本發明涉及一種用于被張緊的傳動皮帶的振動頻率測量的裝置和一種用于運行該裝置且用于執行振動頻率測量的方法。

背景技術：

在被張緊的傳動皮帶處的振動頻率測量是已知的。例如GB 2 310 099 A建議使用所謂的多普勒雷達，其以發射天線對著震動表面發送微波束且以接收天線接收且根據多普勒原理評估信號。

然而如下是該借助多普勒雷達的已知的振動測量的缺點，即，手持式測量頭在執行震動測量期間的運動不被包括到測量結果中。因此這樣的測量是有缺陷的且不夠精確，當測量頭在測量期間被移動時。

相同的缺點同樣適用于DE 197 28 653 A1，其使用CW(連續波)多普勒雷達模塊，其中，該模塊是在若干厘米至幾毫米的波長范圍中工作的微波發射器和接收器。

此處同樣存在如下問題，即，測量頭在執行在被張緊的傳動皮帶處的測量期間的手引起的運動不被考慮。

技術實現要素：

因此，本發明基于如下目的，即，如此地改進一種先前所提及的形式的用于在被張緊的傳動皮帶處的振動測量的振動傳感器，即，振動傳感器的手持式測量同樣不引起有缺陷的測量結果。

此外本發明基于如下目的，即，建議了一種用于評估振動傳感器的信號的方法，在其中可實現由振動傳感器所鑒定的信號的明顯更精確的評估。

為了實現所提出的目的，根據本發明的振動傳感器的特征在于權利要求1的技術理論。

用于評估振動傳感器的信號的方法的特征在于獨立權利要求6的特征。

根據本發明的振動傳感器的主要特征是，在被手持的振動傳感器中除了多普勒雷達模塊之外還額外地布置有加速度傳感器，且多普勒雷達的信號與加速度傳感器的信號在不相容的意義上被彼此抵消。

根據獨立權利要求6的技術理論，用于評估振動傳感器的信號的方法的特征在于，由多普勒雷達模塊的模擬電平通過使用開關閾值推導出在時間上彼此偏移的數字脈沖，其相互間隔是用于相遇的脈沖的時間的量，且由此可推導出振動的傳動皮帶塔輪的頻率。

如果在測量期間帶有定義幅度和定義速度的運動通過加速度傳感器被識別出，多普勒雷達傳感器的脈沖被舍棄，因為以此可識別出如下，即，手持式振動傳感器在測量期間被短暫移動。該運動相應地通過加速度傳感器來鑒定，且加速度傳感器的由此推導出的脈沖被如此地使用在確定數字式多普勒雷達脈沖的情形中，即，在加速階段期間所產生的多普勒雷達脈沖被舍棄。

這樣的在其中比較多普勒雷達脈沖與加速度傳感器的脈沖的方法目前是尚未知的。由此產生在評估在振動的傳動皮帶處的振動測量的情形中目前未知的精度和可靠性，其中，振動傳感器被手持。

在加速度傳感器處的測量的上述結果相應地彼此抵消且被用于評判多普勒雷達脈沖。

因此作如下設置，即，在振動傳感器中除了多普勒雷達模塊之外還額外地布置有加速度傳感器，其信號與多普勒雷達模塊的信號可在信號不相容的意義上被抵消。

根據本發明的另一特征設置有用于振動傳感器在皮帶的振動表面上的手持式定位的光學定位輔助裝置。為此作如下設置，即，在外殼的底面處、在外殼的后部區域中(在該處例如電纜進入到外殼中)布置有兩個彼此間隔地布置的LED，其對著待鑒定的皮帶的表面傾斜向下和向前投影兩個在皮帶的表面中相交的光束。

兩個LED相應地各產生一個光束，且兩個光束在待鑒定的皮帶的表面處重疊，當在測量頭與皮帶之間的正確距離以手來調整時。為了細化光學定位輔助裝置作如下設置，即，兩個LED在所投影的光束中還額外地產生在光束中在中心被投影的較小的標記點。

當兩個傾斜地朝向皮帶的表面在光束中在中心被投影的標記點在皮帶表面上相互覆蓋時，在振動傳感器的底面與皮帶的表面之間的正確距離被實現。

這樣的重疊例如在測量頭的底面在皮帶表面之上40mm的距離的情形中存在。利用該光學定位輔助裝置實現如下優點，即，相對皮帶的待測量的表面的保持不變的距離始終被實現，這以前一直不是這樣的。

本發明有意識地取消了距離的非接觸式測量，如其以(超聲波或光學)距離傳感器同樣可實現的那樣，因為用于手持式距離調整的光學定位輔助裝置不需要增加的電路成本且非常運行可靠地工作。

因此，最佳的距離可總是保持不變地通過將振動傳感器保持在手中來維持且在整個測量期間同樣被視覺控制。

由LED所產生的光束的方向如此指向，即，光束的重疊且進而最佳測量距離的調整直接在測量頭在振動傳感器的底面處的測量場之下得出。

因此確保如下，即，由測量傳感器所產生的測量場恰構成相對皮帶的待鑒定的表面的正確且保持不變的距離。

在本發明的一種改進方案中作如下設置，即，在振動傳感器的外殼的底面處安裝有外殼側的定位標記，其可被視覺識別出多普勒雷達的測量頭布置在振動傳感器的外殼的底面處的哪個區域中。

該外殼側的、可視覺感知的定位標記與布置在外殼中內側的測量頭對齊，且根據本發明的光學定位輔助裝置與兩個LED和兩個在測量平面中相交的光束于是恰在由測量頭被射出到皮帶表面上的測量場的區域中對齊。

因此，利用根據本發明的光學定位輔助裝置調整測量頭在測量場上的距離和位置。

因為LED的兩個光束傾斜向前地在朝向布置在前面和中間的測量頭的方向上對著皮帶的表面指向，因此確保如下，即，振動傳感器的外殼的水平傾斜同樣平行于皮帶的表面定向，當在測量頭相對皮帶表面的正確間距的情形中兩個光束在垂直的直線上直接在測量頭之下在皮帶表面上結合時。

在本發明的一種改進方案中作如下設置，即，多普勒雷達模塊的振動傳感器與加速度傳感器構成在空間上結合的唯一的測量頭，這也就是說兩個傳感器在唯一的例如呈點狀或呈圓形的測量點中被結合。

如下是重要的，即，加速度傳感器單獨地、在不使用多普勒雷達模塊的情形中被用作用于低頻的測量傳感器。這意味著，在6赫茲振動頻率之下的情形下振動傳感器此時不被保持在與測量物體(皮帶表面)的確定的距離中且在此不實現相對振動皮帶的表面的非接觸式測量，而是作為替代振動傳感器被直接機械地與皮帶表面相聯接。為此使用彈簧夾或其它合適的機械聯接元件。

振動傳感器的外殼利用(機械的)夾子被夾到皮帶表面處。皮帶利用合適的儀器被擺動，例如其利用手來撥動或利用合適的工具來敲擊且加速度傳感器此時直接經由在振動傳感器與皮帶之間的機械聯接測量皮帶的振動，而多普勒雷達模塊不被評估。

多普勒雷達模塊被相應地關閉，當振動傳感器被直接機械地與皮帶相聯接且振動傳感器與皮帶的直接的機械聯接以低于6赫茲的頻率實現時。

在皮帶處的處在6赫茲之下的這樣的振動頻率尤其在非常長且重的皮帶的情形中、尤其V形帶的情形中被預料到，且為了改善用于如此重且長的皮帶的測量，設置有在振動傳感器與皮帶之間的直接的機械聯接。振動測量于是僅還經由加速度傳感器實現，多普勒雷達模塊在振動傳感器與皮帶的直接的機械聯接的情形中被關閉。

本發明不局限于V形帶的頻率的鑒定。任意的皮帶可被使用，尤其用于驅動任意機器和物體的傳動皮帶。

本發明的發明對象不僅由各個專利權利要求的對象、而且由各個專利權利要求彼此的組合得出。

如果各個對象被認為是“本發明重要的”或“重要的”，這不意味著，這些對象必須構成獨立權利要求的對象。這僅通過獨立專利權利要求的相應生效的文本來確定。

所有在附件包括摘要中所公開的內容和特征、尤其在附圖中示出的空間構造作為本發明重要的被要求保護，只要其單獨地或組合地相對現有技術是新的。

附圖說明

下面，本發明借助示出僅一種實施途徑的附圖作進一步說明。在此，由附圖和其說明得悉本發明的發明重要的特征和優點。

其中：

圖1：顯示了用于在被張緊的傳動皮帶處的振動測量的手持式振動傳感器的示意性示出的裝置，

圖2：作為框圖顯示了測量頭和測量裝置的圖示，

圖3：顯示了加速度傳感器在產生干擾影響的情形中的數字電平，

圖3a:顯示了加速度傳感器的干擾電平-數字式

圖3b：顯示了加速度傳感器的干擾電平-模擬式

圖4：顯示了多普勒雷達模塊的數字信號，

圖4a：顯示了在頻率示意圖2中帶有信號屏蔽的多普勒雷達的數字信號，

圖4b：顯示了在頻率示意圖2中數字式的多普勒雷達的電平，

圖4c：顯示了在頻率示意圖1中的多普勒雷達的電平，

圖5：顯示了多普勒雷達模塊的模擬電平，

圖5a：顯示了在頻率示意圖1中的模擬式的多普勒雷達的電平，

圖6：顯示了帶有集成的光學定位輔助裝置的振動傳感器的透視性的底視圖，

圖7：示意性地顯示了定位輔助裝置的兩個由LED所產生的光束，

圖8：顯示了與圖7相同的圖示，當LED的兩個光束在測量平面上相交且因此建立相對測量平面的正確距離時。

具體實施方式

在圖1中總地示出了振動傳感器1，其布置在外殼2中。該外殼具有例如50x35x15mm的尺寸。其以其一個平面被帶到相對豎立的特征在于穿過縱向7的中軸線的皮帶6的相對而置的位置中。

為了振動測量，皮帶6以手來張緊且被松開，從而使得其在位置6’與6”之間振動。

在該時間期間，振動傳感器1的外殼2以手被保持在與振動皮帶6的確定的間隔中，而皮帶6’不撞擊到外殼2的側壁處。

在該測量時間期間此時可實線如下，即，非期望的振動被由振動傳感器的運動產生或外殼2被傾斜(verkanten)或無意地被由皮帶6移開或移動。為了該目的，本發明作如下設置，即，在振動傳感器1的外殼2中除了多普勒雷達模塊3之外還布置有加速度傳感器10。

多普勒雷達模塊3以已知的方式利用發射天線4工作，其在微波范圍中對著振動皮帶6射出發射波束8且借助于接收天線5接收且根據多普勒雷達原理評估接收波束9。為了該目的，在多普勒雷達模塊3的外殼中還布置有評估模塊40，其根據多普勒原理評估天線4,5的兩個波束8,9。輸出信號經由關聯有濾波器的放大器單元14被由導線18輸送給微處理器12(參見圖2)。

在振動傳感器1的外殼2中布置有加速度傳感器10，其信號經由放大器單元15和濾波器電路被由導線17輸送給微處理器12。

微處理器12集成有用于振動傳感器1的位置和運動識別的軟件模塊20。該軟件模塊20的特點借助之后的附圖作進一步說明。

微處理器12的各種不同評估經由信號電纜13被輸送給測量裝置26。信號的輸送優選以數字形式實現，即一方面經由接口總線24且另一方面(或同樣可選地)經由一個或多個數字線路25。

額外地還可設置有一個或多個模擬線路23。

如下是重要的，即，在微處理器12中同樣還存在計算電路21，其根據圖3至6的之后的附圖執行振動傳感器1的位置和運動識別的評判。

出口22于是是作為信號電纜13被輸送給測量裝置26的信號總線。

測量裝置26(回行段張緊測量裝置)大致由控制器28構成，其關聯有測量值存儲器29。控制器被由操作區30操控，且經獲取的測量值被顯示在數字式顯示器27上。

如下還被補充，即，在振動傳感器1的外殼2中還可布置有非接觸式的溫度測量裝置，其鑒定皮帶6的溫度，以便于區別由于溫度上升松弛的皮帶與冷卻的皮帶。這樣的經非接觸式鑒定的溫度信號同樣被供給微處理器12。

圖3至5此時顯示了不同的評判，從而根據本發明可實現多普勒雷達信號的特別無干擾的評估。

在圖5中首先示出如下，即，多普勒雷達的模擬電平可被示出為模擬的振動曲線，且在此開關閾值34被定義，在其超出的情形中產生數字脈沖，如其在圖4中示出的那樣。

于是當在時刻t1和t2開關閾值34被相應地超出時，由此形成帶有脈沖幅度32和33的數字脈沖。

在兩個時間t1與t2之間的間隔被定義為時間差31且說明振動皮帶的頻率。因此，該頻率為：f＝1/時間差31。

如果此時在振動測量期間產生測量頭的非期望的運動，那么加速度傳感器10產生在圖3中示出為信號38的模擬信號。

當此時在根據圖4的曲線的評估的情形中確定如下，即，在產生加速度傳感器10的脈沖38的時刻同時同樣產生多普勒雷達的脈沖35，該脈沖作為多普勒雷達的錯誤脈沖35被舍棄。

時間31的測量以在脈沖32的時間t1的上升沿或下降沿且同樣地以在脈沖33的時間t2的上升沿或下降沿來定義。

在根據本發明的方法的情形中重要的相應地一方面是多普勒雷達模塊的測量結果取決于加速度信號的加權，且此外如下還作為主要的被要求保護，即，額外地進行振動測量取決于皮帶溫度的評判。

此外，如下在該方法的情形中是重要的，即，關于加速度傳感器的經鑒定的電平同樣進行加權。手持式振動傳感器超出確定的加速度值的非期望的加速度引起如下，即，在該時間段中所產生的多普勒雷達信號不被評估。

圖6顯示了用于振動傳感器1的外殼2在由皮帶6的平面構成的測量平面上的正確的距離調整的光學定位輔助裝置43。同時，圖6顯示了被安裝在外殼處的可以眼睛識別的定位標記42，其對于用戶而言在外殼2的底面處應使得如下可視覺識別，即，在該位置處測量頭54被裝入在外殼2中。

光學定位輔助裝置43由兩個彼此占據相互間距的LED44,45構成，其中每個LED44,45產生一個光束46,47，其被投影到皮帶6的表面上。

在每個光束46,47中，還有額外的中心的標記點48,49被投影到皮帶6的表面上。

圖7顯示了由外殼2的底面相對測量平面的不正確的距離，即當兩個光束46,47不在皮帶6的表面上重疊且如此少地覆蓋布置在該處的發光標記51,52時。

兩個光束46,47相應地構成在測量平面、例如待鑒定的皮帶6的表面上的對于用戶而言可視覺識別的標記點48,49，且根據LED的顏色這樣的標記點例如紅色或以任意其它顏色在表面上閃爍。

在被投影到測量平面上的標記點48,49的中心區域中布置有較小的發光標記51,52，其強于標記點48,49的周圍環境發光且可設定任意的符號形狀，例如三角形、四邊形或諸如此類的。

當此時在外殼2中的測量頭54的底面與待鑒定的皮帶6的表面之間根據圖6的精確的距離以手來調整時，存在在其中兩個光束46,47根據圖8重疊且兩個發光標記51,52彼此結合的覆蓋平面50。覆蓋平面50與皮帶6的表面一致。

于是一旦兩個光束和在中間布置在其中的發光標記根據圖8在皮帶表面上被結合成唯一的發光符號，根據圖6測量頭54相對皮帶表面的正確距離被達到。

兩個光束46,47傾斜向前地指向，從而使得其覆蓋平面50在測量頭54的測量場53的區域中在垂直的直線上相交。以該方式始終被用于如下，即，光學距離測量借助于光學定位輔助裝置43精確地在測量頭54的測量場53,54中進行且振動傳感器1的外殼2的傾斜和不允許的傾斜被可靠地識別。

如果加速度傳感器的信號被識別，位置識別的兩個LED被關閉。由此，不允許的運動被光學信號傳遞。

圖5a顯示了多普勒雷達信號的模擬電平。

在根據圖5a的附圖中的下方的右側窗口中示出了模擬(下部曲線)和數字(上部曲線)形式的皮帶撞擊的完整的振動曲線。在小窗中的下部曲線與圖5a放大地相符，更確切地說作為來自小圖像的窗口的部分，且處在其上的圖示是根據圖4c的該電平的數字化形式。

在圖像右下的小窗口中的兩個附圖曲線在圖4c和圖5a中彼此相疊地示出。

在圖5a中以虛線畫出開關閾值且作為用于這樣的開關閾值的例子示出在時刻t1與t2之間的間隔。

利用水平箭頭示出在兩個時間t1與t2之間的時間間隔。

由此得出的時間間隔以附圖標記31表示。上方的開關閾值設有附圖標記34。

由圖4c此時得出由圖5a所確定的數字式的多普勒雷達信號，其中，以附圖標記32,33示出脈沖幅度。

由時間差31因此計算出多普勒雷達信號的頻率。

在原理上，在圖4c和5a中的圖示與借助圖3和4示出的推導相符。

在圖4b,3b、圖3a和圖4a中示出了頻率示意圖2。

圖4b顯示了根據圖4c中的圖示的數字式多普勒雷達信號，然而在較狹窄的圖示間隔中，其中，兩個脈沖幅度32,33彼此并排地示出。

根據加速度傳感器的附圖3b的干擾電平此時被疊加到數字式多普勒雷達信號中。

整個干擾電平在圖3b中以38表示。

在處在下方的圖3a中，與在圖3b中相同的干擾電平以數字化形式示出，且如下可被辨認出，即，當干擾電平在脈沖38之后在三個空間軸線上超出一定值時，產生在圖3a中的符合錯誤脈沖35的數字式干擾電平信號。

一旦存在根據圖3a的符合錯誤脈沖35的數字式干擾電平，根據圖4a上面在圖4b中所顯示的數字式多普勒雷達信號被屏蔽。其相應地不被用于評估。

因此得出如下優點，即，加速度傳感器產生被數字化的干擾電平，且因為加速度傳感器一般僅鑒定在操縱傳感器的情形中的緩慢的手部運動，其總是產生根據圖4a的完整的窗口。在圖3a中的錯誤脈沖35的窗口長度相應地導致例如在200ms的時間段中的多普勒雷達的電平的屏蔽。

由此得出如下，即，由于該屏蔽信號的鑒定不被影響，因為屏蔽時間非常短，且測量精度不被影響。

附圖標記列表

1 振動傳感器

2 外殼

3 多普勒雷達模塊

4 發射天線

5 接收天線

6 皮帶6’,6"

7 縱軸線

8 發射波束

9 接收波束

10 加速度傳感器

11

12 微處理器

13 信號電纜

14 放大器單元

15 放大器單元

16 放大器單元

17 (10的)導線

18 (3的)導線

19

20 模塊

21 計算電路

22 出口

23 模擬線路

24 接口總線

25 數字線路

26 測量裝置

27 顯示器

28 控制器

29 測量值存儲器

30 操作區

31 時間差

32 脈沖幅度1

33 脈沖幅度2

34 開關閾值

35 加速度傳感器的數字輸出脈沖

38 (10的)加速度傳感器38的模擬信號

40 評估模塊

42 位置標記

43 光學定位輔助裝置

44 LED 1

45 LED 2

46 光束1

47 光束2

48 標記點1

49 標記點2

50 覆蓋平面

51 發光標記1

52 發光標記2

53 測量場

54 測量頭

權利要求書(按照條約第19條的修改)

1.帶有多普勒雷達模塊(3)的用于被張緊的傳動皮帶(6,6’,6”)的手持式振動頻率測量的裝置(1)，所述多普勒雷達模塊以發射天線(4)對著所述傳動皮帶(6,6’,6”)的被置于振動中的表面發送發射波束(8)且以接收天線(5)接收且根據所述多普勒原理評估由所述表面所反射的接收波束(9)，其中，在所述振動傳感器(1)中除了所述多普勒雷達模塊(3)之外還額外地布置有加速度傳感器(10)，其信號可利用所述多普勒雷達模塊(3)的信號由此在信號不相容的意義上被抵消，即當所述多普勒雷達的脈沖(35)被識別且同時所述加速度傳感器(10)的脈沖(38)被識別時，所述多普勒雷達的脈沖作為錯誤脈沖(35)被舍棄。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述振動傳感器(1)的外殼(2)中布置有所述加速度傳感器(10)，其信號可經由放大器單元(15)和濾波器電路由所述導線(17)被輸送給微處理器(12)，其在信號不相容的意義上組合所述多普勒雷達的信號與所述加速度傳感器(10)的信號。

3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，用于所述振動傳感器(1)在皮帶(6)的振動表面上的手持式定位的光學定位輔助裝置(43)布置在所述振動傳感器(1)的外殼(2)的底面處。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述光學定位輔助裝置(43)由兩個彼此間隔地布置在所述外殼(2)中的LED(44,45)構成，其相應地產生對著待鑒定的皮帶(6)的表面傾斜向下和向前指向的光束(46,47)。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，相對這些光束(46,47)在中心的標記點(48,49)可與所述兩個LED(44,45)的光束(46,47)一起被投影到所述皮帶(6)的表面上。

6.用于運行帶有多普勒雷達模塊(3)的用于執行被張緊且被激發振動的傳動皮帶(6,6’,6”)的振動頻率測量的手持式裝置的方法，所述多普勒雷達模塊以發射天線(4)對著所述傳動皮帶(6,6’,6”)的被激發振動的表面發送發射波束(8)且以接收天線(5)接收且根據所述多普勒原理評估由所述表面所反射的接收波束(9)，其中，由所述多普勒雷達模塊(3)的模擬電平通過使用開關閾值推導出在時間上彼此偏移的數字脈沖(32,33,35,35a)，其相互的時間間隔(31)是用于彼此相遇的脈沖的時間的量，且由此推導出所述振動的傳動皮帶(6,6’,6”)的頻率，只要由加速度傳感器(10)不產生與所述多普勒雷達模塊(3)的脈沖(32,33,35,35a)中的其中一個一致且因此所述多普勒雷達傳感器的脈沖(32,33,35,35a)因為所述手持式振動傳感器(1)在所述測量期間被短暫移動而被舍棄的電平。

7.根據權利要求6至7中至少一項所述的方法，其特征在于，在6赫茲閾值之下的皮帶側的振動頻率的情形中所述多普勒雷達模塊(3)被關閉且所述皮帶側的振動頻率僅還經由所述加速度傳感器(10)的信號的評估實現，當該加速度傳感器直接機械地與所述皮帶(6)相連接時。

8.根據權利要求6至7中至少一項所述的方法，其特征在于，設置有用于所述振動傳感器(1)在所述皮帶(6)的振動表面上的手持式定位的光學定位輔助裝置(43)。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述光學定位輔助裝置(43)由兩個布置在所述外殼(2)的底面處的LED構成，其相應地將光束(46,47)投影到所述皮帶(6)的表面上，且所述兩個光束(46,47)然后在待鑒定的皮帶的表面處重疊，當在所述外殼(2)的底面處的定位標記(42)與所述皮帶(6)之間的正確距離以手來調整時。