專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)檢測(cè)制冷系統(tǒng)和/或家用電器中機(jī)械波的診斷系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種診斷系統(tǒng)和方法，可使得家用電器、制冷系統(tǒng)和/或 其組件的操作狀況可被即時(shí)或稍后看到。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種由本發(fā) 明的診斷系統(tǒng)和方法診斷的壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
制冷系統(tǒng)通常已被大多數(shù)人們熟知。因此，由于許多情況下這些系 統(tǒng)為人們所需要，開(kāi)發(fā)可操縱、控制或診斷它們操作的方法是有意義的。 但是，在提到一些控制制冷系統(tǒng)的方法的種類(lèi)之前，需要描述制冷系統(tǒng) 的典型的現(xiàn)有技術(shù)的例子及其應(yīng)用。
典型地，制冷系統(tǒng)包括回路，冷卻流體在其中行進(jìn)穿過(guò)一些組件， 在行進(jìn)期間流體的體積被膨脹和壓縮，而其溫度和壓力也上升和下降。 當(dāng)涉及流體時(shí)，觀(guān)察上述量值之間的緊密關(guān)系是重要的。
形成普通制冷系統(tǒng)的組件例如為壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和毛細(xì) 管。壓縮機(jī)正如其名所指，壓縮冷卻流體，增大其壓力及其溫度，使得 流體被抽吸并推動(dòng)在冷卻回路中流動(dòng)。
離開(kāi)壓縮機(jī)后，冷卻流體循環(huán)通過(guò)負(fù)責(zé)降低流體溫度而不降低其壓 力的冷凝器。冷凝器通常為長(zhǎng)導(dǎo)管，該長(zhǎng)導(dǎo)管布置成具有在端部通過(guò)蜿 蜒或彎曲部分相互連接的直線(xiàn)平行部分，形狀大致為"S"形。因此，由 于該冷凝器與環(huán)境接觸，當(dāng)冷卻流體在冷凝器中循環(huán)時(shí)將熱散發(fā)至環(huán)境， 其溫度得以降低。
冷卻流體從冷凝器流向毛細(xì)管，也稱(chēng)為膨脹閥，其功能在于形成對(duì) 流體通過(guò)的阻力，因此導(dǎo)致在冷凝器中的流體和在下一組件中的流體之 間的大壓力差，下一組件為蒸發(fā)器，其中壓力低。因此，由于蒸發(fā)器中 的低壓和毛細(xì)管中的高壓、高流體阻力之間的差，冷卻流體在其流向蒸 發(fā)器時(shí)經(jīng)歷突變，其體積突然膨脹并被插入至低壓環(huán)境中。因此，考慮到溫度、壓力和體積量值之間的緊密關(guān)系，可總結(jié)出如果體積增大且 壓力降低，冷卻流體的溫度也降低，有益于吸收與所述蒸發(fā)器接觸的環(huán)
境熱量。
最后，處于這種膨脹體積、低壓和低溫狀況的冷卻流體從蒸發(fā)器流 向壓縮機(jī)，在壓縮機(jī)中其體積被減小而其壓力和溫度增加，重新開(kāi)始制 冷循環(huán)。 '
以上示例的典型系統(tǒng)可用在家用冰箱、空調(diào)、商用冰箱、產(chǎn)品展示 冰拒以及任何需要被制冷或具有制冷功能的裝置中。
現(xiàn)已描述制冷系統(tǒng)，我們回到怎樣控制、診斷或操縱其操作的問(wèn)題 上來(lái)。在這點(diǎn)上，需要指出的是現(xiàn)有技術(shù)確實(shí)已有一種控制制冷和制熱 系統(tǒng)中溫度的系統(tǒng)和方法，但是并未提供一種診斷故障并因此阻止可在 該系統(tǒng)中發(fā)生的重大故障的系統(tǒng)或方法。
因此，對(duì)于制冷系統(tǒng)的診斷，可公正地說(shuō)，為了所述系統(tǒng)適當(dāng)?shù)毓?作，制冷系統(tǒng)及其組件(風(fēng)扇、抗解凍裝置、切斷閥、壓縮機(jī)等等)需 要不同的穩(wěn)固性特性。但是，這些特性可依據(jù)制冷系統(tǒng)所處的環(huán)境而變，
考慮到每個(gè)環(huán)境都具有隨時(shí)間而變的特定特性，例如濕度、灰塵和通 風(fēng)。此外，其他因素可改變組件的穩(wěn)固性特性，包括使用條件、磨損和 組件老化。即，在使用壽命范圍內(nèi)，組件和任何物理裝置由于環(huán)境或使 用條件而均經(jīng)受磨損和工作能力的改變。
因此，使用條件、磨損和組件老化可引發(fā)這些裝置的故障，其反映 在制冷系統(tǒng)的效率上。這些故障可被分為兩組(i)完全失效；以及(ii) 輕微偏差。
在完全失效情況下，系統(tǒng)的有缺陷元件可表現(xiàn)為不規(guī)貝'j或間歇操作 或者可完全無(wú)效，危害整個(gè)制冷循環(huán)。因此，該量值的故障可帶來(lái)巨大 損失，首先是由于典型制冷回路的元件串聯(lián)布置，即一個(gè)有缺陷裝置可 使得系統(tǒng)運(yùn)作癱瘓。
注意到制冷循環(huán);的i差:由該種故障發(fā)生而導(dǎo)致;損失在一些情:下 是由于故障識(shí)別的緩慢過(guò)程。在此情況下，當(dāng)缺陷未被檢測(cè)出時(shí)，即使 系統(tǒng)仍在工作，該系統(tǒng)將不再正常操作且將使組件過(guò)載，大大降低它們 的使用壽命。在許多情況下，由損壞制冷負(fù)載導(dǎo)致的損失可超過(guò)維護(hù)制 冷系統(tǒng)的成本。另一方面，由于故障容易被誤認(rèn)為是由環(huán)境溫度和/或熱負(fù)載改變導(dǎo) 致的系統(tǒng)能夠出現(xiàn)的變化，因此當(dāng)操作中存在輕微偏差時(shí)，識(shí)別有缺陷 元件的過(guò)程甚至更慢和更困難。因此，當(dāng)這種故障最終被識(shí)別時(shí)，不幸 的是，系統(tǒng)故障的時(shí)間可能已足夠危害 一個(gè)或更多組件或甚至是被制冷 的負(fù)載。除了該復(fù)雜情況之外，在大多數(shù)情況下識(shí)別缺陷的過(guò)程是根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，基于維護(hù)人員的先前經(jīng)驗(yàn)。
此外， 一 些制冷系統(tǒng)故障是由使用者不當(dāng)操作引起的和由該制冷系 統(tǒng)周?chē)娜嘶蛏踔僚c該制冷系統(tǒng)以不當(dāng)方式相互作用的人忽視使用識(shí)別 引起的。
然而，當(dāng)制冷系統(tǒng)的概念外推至用于診斷目的且考慮常用家用電器 時(shí)，同類(lèi)型故障和關(guān)于這些故障識(shí)別的困難也會(huì)發(fā)生。
在本文中，到目前為止，現(xiàn)有技術(shù)尚未公開(kāi)任何這樣的診斷系統(tǒng)或 方法，即該診斷系統(tǒng)或方法能通過(guò)使用檢測(cè)制冷系統(tǒng)或家用電器內(nèi)部量 值以及表示環(huán)境或被制冷負(fù)載的特性的量值兩者的裝置來(lái)檢測(cè)制冷系統(tǒng) 組件或常用家用電器中的故障，在制冷系統(tǒng)的情況下，該系統(tǒng)或方法向 使用者報(bào)警需要預(yù)防性維護(hù)，從而最小化設(shè)備停工期。
由于現(xiàn)有技術(shù)中該差距，現(xiàn)在還沒(méi)有制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)或其他旋轉(zhuǎn) 元件通過(guò)一種能檢測(cè)故障并使用檢測(cè)壓縮機(jī)內(nèi)部和外部量值的裝置的診 斷系統(tǒng)或方法而被診斷，從而向使用者報(bào)警需要預(yù)防性維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一目的在于提供一種診斷方法，其可限定執(zhí)行制 冷系統(tǒng)或家用電器的工作狀況的診斷所需的步驟。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種用于制冷系統(tǒng)或家用電器的診斷系 統(tǒng)，該診斷系統(tǒng)能檢測(cè)與每一個(gè)被監(jiān)測(cè)組件相關(guān)的特定故障。最后，本 發(fā)明的第三目的在于提供一種制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)的診斷由之前 段落中引用的診斷系統(tǒng)和/或診斷方法限定。
本發(fā)明的第 一 目的通過(guò) 一 種用于制冷系統(tǒng)或家用電器的診斷方法來(lái)
實(shí)現(xiàn)，該診斷方法包括步驟
(i) 檢測(cè)信號(hào)，其中，來(lái)自于制冷系統(tǒng)和靠近該系統(tǒng)或電器的 環(huán)境的振動(dòng)機(jī)械波信號(hào)或聲壓信號(hào)被檢測(cè)；
(ii) 生成步驟(i)中檢測(cè)到的振動(dòng)參數(shù)的頻鐠特征(spectralsignature );
(iii) 評(píng)估該制冷系統(tǒng)或家用電器的組件的操作狀況其中，在 步驟(ii)中生成的頻譜特征與涉及該制冷系統(tǒng)或家用電 器的正常操作狀況的頻譜特征相比較；
(iv) 更新記錄在步驟(iii)中被評(píng)估的制冷系統(tǒng)或家用電器 的組件的操作狀況被寄存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；以及
(v) 操作狀況報(bào)警/發(fā)信號(hào)其中，在步驟(iii)中被評(píng)估的操 作狀況制成可視的。
本發(fā)明的第二目的通過(guò)一種用于制冷系統(tǒng)或常用家用電器的診斷系 統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)至少包括
-傳感器，所述傳感器可檢測(cè)作為整體的制冷系統(tǒng)組件及其周?chē)h(huán)境 或者家用電器及其周?chē)h(huán)境的機(jī)械振動(dòng)或聲壓波；以及
-數(shù)字處理單元，所述數(shù)字處理單元接收由傳感器獲得的參數(shù)并可識(shí) 別從傳感器接收到的信號(hào)的頻譜模式。
診斷系統(tǒng)通過(guò)比較識(shí)別出的頻語(yǔ)模式與之前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的 頻譜模式來(lái)確定操作狀況。
本發(fā)明的第三目的通過(guò)制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該壓縮機(jī)的診斷使 用第 一和第二目的的診斷系統(tǒng)和/或方法來(lái)做出。


以下將基于附圖所示實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。附圖顯示 圖l -依照本發(fā)明的診斷系統(tǒng)的示意圖，包括優(yōu)選實(shí)施方式和可選實(shí) 施方式；以及
圖2 -依照本發(fā)明的診斷方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在開(kāi)始描述系統(tǒng)及其方法自身之前，首先要描述本發(fā)明主題所涉及 的各種概念和特征，分為以下主題。 制冷系統(tǒng)和家用電器
操作狀況由本發(fā)明的方法和系統(tǒng)診斷的制冷系統(tǒng)可用于不同制冷目 的，例如商用冰箱、家用冰箱、冰拒、空調(diào)等等。本發(fā)明的方法和系 統(tǒng)也可用于所示例之外的其他可能用途。優(yōu)選地和概念上地，要被診斷的制冷系統(tǒng)限定為包括基本制冷元件
的系統(tǒng)，也就是壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置和蒸發(fā)器，且它們的操作
同現(xiàn)有技術(shù)。
此外，本發(fā)明在其診斷系統(tǒng)和方法中也考慮了診斷家用電器而不僅 僅是制冷系統(tǒng)的操作狀況的可能性。家用電器可以是可被本發(fā)明的診斷 方法和/或診斷系統(tǒng)所診斷的現(xiàn)有技術(shù)所知的任何電器。
量值和傳感器
為了本發(fā)明的診斷系統(tǒng)和方法的操作，需要測(cè)量 一 些量值。 因此，在制冷系統(tǒng)或家用電器中所涉及的一些物理量值當(dāng)中，優(yōu)選
將用在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中的那些量值可被分為兩組，也就是
(i) 制冷系統(tǒng)的組件或作為整體的該制冷系統(tǒng)和/或家用電 器以及制冷系統(tǒng)和/或家用電器的周?chē)h(huán)境的機(jī)械波信 號(hào)或聲壓波；以及
(ii) 制冷系統(tǒng)和被制冷的環(huán)境的參數(shù)，或家用電器的參數(shù)。 如下所述，第一組在確定系統(tǒng)的操作狀況時(shí)更重要，而第二組用于
增強(qiáng)或確認(rèn)基于第一組所作的分析。
更具體地，組(i)的量值為制冷系統(tǒng)和/或家用電器的組件的機(jī)械振 動(dòng)，而振動(dòng)是由組件與至少 一個(gè)壓縮機(jī)或其他可并入制冷系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)元 件相關(guān)聯(lián)的事實(shí)引起的。該組進(jìn)一步包括由制冷系統(tǒng)和/或家用電器周?chē)?環(huán)境中人運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。
組(ii)的量值優(yōu)選為但不限于下列量值外部溫度；在制冷系統(tǒng)的 情況下，被制冷的環(huán)境的溫度；制冷系統(tǒng)和/或家用電器的組件的電壓和 電流。
因此，由于需要測(cè)量上述量值，需要多個(gè)傳感器以檢測(cè)所有這些參 數(shù)，使得本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可基于收集的數(shù)據(jù)診斷制冷系統(tǒng)。
因此，至少一個(gè)傳感器2或多個(gè)傳感器2負(fù)責(zé)檢測(cè)組(i)的量值，即， 負(fù)責(zé)^^測(cè)制冷系統(tǒng)組件、作為整體的制冷系統(tǒng)和/或家用電器的機(jī)械波信 號(hào)(也可被稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)或聲壓波)，傳感器2優(yōu)選包括加速度計(jì)、擴(kuò) 音器或音頻傳感器，該擴(kuò)音器或音頻傳感器能檢測(cè)組件的前面提及的機(jī) 械振動(dòng)或聲壓波，或甚至能檢測(cè)由在制冷系統(tǒng)和/或家用電器周?chē)h(huán)境中 流通或存在的人產(chǎn)生的噪聲。但是，可使用所述優(yōu)選實(shí)施方式的任意組 合，即，加速度計(jì)、擴(kuò)音器或音頻傳感器可單獨(dú)使用，或者加速度計(jì)可與一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)音器一起使用、或者擴(kuò)音器可與一個(gè)或多個(gè)音頻傳感器 一起使用等等。因此，這些傳感器的組合顯然并不是本發(fā)明范圍的限制因素。
多個(gè)負(fù)責(zé)檢測(cè)組(ii)量值的第二傳感器3優(yōu)選包括至少一個(gè)測(cè)量 制冷系統(tǒng)(如果可適用的話(huà)，和家用電器)的內(nèi)部溫度的溫度傳感器； 至少一個(gè)測(cè)量制冷系統(tǒng)和/或家用電器外部的溫度的溫度傳感器；以及電 壓和電流傳感器。
優(yōu)選地，所述多個(gè)第 一傳感器2包括至少一個(gè)檢測(cè)在制冷系統(tǒng)和/或 家用電器周?chē)h(huán)境中人移動(dòng)的擴(kuò)音器以及檢測(cè)制冷系統(tǒng)和/或家用電器的 機(jī)械振動(dòng)或壓力波的擴(kuò)音器。
這些多個(gè)第一和第二傳感器2、 3，可依據(jù)要檢測(cè)的量值而放置在制 冷系統(tǒng)和/或家用電器的不同位置中。在這方面，對(duì)于所述多個(gè)第一傳感 器2，檢測(cè)制冷系統(tǒng)和/或家用電器周?chē)h(huán)境中人的存在的擴(kuò)音器，例如應(yīng) 置于可檢測(cè)表示附近有人存在和流通的噪聲信號(hào)的位置中。以與商用水 箱(通常用在超級(jí)市場(chǎng)并也用于陳列貨物)相關(guān)聯(lián)的制冷系統(tǒng)為例，討 論中的所述擴(kuò)音器可放置在冰箱的前部，因?yàn)檫@是最可能接近人的位置。
在制冷系統(tǒng)的情況下，外部溫度傳感器通常優(yōu)選地放置在制冷系統(tǒng) 的外部中，而內(nèi)部溫度傳感器放置在可檢測(cè)被制冷的負(fù)載區(qū)域中的溫度 的位置中。此外，對(duì)于所述多個(gè)第二傳感器3，電壓和電流傳感器需要放 置在靠近組件的位置，由此可產(chǎn)生診斷的完善或確認(rèn)，如下所述。 頻譜特征
本發(fā)明的診斷系統(tǒng)和方法使用頻i普特征，使得制冷系統(tǒng)的操作狀況 可被確定而使用者或負(fù)責(zé)維護(hù)的人員可得到報(bào)警。
化，換言之，頻譜特征等于振工動(dòng)元件(電機(jī):壓縮機(jī)等^)的頻率譜線(xiàn)。
在本發(fā)明的情況下，頻譜特征優(yōu)選由所述多個(gè)第一傳感器2生成，這些第 一傳感器2意圖檢測(cè)制冷系統(tǒng)和/或家用電器的機(jī)械振動(dòng)或聲壓波，也意圖 檢測(cè)制冷系統(tǒng)和/或家用電器周?chē)h(huán)境的噪音，即頻鐠特征由機(jī)械波信號(hào) (振動(dòng)和聲音)生成。因此，所討論的量值首先由它們各自的傳感器檢 測(cè)，然后在應(yīng)用特定算法之后生成頻率譜線(xiàn)，即頻譜特征。優(yōu)選地，該 特定算法為傅立葉變換(FFT)型。
因此，考慮到處在正常操作狀況的制冷系統(tǒng)的組件以確定頻率振動(dòng)且具有確定振幅(二者均通過(guò)其頻譜特征識(shí)別)，操作中即使最小的振 動(dòng)都將改變?cè)摻M件通常的頻率和振幅并且該組件將開(kāi)始以其他頻率和振 幅而振蕩，即處于異常操作狀況。
如果我們以電機(jī)或甚至壓縮機(jī)為例，這可被觀(guān)察到。在此情況下， 當(dāng)壓縮機(jī)在正常操作狀況下振動(dòng)時(shí)，其可產(chǎn)生特定頻率和振幅的能聽(tīng)到 的噪聲，但是當(dāng)電機(jī)例如發(fā)生故障時(shí)噪聲的聲音改變。換言之，如果聲 音由一系列頻率和與所述頻率相關(guān)的振幅構(gòu)成，由于振蕩頻率和相關(guān)振 幅已改變，因此該故障電機(jī)的改變的聲音自動(dòng)指示出其正常操作狀況的 改變。
基于該原因，操作狀況的改變可通過(guò)將正常操作狀況下獲得的頻譜
特征與從最近檢測(cè)到的振動(dòng)生成的頻譜特征進(jìn)行比較來(lái)^r測(cè)。因此，與 所述多個(gè)第一傳感器2相關(guān)聯(lián)的作為整體的系統(tǒng)和/或家用電器或其組件 的操作狀況被適時(shí)地監(jiān)測(cè)。
類(lèi)似地，在檢測(cè)制冷系統(tǒng)和/或家用電器周?chē)h(huán)境中的人的情況中， 測(cè)得的噪聲被轉(zhuǎn)換到頻域，從而使得與人數(shù)量相關(guān)的噪聲的頻率模式生 成，當(dāng)該模式改變時(shí)，通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)狀況的頻i普特征與最近從測(cè)得聲音 的機(jī)械振動(dòng)生成的頻譜特征能獲得行為變化的清晰讀數(shù)。 操作模式
對(duì)于要確認(rèn)的系統(tǒng)診斷，如上所述，系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻譜特征需要與從 當(dāng)前操作狀況生成的頻譜特征進(jìn)行比較。為此，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)依
賴(lài)于存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)頻譜特征。應(yīng)進(jìn)一步指出的是，本發(fā)明的系 統(tǒng)和方法可使用與操作狀況相關(guān)的頻鐠特征范圍或間隔來(lái)做出診斷。在 這種情況下，將會(huì)在生成的特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的特征范圍之間做比較。 此外，上述數(shù)據(jù)庫(kù)有可能具有一系列標(biāo)準(zhǔn)值，用于將不生成頻譜特征的 參數(shù)(也就是電流、電壓和溫度)，即非振動(dòng)信號(hào)。因此，可在例如
得的診斷結(jié)果:'本發(fā)明的系統(tǒng)和方法:$慮了為 一個(gè)以上振動(dòng)方式存儲(chǔ)
操作模式的可能性。概念上，振動(dòng)方式為系統(tǒng)和/或其組件振動(dòng)的水平， 即組件一皮i殳定在此振蕩的水平。例如，i殳定工作在0或3600rpm的壓縮機(jī) 包括兩個(gè)振動(dòng)方式，也就是0和3600rpm。另一方面，可變速壓縮機(jī)由 于其旋轉(zhuǎn)的可變性可包括多種多樣的振動(dòng)方式。
因此，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于組件或系統(tǒng)具有的每個(gè)振動(dòng)方式的頻譜特征和操作狀況模式，即，每個(gè)操作方式對(duì)于給定的相關(guān)操作狀況生成特 定的頻譜特征。
在此情況下，將僅在限定同 一振動(dòng)方式或與該同 一振動(dòng)方式相關(guān)的
特征之間做比較，即，如果生成的特征是基于3600rpm下振動(dòng)的讀數(shù)，該 生成的特征將與相同旋轉(zhuǎn)的操作狀況的標(biāo)準(zhǔn)頻譜特征做比較。
優(yōu)選地，制冷系統(tǒng)的組件具有至少兩個(gè)揭:作方式，并且如果可適用 的話(huà)，可具有兩個(gè)以上的操作方式，可變速壓縮機(jī)的情況就是如此。 使用記錄
當(dāng)診斷系統(tǒng)和方法檢測(cè)通過(guò)多個(gè)第 一和第二傳感器獲得的參數(shù)和振 動(dòng)時(shí)，與這些連續(xù)讀數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在前述的數(shù)據(jù)庫(kù)中。這些數(shù)據(jù) 包括讀數(shù)的日期和時(shí)間，正被檢查的組件及其相應(yīng)的操作狀況，從而使 得使用記錄被創(chuàng)建。
該使用記錄包括每個(gè)測(cè)量的數(shù)據(jù)，從而使得有可能跟蹤系統(tǒng)和/或家 用電器及其組件隨時(shí)間的操作狀況。因此，萬(wàn)一制冷系統(tǒng)和/或家用電器 遭遇輕微偏差型的故障，所述故障將容易被檢測(cè)，因?yàn)槭褂谜呋蜇?fù)責(zé)維
護(hù)的人員將經(jīng)常注意到系統(tǒng)在其操作行為上呈現(xiàn)出輕微變化，因此排除 了把輕微偏差誤認(rèn)為是由于環(huán)境變化導(dǎo)致的操作狀況的微小變化的可能性。
實(shí)際上，當(dāng)分析使用記錄時(shí)可消除該混淆，因?yàn)橹评湎到y(tǒng)和/或家用 電器的物理量值的行為趨向于適應(yīng)環(huán)境變化(例如溫度變化)并在一段 短時(shí)間后回到平衡，而在失效故障的情形下，它們趨向于在一段更長(zhǎng)時(shí) 間內(nèi)保持在非正常操作狀況的操作狀況。 報(bào)警和發(fā)信號(hào)
比較完頻譜特征(以及如果可適用的話(huà)，其他不會(huì)生成頻譜特征的 量值)之后，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法需要能向使用者或負(fù)責(zé)維護(hù)的人員報(bào) 警可能的故障。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法具有報(bào)警界面6，如其名所示， 給使用者關(guān)于系統(tǒng)偏離正常操作狀況的早期警告。
優(yōu)選地，報(bào)警界面6包括至少一個(gè)連接有便攜式讀取裝置的顯示器和 /或終端，因此使得操作狀況可以看到。
因此，使用周期地診斷制冷系統(tǒng)和/或家用電器的操作狀況并通知使 用者這些狀況的本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，可很容易地阻止對(duì)它們相應(yīng)組件 的損壞。診斷系統(tǒng)
既然已描述了診斷系統(tǒng)的組件和 一 些特性，也應(yīng)描述形成所述系統(tǒng)
的元件之間的相互作用。因此，從圖1可看到，本發(fā)明的診斷系統(tǒng)l包括 多個(gè)第一傳感器2，多個(gè)第二傳感器3，數(shù)字處理單元4，至少一個(gè)存儲(chǔ)器 單元5以及報(bào)警界面6。應(yīng)指出的是，考慮到所述多個(gè)第二傳感器3對(duì)于本 發(fā)明的實(shí)現(xiàn)而言是可選的，因此，圖l圖示了本發(fā)明的診斷系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí) 施方式，結(jié)合了可選實(shí)施方式。
如前所述，所述多個(gè)第 一傳感器24全測(cè)與制冷系統(tǒng)內(nèi)部和外部的機(jī)械 振動(dòng)相關(guān)的量值，收集關(guān)于人員移動(dòng)和制冷系統(tǒng)振蕩的參數(shù)。
在這診斷系統(tǒng)的可選實(shí)施方式中，所述多個(gè)第二傳感器3檢測(cè)將支持 和完善基于機(jī)械振動(dòng)獲得的診斷結(jié)論的量值。
由所述多個(gè)第 一和第二傳感器2 、 3檢測(cè)到的量值將被傳輸至負(fù)責(zé)將 信息讀數(shù)轉(zhuǎn)換為參數(shù)以便獲得診斷的數(shù)字處理單元4。傳感器和所述數(shù)字 處理單元4之間的聯(lián)系可通過(guò)電線(xiàn)和電纜建立，或者如果設(shè)計(jì)者和本領(lǐng)域 技術(shù)人員偏好，可通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)建立，且重要的是要指出數(shù)據(jù)傳輸裝置 不是限定本發(fā)明范圍的因素，因此可使用其他裝置、形式和方法。
存儲(chǔ)器單元5與數(shù)字處理單元4相連，存儲(chǔ)器單元5在這數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ) 制冷系統(tǒng)和/或家用電器的標(biāo)準(zhǔn)頻譜特征和預(yù)先限定的參數(shù)值以及使用記 錄(從多個(gè)第一和第二傳感器獲得的數(shù)據(jù)的記錄)。這存儲(chǔ)器單元5優(yōu)選 地為非易失型，例如EPROM、 EEPROM、 FLASH等等。
因此，對(duì)于要做出的制冷系統(tǒng)診斷，數(shù)字處理單元4被設(shè)為生成從所 述多個(gè)第一傳感器2獲得的參數(shù)的頻譜特征，即，從從至少一個(gè)傳感器收 到的信號(hào)中識(shí)別頻譜參數(shù)，以將生成的特征與標(biāo)準(zhǔn)頻譜特征進(jìn)行比較并 在存儲(chǔ)器單元5數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入使用記錄。
通過(guò)在最近生成的頻譜特征與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)于正常操作狀況 的那些頻譜特征之間的比較，可立即檢測(cè)出制冷系統(tǒng)是否具有完全失效 型的故障，例如如果組件完全無(wú)效時(shí)。
另一方面，萬(wàn)一制冷系統(tǒng)的組件表現(xiàn)出間歇工作行為，當(dāng)使用記錄 制成可看時(shí)，其將指示該故障，因?yàn)橄到y(tǒng)或一個(gè)或多個(gè)組件隨時(shí)間的活 動(dòng)的不規(guī)則已被識(shí)別。同理適用于操作狀況中的輕微偏差，如已討論的。
可選實(shí)施方式中，除了通過(guò)比較頻鐠特征做出的診斷之外，本發(fā)明 的診斷系統(tǒng)考慮了其他可輔助確定操作狀況的量值的可能性，且所述輔助工作作為確認(rèn)目的的補(bǔ)充信息。例如，萬(wàn)一組件被發(fā)現(xiàn)處于完全無(wú)效
的狀況，可使用電流、電壓、溫度或其他不生成頻i普特征的量值以驗(yàn)證 和確認(rèn)組件是否確實(shí)無(wú)效。實(shí)際上，被讀取但不會(huì)生成頻譜特征的量值 基于存儲(chǔ)器單元5中存儲(chǔ)的預(yù)定值而解譯或不解譯。
應(yīng)進(jìn)一步指出的是，這數(shù)字處理單元4與報(bào)警界面6相連，使得與制 冷系統(tǒng)的操作狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)制成獲得后通過(guò)所述界面6立即就可看到。
診斷方法
更具體地，本發(fā)明的診斷系統(tǒng)通過(guò)診斷方法來(lái)向使用者提供關(guān)于制 冷系統(tǒng)和/或家用電器的信息，該診斷方法通過(guò)其步驟判別診斷系統(tǒng)執(zhí)行 的動(dòng)作。
步驟(i)信號(hào)檢測(cè)
依照這方法，其流程示在圖2中，第一步為信號(hào)檢測(cè)，包括檢測(cè) 來(lái)自制冷系統(tǒng)和/或家用電器的機(jī)械波信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)或聲壓信號(hào)?？蛇x 實(shí)施方式中，該步驟可包括檢測(cè)與系統(tǒng)和/或家用電器參數(shù)相關(guān)的非振動(dòng)信號(hào)。
物理上，所述機(jī)械波信號(hào)對(duì)應(yīng)于通過(guò)空氣或制冷系統(tǒng)和/或家用電器 的結(jié)構(gòu)傳播的機(jī)械波，即，它們包括與制冷系統(tǒng)周?chē)h(huán)境中的人產(chǎn)生的 噪聲相關(guān)的信號(hào)以及與系統(tǒng)及其組件的機(jī)械振動(dòng)相關(guān)的信號(hào)。進(jìn)而，非 振動(dòng)信號(hào)對(duì)應(yīng)于測(cè)量到的以診斷制冷系統(tǒng)的不與機(jī)械振蕩相關(guān)的參數(shù)， 例如溫度、電壓和電流，涉及作為整體的制冷系統(tǒng)涉或其一個(gè)或多個(gè)組 件。
步驟(i)與診斷系統(tǒng)之間的關(guān)系
信號(hào)檢測(cè)步驟由多個(gè)第一和第二傳感器2、 3執(zhí)行。機(jī)械波信號(hào)由多 個(gè)第一傳感器2檢測(cè)，非振動(dòng)信號(hào)由多個(gè)第二傳感器3檢測(cè)。檢測(cè)之后， 如前所述，這些信號(hào)立即一皮傳輸至數(shù)字處理單元4。
步驟(ii)-生成頻譜特征
數(shù)據(jù)檢測(cè)之后，依照本發(fā)明的診斷方法包括生成機(jī)械波信號(hào)的頻譜 特征的步驟。在這步驟中，與診斷系統(tǒng)中發(fā)生的相似，檢測(cè)到的信號(hào)被 轉(zhuǎn)換成頻域以便然后生成其頻譜特征。
步驟(ii)與診斷系統(tǒng)之間的關(guān)系
這方法的第二步驟的頻語(yǔ)特征在診斷系統(tǒng)的數(shù)字處理單元4中通過(guò) 快速傅立葉變換(FFT)型的算法生成。歩驟(iii )-評(píng)估操作狀況
一旦獲得檢測(cè)到的機(jī)械波信號(hào)的頻譜特征，該方法對(duì)制冷系統(tǒng)和/或
家用電器的組件的操作狀況做出評(píng)估，即，將步驟(ii)中生成的頻譜特
征與對(duì)應(yīng)于制冷系統(tǒng)和/或家用電器的正常操作狀況的標(biāo)準(zhǔn)頻譜特征進(jìn)行 比較。這信息將足以確定系統(tǒng)是否正常操作。但是，為了增加本發(fā)明方
法提供的診斷的可靠性，這步驟(ii)進(jìn)一步包括非振動(dòng)信號(hào)所代表的值 的解譯。因此，關(guān)于振動(dòng)信號(hào)的結(jié)論將被驗(yàn)證、增強(qiáng)并保證提供的診斷
的可靠性。
與診斷系統(tǒng)中發(fā)生的相似，這解譯可基于預(yù)定值通過(guò)比較來(lái)做出或
不做出。
萬(wàn)一 系統(tǒng)具有不同振動(dòng)方式，生成的頻譜特征將與涉及檢測(cè)到的振 動(dòng)方式的標(biāo)準(zhǔn)頻譜特征做比較，因此保證獲得對(duì)相同振動(dòng)方式的診斷。 歩驟(iii)與診斷系統(tǒng)之間的關(guān)系
操作狀況的評(píng)估在數(shù)字處理單元4中通過(guò)比較生成的頻譜特征與之前 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元5數(shù)據(jù)庫(kù)中的與正常操作狀況相關(guān)的頻譜特征而做出。 此外，數(shù)字處理單元4進(jìn)一步驗(yàn)證與非振動(dòng)信號(hào)相關(guān)的參數(shù)的內(nèi)聚性，基 于預(yù)定值或之前建立的設(shè)定而解譯。因此，由頻譜特征產(chǎn)生的診斷由非 振動(dòng)量值確i^。
步驟(iv )-記錄更新
一旦已識(shí)別和確認(rèn)組件以及結(jié)果作為整體的系統(tǒng)和/或家用電器的操 作狀況，該方法行進(jìn)到步驟(iv),該步驟包括更新使用記錄，即步驟(iii) 中評(píng)估的制冷系統(tǒng)組件的操作狀況以及步驟(i)中獲得的非振動(dòng)信號(hào)的 值被寄存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
因此，隨著使用記錄的創(chuàng)建，跟蹤制冷系統(tǒng)和/或家用電器操作狀況 隨時(shí)間的變化是可能的。因此，如果組件的頻率和振幅保持改變的時(shí)間 段超出它們適應(yīng)環(huán)境變化所需的時(shí)間，可斷定或證實(shí)系統(tǒng)中存在故障。
步驟(iv)與診斷系統(tǒng)之間的關(guān)系
步驟(iv )中由數(shù)字處理單元4生成的記錄存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元5數(shù)據(jù)庫(kù)中。
步驟(v)-操作狀況報(bào)警/發(fā)信號(hào)
一旦記錄已更新，使用者或負(fù)責(zé)維護(hù)的人員需要被通知操作狀況， 使得萬(wàn)一發(fā)生任何異常，可采取恰當(dāng)?shù)拇胧┮越鉀Q該問(wèn)題。因此，步驟(iii )中獲得的操作狀況制成可視的。 歩驟(V)與診斷系統(tǒng)之間的關(guān)系
診斷系統(tǒng)的操作狀況報(bào)警和發(fā)信號(hào)步驟由報(bào)警界面6執(zhí)行，如前所 述，報(bào)警界面6可為連接有便攜式讀取裝置的顯示器或終端。 壓縮^/L
在診斷系統(tǒng)和方法之外，本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種壓縮機(jī)，其作為制
冷系統(tǒng)的組件，其i貪斷通過(guò)依照本發(fā)明的"^斷系統(tǒng)和方法而^^皮確定。
該壓縮機(jī)可為能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的診斷系統(tǒng)和方法的任何常^見(jiàn)壓縮機(jī)。
已描述優(yōu)選實(shí)施方式的例子，應(yīng)理解的是本發(fā)明的范圍包括其他可 能的改變并僅受限于后附的權(quán)利要求的內(nèi)容，在此包括可能的等同物。
權(quán)利要求
1.一種診斷方法，用于制冷系統(tǒng)或家用電器，其特征在于包括步驟(i)檢測(cè)信號(hào)該步驟包括檢測(cè)所述制冷系統(tǒng)的和靠近該系統(tǒng)或家用電器的環(huán)境的機(jī)械波信號(hào)；(ii)生成在步驟(i)中檢測(cè)到的振動(dòng)參數(shù)的頻譜特征；(iii)評(píng)估所述制冷系統(tǒng)或家用電器的組件的操作狀況其中，將步驟(ii)中生成的所述頻譜特征和與所述制冷系統(tǒng)或家用電器的正常操作狀況相關(guān)的頻譜特征進(jìn)行比較。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷方法，其中，步驟(iii)中評(píng)估的所述 制冷系統(tǒng)或家用電器的組件的操作狀況被寄存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的診斷方法，其中，步驟(iii)中獲得的所 述操作狀況通過(guò)報(bào)警界面制成可視的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的診斷方法，其特征在于，所述機(jī)械波包括 所述系統(tǒng)的組件的機(jī)械振蕩、作為整體的制冷系統(tǒng)的機(jī)械振蕩、所述家 用電器的機(jī)械振蕩，或所述制冷系統(tǒng)或家用電器周?chē)h(huán)境的機(jī)械振蕩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的診斷方法，其特征在于，對(duì)于所述制冷系 統(tǒng)或家用電器的機(jī)械波信號(hào)的不同振動(dòng)模式，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)多個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)操 作狀況相關(guān)的頻語(yǔ)特征。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的診斷方法，其特征在于，在步驟(iii) 中，產(chǎn)自振動(dòng)模式的所述頻譜特征與多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)操作狀況的頻譜特征做比 較，所述標(biāo)準(zhǔn)特征和與生成的頻譜特征相同的振蕩模式相關(guān)。
7. —種診斷系統(tǒng)，用于制冷系統(tǒng)或常用家用電器，其特征在于包括 至少一個(gè)傳感器(2),所述至少一個(gè)傳感器能檢測(cè)作為整體的所述制冷系統(tǒng)的組件及其周?chē)h(huán)境的機(jī)械波信號(hào)，或檢測(cè)所述家用電器及其 周?chē)h(huán)境的機(jī)械波信號(hào)；以及數(shù)字處理單元(4),所述數(shù)字處理單元接收由所述傳感器(2)獲 得的參數(shù)并能從所述傳感器接受的信號(hào)中識(shí)別出頻鐠模式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字處理單 元(4)通過(guò)將所述信號(hào)的頻譜模式與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元(5)中的預(yù)設(shè) 模式進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別所述系統(tǒng)的當(dāng)前操作狀況。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字處理單 元(4)存儲(chǔ)所述系統(tǒng)的操作狀況的記錄并識(shí)別其隨時(shí)間的行為模式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器(2) 包括加速度計(jì)、擴(kuò)音器和音頻傳感器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的診斷系統(tǒng)，其特征在于，報(bào)警界面(6) 包括用于連接讀取裝置的至少一個(gè)顯示器或終端。
12. —種制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)，其特征在于，通過(guò)權(quán)利要求1至6所述的 診斷方法來(lái)進(jìn)行所述壓縮才幾的診斷。
13. —種制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)，其特征在于通過(guò)權(quán)利要求7至11所述的診 斷系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行所述壓縮機(jī)的診斷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制冷系統(tǒng)和/或家用電器的診斷系統(tǒng)和方法，基于多個(gè)檢測(cè)到的物理量值來(lái)確定并通知所述制冷系統(tǒng)和/或其組件的操作狀況。基本上，這些量值分為兩組，也就是(i)將生成頻譜特征的量值(與機(jī)械振動(dòng)相關(guān)的量值)；以及(ii)將不會(huì)生成頻譜特征的量值。頻譜特征與標(biāo)準(zhǔn)特征做比較，基于這比較而提供診斷。操作狀況被診斷后，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)操作的記錄被更新。操作狀況制成可視的，并基于可視的記錄可確定制冷系統(tǒng)和/或家用電器及其組件是否有故障。本申請(qǐng)進(jìn)一步描述了一種可使用依照本發(fā)明的診斷方法和系統(tǒng)而確定其診斷的壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F25B49/00GK101680693SQ200880018127
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者M·G·施沃茨 申請(qǐng)人:惠而浦股份公司