為基于對發(fā)射器引起的加載產(chǎn)生接近度測量。


圖I為示例性電カ系統(tǒng)的框圖。圖2為可以與在圖I中所示的電カ系統(tǒng)一起 使用的示例性傳感器組件的框圖。圖3為可以與在圖2中所示并且沿著區(qū)域3截取的傳感器組件一起使用的示例性傳感器探頭的截面圖。圖4為組裝在圖3中所示的傳感器探頭的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式本文描述的示例性裝置和方法克服了與使用在監(jiān)測系統(tǒng)和/或元件中的已知傳感器組件相關(guān)的至少某些缺點。特別是，本文描述的實施例提供了包括傳感器探頭的傳感器組件，其有助于大幅降低在傳感器組件內(nèi)的電磁輻射以便保持信號強度。傳感器探頭包括基本上周向繞著耦合到發(fā)射器的數(shù)據(jù)導管延伸的接地導體。通過發(fā)射器產(chǎn)生的至少ー個向后傳播的電磁場在接地導體上反射從而與由發(fā)射器產(chǎn)生的向前傳播的電磁場相互作用。在向前和向后傳播的電磁場之間的該相互作用大幅降低在傳感器組件內(nèi)的電磁輻射。此夕卜，接地導體還將額外電流，例如由發(fā)射器和/或數(shù)據(jù)導管產(chǎn)生的共模電流，引導到地，從而有助于降低在傳感器組件內(nèi)的電磁輻射。圖I示出示例性電カ系統(tǒng)100，其包括機器102。在該示例性實施例中，機器102可以是，但不被限制為僅是，風輪機、水電輪機、燃氣輪機或壓縮機?？商娲兀瑱C器102可以是使用在電カ系統(tǒng)中的任意其他機器。在該示例性實施例中，機器102使耦合到負載106，例如發(fā)電機上的馬區(qū)動軸104旋轉(zhuǎn)。在該示例性實施例中，驅(qū)動軸104至少部分通過容納在機器102和/或負載106中的一個或多個軸承(未示出)支撐?？商娲鼗蚋郊拥?，軸承可容納在獨立的支撐結(jié)構(gòu)108中，例如齒輪箱，或容納在能使電カ系統(tǒng)100如本文描述的工作的任意其他結(jié)構(gòu)或元件中。在該示例性實施例中，電カ系統(tǒng)100包括至少ー個傳感器組件110，其測量和/或監(jiān)測機器102、驅(qū)動軸104、負載106和/或電カ系統(tǒng)100的任意其他元件的至少ー個運行條件。更特別地，在該示例性實施例中，傳感器組件110是接近度傳感器組件110，其定位于緊密靠近驅(qū)動軸104的位置，用來測量和/或監(jiān)測驅(qū)動軸104和傳感器組件110之間限定的距離(圖I中未示出)?？商娲?，傳感器組件110可以是用于測量和/或監(jiān)測機器102的任意其他參數(shù)以及使得系統(tǒng)100如本文所述那樣工作的任意類型的傳感器組件。在該示例性實施例中，傳感器組件110使用微波信號來測量電カ系統(tǒng)100的元件相對于傳感器組件110的接近度。當在本文中使用時，術(shù)語“微波”是指接收和/或發(fā)送具有在約300兆赫(MHz)和約300千兆赫(GHz)之間的ー個或多個頻率的信號的元件或信號?？商娲兀瑐鞲衅鹘M件110可測量和/或監(jiān)測電カ系統(tǒng)100的任意其他元件，和/或可以是任意其他的能夠使電カ系統(tǒng)100如本文描述那樣工作的傳感器或換能器組件。此外，在該示例性實施例中，每個傳感器組件110定位于電カ系統(tǒng)100內(nèi)的任意位置。此外，在該示例性實施例中，至少ー個傳感器組件110耦合到診斷系統(tǒng)112，用來處理和/或分析由傳感器組件Iio產(chǎn)生的ー個或多個信號。在運行期間，在該示例性實施例中，機器102的運行可引起電カ系統(tǒng)100的ー個或多個元件，例如驅(qū)動軸104，改變相對于至少ー個傳感器組件110的相對位置。例如，振動可引起到元件上/或元件可隨著電カ系統(tǒng)100中的操作溫度變化而膨脹或收縮。在該示例性實施例中，傳感器組件110測量和/或監(jiān)測接近度，例如靜態(tài)的和/或振動接近度，和/或元件相對每個傳感器組件110的相對位置，且發(fā)送代表元件的測得接近度和/或位置的信號(下文稱為“接近度測量信號”)到診斷系統(tǒng)112，用于處理和/或分析 。圖2是可與電カ系統(tǒng)100(如圖I所示)一起使用的典型傳感器組件110的原理圖。在該示例性實施例中，傳感器組件Iio包括信號處理裝置200和通過數(shù)據(jù)或信號導管204耦合到信號處理裝置200的傳感器探頭202。此外，在該示例性實施例中，探頭202包括耦合到和/或定位在探頭殼體208中的發(fā)射器206。更具體地，在該示例性實施例中，探頭202是包括微波發(fā)射器206的微波傳感器探頭202。這樣，在該示例性實施例中，發(fā)射器206具有在微波頻率范圍中的至少ー個諧振頻率。更具體地，在該示例性實施例中，發(fā)射器206以3. 3GHz的頻率運行?？商娲兀l(fā)射器206可以在能夠使傳感器組件110和系統(tǒng)100如本文所述那樣工作的任意其他頻率水平運行。在該示例性實施例中，信號處理裝置200包括耦合到發(fā)送功率檢測器212、接收功率檢測器214以及信號調(diào)整裝置216的定向耦合裝置210。此外，在該示例性實施例中，信號調(diào)整裝置216包括信號發(fā)生器218、減法器220以及線性化電路(Iinearizer) 222。當微波信號發(fā)送通過發(fā)射器206時,發(fā)射器206發(fā)射至少ー個向前傳播的電磁場224。此外,在該不例性實施例中，發(fā)射器206發(fā)射至少ー個向后傳播的電磁場228。此外，當向前傳播的電磁場224與目標物，例如驅(qū)動軸或機器102 (在圖I中示出)和/或電カ系統(tǒng)100的另ー個兀件相互作用時也可以產(chǎn)生向后傳播的電磁場228。在運行期間，在該示例性實施例中，信號發(fā)生器218產(chǎn)生具有等于或近似等于發(fā)射器206的諧振頻率的微波頻率(下文稱為“微波信號”)的至少ー個電信號。信號發(fā)生器218發(fā)送微波信號到定向耦合裝置210。定向耦合裝置210發(fā)送微波信號到發(fā)送功率檢測器212和發(fā)射器206。當微波信號發(fā)送通過發(fā)射器206吋，向前傳播的電磁場224從發(fā)射器206發(fā)射且從探頭殼體208發(fā)射出去。如果目標物，例如驅(qū)動軸104或機器102(在圖I中示出)和/或電カ系統(tǒng)100的另ー個元件進入和/或改變在向前傳播的電磁場224中的相對位置，在目標物和場224之間可產(chǎn)生電磁耦合。更具體地，由于電磁場224中目標物的存在和/或由于目標物的移動，電磁場224會被擾亂，例如，因為在目標物中引起的感應(yīng)和/或電容效應(yīng)，這會引起電磁場224的至少一部分以電流和/或電荷的形式感應(yīng)地和/或電容地耦合到目標物。在這樣的情況中，發(fā)射器206被失諧(即發(fā)射器206的諧振頻率降低和/或改變)，且對發(fā)射器206引起加載。對發(fā)射器206引起的加載造成微波信號的反射(下文稱為“失諧加載信號”)以通過數(shù)據(jù)導管204發(fā)送到定向耦合裝置210。
此外，從發(fā)射器206發(fā)射的向后傳播的電磁場228導致從探頭發(fā)射的以及傳感器組件110中的電磁輻射(即電磁波)。進ー步地，當對發(fā)射器206引起加載時，發(fā)射器206具有稍微不同于數(shù)據(jù)導管204和信號處理裝置200的阻抗水平。此外，數(shù)據(jù)導管204的阻抗水平稍微不同于信號處理裝置200的阻抗水平。更具體地，在該示例性實施例中，發(fā)射器的阻抗水平大約是50歐姆，數(shù)據(jù)導管204的阻抗水平大約是47歐姆，而信號處理裝置200的阻抗水平大約是49歐姆?？商娲?，對于發(fā)射器206、數(shù)據(jù)導管204以及信號處理裝置200，其阻抗水平可以是能夠使傳感器組件110和系統(tǒng)100如本文所述那樣工作的任意其他水平。作為阻抗水平變化的結(jié)果，發(fā)射器206和/或數(shù)據(jù)導管204產(chǎn)生額外電流。更具體地，在該示例性實施例中，由發(fā)射器206和/或數(shù)據(jù)導管204產(chǎn)生的額外電流包括至少ー個共模電流。此外，在該示例性實施例中，失諧加載信號具有比微波信號的功率幅度和/或相位較低的功率幅度和/或不同的相位。此外，在該示例性實施例中，失諧加載信號的功率幅度依賴于目標物離發(fā)射器206的接近度。定向耦合裝置210發(fā)送失諧加載信號到接收功率檢測器214。在示例性實施例中，接收功率檢測器214確定基于失諧加載信號和/或包含在失諧加載信號內(nèi)的功率量，且發(fā)送代表失諧加載信號功率的信號到信號調(diào)整裝置216。此外，發(fā)送功率檢測器212確定基于微波信號和/或包含在微波信號內(nèi)的功率量，且發(fā)送代表微波信號功率的信號到信號調(diào)整裝置216。在示例性實施例中，減法器220接收微波信號功率和失諧加載信號功率，然后計算微波信號功率和失諧加載信號功率之間的差值。減法器220發(fā)送代表了計算的差值的信號(下文稱為“功率差值信號”)到線性化電路222。在示例性實施例中，功率差值信號的幅度與目標物，例如電磁場224中的驅(qū)動軸104與探頭202和/或發(fā)射器206之間限定的距離226成比例，例如成反比例或指數(shù)比例(即，距離226稱為目標物接近度)。取決于發(fā)射器206的特性，例如，舉例而言，發(fā)射器206的幾何，功率差值信號的幅度可至少部分顯示出相對于目標物接近度的非線性關(guān)系。在示例性實施例中，線性化電路222將功率差值信號轉(zhuǎn)換為電壓輸出信號(即“接近度測量信號”)，其呈現(xiàn)出在目標物接近度和信號幅度之間大體線性的關(guān)系。此外，在示例性實施例中，線性化電路222以適于在診斷系統(tǒng)112中處理和/或分析的比例因子發(fā)送接近度測量信號到診斷系統(tǒng)112 (如圖I所示)。在示例性實施例中，接近度測量信號具有每毫米伏特的比例因子?？商娲?，接近度測量信號可具有能夠使診斷系統(tǒng)112和/或電カ系統(tǒng)100如本文所述那樣工作的任意其他的比例因子。圖3是探頭202和探頭殼體208沿著區(qū)域3 (如圖2所示)截取的截面圖。在示例性實施例中，探頭殼體208包括探頭帽300、內(nèi)套筒302和外套筒304。帽300、內(nèi)套筒302和外套筒304至少部分地限定大體圓柱形的空腔306。更具體地，探頭帽300、內(nèi)套筒302和外套筒304每個都是大體中空的，這樣當組裝探頭殼體208吋，空腔306至少部分由探頭帽300、內(nèi)套筒302和外套筒304限定。此外，在示例性實施例中，電磁吸收材料307施加于空腔306。更具體地，在示例性實施例中，電磁吸收材料307施加到內(nèi)套筒302的至少一部分上。在示例性實施例中，電磁吸收材料307經(jīng)由粘合劑施加于內(nèi)套筒302?？商娲?，電磁吸收材料307可采用能夠使探頭202和/或傳感器組件110 (如圖I和2所示)如本文所述那樣工作的本領(lǐng)域已知的任何方式施加到和/或浸潰到內(nèi)套筒302上。在示例性實施例中，探頭帽300包括大體圓柱形的端壁308，其具有下表面310和相對的上表面312。探頭帽300還包括大體環(huán)形的側(cè)壁314，其外接下表面310。側(cè)壁314包括外表面316和相對的內(nèi)表面318，該內(nèi)表面318至少部分限定空腔306。在示例性實施例中，當組裝探頭殼體208時，探頭帽300基本上關(guān)于延伸通過探頭殼體208的中心軸線320對稱。更具體地，側(cè)壁314關(guān)于中心軸線320大體等距間隔。在示例性實施例中，探頭帽300包括螺紋部分322，其外接內(nèi)表面318。探頭帽300，在示例性實施例中，由聚酮材料制成，例如聚醚醚酮(PEEK)，和/或任意其他能夠使探頭帽300定位在工業(yè)環(huán)境中和/或機器102中而在電力系統(tǒng)100 (都在圖I中示出)的運行期間不會明顯退化的熱塑材料?？商娲兀筋^帽300可由任意能夠使探頭202如上所述工作的其他材料和/或化合物制造。在示例性實施例中，接地導體323定位在空腔306中且定位成距離發(fā)射器206 —定距離360。在示例性實施例中，接地導體323的位置是可調(diào)節(jié)的以便距離360可以改變。此外，在示例性實施例中，接地導體323是大體環(huán)形的接地平面且定位在空腔306內(nèi)的外套筒304和數(shù)據(jù)導管204之間以便接地導體323至少部分限定空腔306的至少一部分。更具體地，外套筒304繞著接地導體323定位，且接地導體323繞著數(shù)據(jù)導管204定位。此外，在示例性實施例中，接地導體323關(guān)于數(shù)據(jù)導管204大體周向延伸。在示例性實施例中，接地導體323耦合到外套筒304中和/或數(shù)據(jù)導管204中的導電材料或元件(未示出)，其能夠使得電流從接地導體323傳送到地面上。接地導體323，在示例性實施例中，由任意能夠使接地導體323吸收電流且傳送電流到地面上的金屬材料制成。此外，在示例性實施例中，接地導體323包括上表面327和與上表面327間隔預(yù)定距離331的下表面329。在示例性實施例中，距離331小于約0. 10英寸。可替代地，距離331可選擇為能夠使探頭202和/或組件110如上所述工作的任意長度。此外，在示例性實施例中，電磁吸收材料307施加在接地導體323上。在示例性實施例中，電磁吸收材料307通過粘合劑施加到接地導體323。可替代地，電磁材料吸收材料307可采用本領(lǐng)域已知的能夠使探頭202和/或組件110如本文所述工作的任意方式施加到和/或浸潰到接地導體323。此外，在某些實施例中，接地導體323可通過焊接、釬接和/或通過螺紋聯(lián)接而耦合到探頭外套筒304和/或數(shù)據(jù)導管204。可替代地，接地導體323可與外套筒304和/或?qū)Ч?04整體形成。在示例性實施例中，內(nèi)套筒302是環(huán)形的，且尺寸被確定為至少部分收容在探頭帽300中。內(nèi)套筒302包括外表面324和相對的內(nèi)表面325。在示例性的實施例中，內(nèi)套筒302包括外接外表面324的螺紋部分326。螺紋部分326與探頭帽螺紋部分322配合從而使得探頭帽300和內(nèi)表面302螺紋聯(lián)接在一起。在示例性實施例中，內(nèi)套筒302由基本上非導電材料制成，例如熱塑材料或任意其他塑料材料。這樣，內(nèi)套筒302容易將發(fā)射器206與外套筒304和/或與靠近探頭202的機器102的任意部分電磁隔離?？商娲?，內(nèi)套筒302可由能夠使探頭202如本文所述那樣工作的任意材料和/或化合物制造。外套筒304，在示例性實施例中，是環(huán)形的，且尺寸被確定為至少部分將內(nèi)套筒302收容在內(nèi)。外套筒304包括內(nèi)表面328以及相對的外表面330。在示例性實施例中，夕卜套筒304包括外接內(nèi)表面328的內(nèi)螺紋部分332，和外接外表面330的外螺紋部分334。內(nèi)螺紋部分332與內(nèi)套筒螺紋部分326配合從而使得內(nèi)套筒302至少部分螺紋聯(lián)接在外套筒304中。外螺紋部分334被確定尺寸且定形為與在機器，例如機器102中形成的螺紋孔(未示出)配合。這樣，當組裝探頭202時，探頭202可螺紋聯(lián)接在機器102中，以便探頭202定位為接近待測量和/或待監(jiān)測的機器元件?？商娲?，外套筒304可制造為大體光滑的和/或可不包括外螺紋部分334，這樣探頭202和/或外套筒304可通過一個或多個螺栓、支架和/或能夠使電力系統(tǒng)100 (如圖I所示)如本文所述那樣工作的任意其他耦合機構(gòu)耦合到機器102上。此外，在示例性實施例中，接 地導體323耦合到內(nèi)表面328上。在示例性實施例中，發(fā)射器組件336定位在探頭殼體208中以形成探頭202。更具體地，在示例性實施例中，在發(fā)射器組件336中，發(fā)射器206耦合到發(fā)射器主體338。發(fā)射器主體338包括下表面340和相對的上表面342。在示例性實施例中，發(fā)射器主體338為大體平面的印刷電路板(PCB)，且發(fā)射器206包括一個或多個(未示出)跡線和/或與其整體形成和/或耦合到發(fā)射器主體下表面340的其他導管。可替代地，發(fā)射器206和/或發(fā)射器主體338可具有其他任意的能夠使探頭202如本文所述那樣工作的結(jié)構(gòu)和/或配置。此夕卜,在示例性實施例中，電磁吸收材料307施加在發(fā)射器主體338上。更具體地，電磁吸收材料307施加在發(fā)射器主體下表面340上。在示例性實施例中，電磁吸收材料307通過粘合劑施加到發(fā)射器主體下表面340?？商娲?，電磁材料吸收材料307可采用能夠使探頭202和/或組件110如本文所述工作的本領(lǐng)域已知的任意方式施加到和/或浸潰到發(fā)射器主體下表面340。耦合裝置344將發(fā)射器主體338和發(fā)射器206都耦合到數(shù)據(jù)或信號導管，例如數(shù)據(jù)導管204，用來從信號處理裝置200發(fā)送信號和向信號處理裝置200接收信號(如圖2所示)。在示例性實施例中，耦合裝置344包括一個或多個螺栓、支架、焊接和/或任意其他能夠使發(fā)射器組件336如本文所述那樣工作的耦合機構(gòu)。可替代地，數(shù)據(jù)導管204可與發(fā)射器206、發(fā)射器主體338和/或信號處理裝置200整體形成。在示例性實施例中，在運行期間，定位探頭帽300以便上表面312面對正測量和/或正監(jiān)測的目標物且下表面310面對接地導體323。這樣，當由發(fā)射器206產(chǎn)生向前傳播的電磁場時224(如圖2所不),場224從發(fā)射器主體上表面342向外延伸且向后傳播的場228從發(fā)射器主體下表面340朝向接地導體323向外延伸。此外,在運行期間，向后傳播的電磁場228產(chǎn)生在傳感器組件110中發(fā)射的電磁福射(即電磁波)。進一步地，當對發(fā)射器206引起加載時，在發(fā)射器206、數(shù)據(jù)導管204和信號處理裝置200(如圖2所示)之間的阻抗水平變化導致發(fā)射器206和/或數(shù)據(jù)導管204產(chǎn)生額外電流。更具體地，在示例性實施例中，由發(fā)射器206和/或數(shù)據(jù)導管204產(chǎn)生的額外電流包括至少一個共模電流。在示例性實施例中，當向后傳播的電磁場228發(fā)射時，場228從接地導體323反射，以便向后傳播的電磁場228與向前傳播的電磁場224相互作用。此外，在向后傳播的電磁場228和向前傳播的電磁場224之間的相互作用取決于距離360。在不例性實施例中，距離360的值越大，向后傳播的電磁場228和向前傳播的電磁場224之間的相互作用越小。更具體地，例如，如果距離360大體等于失諧加載信號在3. 3GHz的操作頻率的四分之一波長，那么在向后傳播的電磁場228和向前傳播的電磁場224之間會存在較少的相互作用。此夕卜，在示例性實施例中，該相互作用使得能夠大幅降低向后傳播的電磁場228。此外，沒有從接地導體323反射的向后傳播的電磁場228的一部分由施加在接地導體323上的電磁吸收材料307吸收。因此，大幅降低了傳感器組件110 (如圖2所示)中和/或探頭202中的的電磁輻射。更具體地，在示例性實施例中，大幅降低了向后傳播的電磁場228的強度和幅度。此外，在示例性實施例中，由于大幅降低了向后傳播的電磁場228，從而向前傳播的電磁場224的強度集中在一狹窄的范圍內(nèi)。除了大幅降低了向后傳播的電磁場228之外，由發(fā)射器206和/或數(shù)據(jù)導管204產(chǎn)生的共模電流被接地導體323吸收。接地導體323發(fā)送共模電流到地面以便進一步大幅降低傳感器組件和/或探頭202中的電磁場。圖4是示出了組裝傳感器探頭、例如傳感器探頭202 (如圖I和2中所示)的示例性方法400的流程圖。在402提供發(fā)射器206 (如圖2所示)，其中發(fā)射器206配置為從至少一個微波信號產(chǎn)生至少一個向前傳播的電磁場224(如圖2所示)且配置為產(chǎn) 生至少一個向后傳播的電磁場228 (如圖2所示)。在404將數(shù)據(jù)導管204 (如圖2和3中所示)耦合到發(fā)射器206。在406提供了基本上周向繞著的數(shù)據(jù)導管204延伸的接地導體323 (如圖3中所示)，其中接地導體323配置為大幅降低傳感器組件110 (如圖I和2中所示)中的電磁輻射。此外，在408將發(fā)射器主體338 (如圖3所示)耦合到發(fā)射器206。與已知的傳感器探頭相比，本文描述的示例性傳感器探頭有助于大幅降低傳感器組件中的電磁輻射從而保持其中的信號強度。特別是，配置本文描述的傳感器探頭以便由發(fā)射器產(chǎn)生的至少一個向后傳播的電磁場被反射來與由發(fā)射器產(chǎn)生的向前傳播的電磁場相互作用。該相互作用有助于大幅降低傳感器組件中的電磁輻射。此外，在本文描述的傳感器組件中，額外電流，例如由發(fā)射器和/或數(shù)據(jù)導管產(chǎn)生的共模電流，被引導到地面。將這樣的額外電流弓丨導到地面還有助于大幅降低傳感器組件中的電磁輻射。以上詳細描述了用于減少電磁輻射的傳感器組件和方法的示例性實施例。所述方法和傳感器組件不限于本文描述的具體實施例，相反，傳感器組件的元件和/或方法的步驟可與本文描述的其他元件和/或步驟獨立即分開地使用。例如，傳感器組件還可以用于與其他測量系統(tǒng)和方法結(jié)合，且不限于僅僅與本文描述的電力系統(tǒng)一起實施。更確切地，示例性實施例可與很多其他測量和/或監(jiān)測應(yīng)用結(jié)合實現(xiàn)和利用。雖然本發(fā)明的各種實施例的具體特征可以在某些附圖中示出，而在其他附圖中沒有示出，但是這僅僅是為了方便。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖的任意特征可被參考和/或與任意其他附圖的任意特征結(jié)合來被要求保護。本書面說明書使用示例來披露本發(fā)明，包括最佳模式，且還能使得本領(lǐng)域中的任何技術(shù)人員來實踐本發(fā)明，包括制造和使用任意裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任意包含的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，且可包括那些本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他實例。這些其他實例，如果其具有與權(quán)利要求字面語言沒有不同的結(jié)構(gòu)元件，或如果其包括與權(quán)利要求字面語言沒有實質(zhì)不同的等同結(jié)構(gòu)元件，也意于落入在權(quán)利要求的范圍中。部件列表100電力系統(tǒng)102 機器104驅(qū)動軸106 負載
108支撐結(jié)構(gòu)110傳感器組件112診斷系統(tǒng) 200信號處理裝置202探頭204數(shù)據(jù)導管206發(fā)射器208探頭殼體210定向耦合裝置212發(fā)送功率檢測器214接收功率檢測器216信號調(diào)整裝置218信號發(fā)生器220減法器222線性化電路224向前傳播的電磁場226距離228向后傳播的電磁場300探頭帽302內(nèi)套筒304外套筒306空腔307電磁吸收材料308圓柱端壁310下表面312上表面314側(cè)壁316外表面318內(nèi)表面320中心軸線322探頭帽螺紋部分323接地導體324外表面325內(nèi)表面326內(nèi)套筒螺紋部分327上表面328內(nèi)表面329下表面330外表面
331距離332內(nèi)螺紋部分334外螺紋部分336發(fā)射器組件338發(fā)射器主體
340發(fā)射器主體下表面342發(fā)射器主體上表面344耦合裝置360距離400示例性方法402提供發(fā)射器404將數(shù)據(jù)導管耦合到發(fā)射器406提供基本上周向繞著數(shù)據(jù)導管延伸的接地導體408將發(fā)射器主體耦合到發(fā)射器
權(quán)利要求
1.一種使用在傳感器組件(110)中的傳感器探頭(202)，所述傳感器探頭包括配置為從至少一個微波信號產(chǎn)生至少一個向前傳播的電磁場(224)以及配置為產(chǎn)生至少一個向后傳播的電磁場(228)的發(fā)射器(206)；耦合到所述發(fā)射器的數(shù)據(jù)導管(204);以及基本上周向繞著所述數(shù)據(jù)導管(204)延伸的接地導體(323)，所述接地導體配置為大幅降低在傳感器組件內(nèi)的電磁輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器探頭(202)，其中所述接地導體(323)進一步配置為反射至少一個向后傳播的電磁場(228)來與至少一個向前傳播的電磁場(224)相互作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器探頭(202)，其中所述接地導體(323)進一步配置為將至少一個共模電流引導到地面，其中所述至少一個共模電流由所述發(fā)射器(206)和所述數(shù)據(jù)導管(204)的其中至少一個產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器探頭(202)，其中至少一個向后傳播的電磁場(228) 與至少一個向前傳播的電磁場(224)相互作用以便大幅降低所述至少一個向后傳播的電磁場的強度和幅度的其中至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器探頭(202)，進一步包括耦合到所述發(fā)射器(206)的發(fā)射器主體(338)，其中所述發(fā)射器主體包括施加到其上的電磁吸收材料(307)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器探頭(202)，其中所述接地導體(323)由金屬材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器探頭(202)，其中所述接地導體(323)包括施加到其上的電磁吸收材料(307)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器探頭(202)，其中所述接地導體(323)包括上表面 (327)和與所述上表面間隔預(yù)定距離(331)的下表面(329)。
9.一種傳感器組件(110)，包括至少一個傳感器探頭(202)，其包括配置為從至少一個微波信號產(chǎn)生至少一個向前傳播的電磁場(224)以及配置為產(chǎn)生至少一個向后傳播的電磁場(228)的發(fā)射器(206)；耦合到所述發(fā)射器的數(shù)據(jù)導管(204);以及基本上周向繞著所述數(shù)據(jù)導管延伸的接地導體(323)，所述接地導體配置為大幅降低在傳感器組件內(nèi)的電磁輻射；以及耦合到所述至少一個傳感器探頭的信號處理裝置(200)，所述信號處理裝置配置為基于對所述發(fā)射器引起的加載而產(chǎn)生接近度測量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器組件(110)，其中所述接地導體(323)進一步配置為反射所述至少一個向后傳播的電磁場(228)來與所述至少一個向前傳播的電磁場(224)相互作用。
全文摘要
本發(fā)明涉及傳感器探頭以及組裝該傳感器探頭的方法。提供一種使用在傳感器組件(110)中的傳感器探頭(202)。該傳感器探頭包括配置為從至少一個微波信號產(chǎn)生至少一個向前傳播的電磁場(224)以及配置為產(chǎn)生至少一個向后傳播的電磁場(228)的發(fā)射器(206)，耦合到發(fā)射器的數(shù)據(jù)導管(204)以及基本上周向繞著數(shù)據(jù)導管(204)延伸的接地導體(323)，所述接地導體配置為大幅降低在傳感器組件內(nèi)的電磁輻射。
文檔編號G01B15/00GK102628681SQ20121009195
公開日2012年8月8日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者B·L·謝克曼, 李瑢宰 申請人:通用電氣公司