JPH05264335A - 回転次数比分析方法および装置 - Google Patents
回転次数比分析方法および装置Info
- Publication number
- JPH05264335A JPH05264335A JP6321292A JP6321292A JPH05264335A JP H05264335 A JPH05264335 A JP H05264335A JP 6321292 A JP6321292 A JP 6321292A JP 6321292 A JP6321292 A JP 6321292A JP H05264335 A JPH05264335 A JP H05264335A
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- Japan
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は回転機器の振動騒音を簡単に分
析する方法及び分析装置を提供することにある。 【構成】被測定物1の振動または騒音を4,5により検
出し、1チャンネルのA/Dコンバータ12に送る。1
2では発振器13からのクロック信号により信号がサン
プリングされ、ディジタル信号となって1チャンネルの
フーリエ変換器14に送られる。フーリエ変換された結
果から真の周波数と真の振幅を推定し、それをもとに回
転次数と振幅の関係図,キャンベル線図などを求める。 【効果】小型で、回転継ぎ手を取り付けにくい回転機器
の振動,騒音の分析が容易に出来るので、対策も早期に
行うことが出来、低振動,低騒音の回転機器を提供する
ことが出来る。
析する方法及び分析装置を提供することにある。 【構成】被測定物1の振動または騒音を4,5により検
出し、1チャンネルのA/Dコンバータ12に送る。1
2では発振器13からのクロック信号により信号がサン
プリングされ、ディジタル信号となって1チャンネルの
フーリエ変換器14に送られる。フーリエ変換された結
果から真の周波数と真の振幅を推定し、それをもとに回
転次数と振幅の関係図,キャンベル線図などを求める。 【効果】小型で、回転継ぎ手を取り付けにくい回転機器
の振動,騒音の分析が容易に出来るので、対策も早期に
行うことが出来、低振動,低騒音の回転機器を提供する
ことが出来る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回転機の回転に起因する
振動の分析方法及び装置に関わり、特に小型で高速の回
転機の回転次数比分析方法及び装置に関する。
振動の分析方法及び装置に関わり、特に小型で高速の回
転機の回転次数比分析方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】回転機の振動,騒音の分析には回転周波
数を基準にした回転次数比分析方法が用いられている。
回転次数比分析は蒸気タービンブレードの振動解析,自
動車エンジンの振動解析等で有名であり、回転器の振動
解析には極めて有用な方法である。図3にアナログ方式
の従来の回転次数比分析の方法を示す。この方法では被
測定物1の回転の周波数を検出するための回転パルス発
生器2が必要で回転軸に継ぎ手3を設け、回転パルス発
生器2に接続して回転パルスを取り出すことになる。振
動は振動ピックアップ4,騒音の場合はマイクロホン5
で取り出し、トラッキングフィルター6に送られる。一
方、回転パルス発生器2からの回転パルスは周波数−電
圧変換器7により回転周波数に比例した直流電圧に変え
られ、トラッキングフィルター6の通過周波数を決定す
る。これにより、常に回転周波数の振動または騒音を取
り出すことが出来る。回転周波数の2倍,3倍などの周
波数についても周波数−電圧変換器7の出力電圧を2
倍,3倍にすることにより分析が行われる。分析した結
果はXYレコーダーに回転次数−振動または騒音特性,
キャンベル線図などの形で表示される。
数を基準にした回転次数比分析方法が用いられている。
回転次数比分析は蒸気タービンブレードの振動解析,自
動車エンジンの振動解析等で有名であり、回転器の振動
解析には極めて有用な方法である。図3にアナログ方式
の従来の回転次数比分析の方法を示す。この方法では被
測定物1の回転の周波数を検出するための回転パルス発
生器2が必要で回転軸に継ぎ手3を設け、回転パルス発
生器2に接続して回転パルスを取り出すことになる。振
動は振動ピックアップ4,騒音の場合はマイクロホン5
で取り出し、トラッキングフィルター6に送られる。一
方、回転パルス発生器2からの回転パルスは周波数−電
圧変換器7により回転周波数に比例した直流電圧に変え
られ、トラッキングフィルター6の通過周波数を決定す
る。これにより、常に回転周波数の振動または騒音を取
り出すことが出来る。回転周波数の2倍,3倍などの周
波数についても周波数−電圧変換器7の出力電圧を2
倍,3倍にすることにより分析が行われる。分析した結
果はXYレコーダーに回転次数−振動または騒音特性,
キャンベル線図などの形で表示される。
【0003】図4にディジタル方式の従来の回転次数比
分析方法を示す。この方法では被測定物1の回転の周波
数を検出するための回転パルス発生器2が必要で回転軸
に継ぎ手3を設け、回転パルス発生器2に接続して回転
パルスを取り出すことになる。振動は振動ピックアップ
4,騒音の場合はマイクロホン5で取り出し、2チャン
ネルのA/Dコンバーター9の片方のチャンネルに送ら
れる。一方、回転パルス発生器2からの回転パルスは周
波数−電圧変換器10により回転周波数に比例した直流
電圧に変えられ、A/Dコンバータ9のもう一つのチャ
ンネルに送られる。さらに10では回転パルスから1回
転あたり2のn乗個のパルスを作り、A/Dコンバータ
9のサンプリング周波数として用いる。A/D変換され
た信号はフーリエ変換器11に送られ、フーリエ変換さ
れ、周波数領域の信号となる。この信号がXYレコーダ
8に送られ、回転次数−振動または騒音特性,キャンベ
ル線図などの形で表示される。1回転あたり2のn乗個
のパルスが必要なのはフーリエ変換が2の整数乗のデー
タ数を必要とすること、および洩れ(leakage)を発生
させないためである。
分析方法を示す。この方法では被測定物1の回転の周波
数を検出するための回転パルス発生器2が必要で回転軸
に継ぎ手3を設け、回転パルス発生器2に接続して回転
パルスを取り出すことになる。振動は振動ピックアップ
4,騒音の場合はマイクロホン5で取り出し、2チャン
ネルのA/Dコンバーター9の片方のチャンネルに送ら
れる。一方、回転パルス発生器2からの回転パルスは周
波数−電圧変換器10により回転周波数に比例した直流
電圧に変えられ、A/Dコンバータ9のもう一つのチャ
ンネルに送られる。さらに10では回転パルスから1回
転あたり2のn乗個のパルスを作り、A/Dコンバータ
9のサンプリング周波数として用いる。A/D変換され
た信号はフーリエ変換器11に送られ、フーリエ変換さ
れ、周波数領域の信号となる。この信号がXYレコーダ
8に送られ、回転次数−振動または騒音特性,キャンベ
ル線図などの形で表示される。1回転あたり2のn乗個
のパルスが必要なのはフーリエ変換が2の整数乗のデー
タ数を必要とすること、および洩れ(leakage)を発生
させないためである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これら従来の方法では
回転パルス発生器,回転継ぎ手が必要であるため、特に
小型の回転機に対しては適用しにくく、また継ぎ手を接
続することで振動系が変化したり、負荷が大きくなるな
どの問題があった。さらにディジタル方式の場合、回転
数の整数倍の周波数はサンプリングクロックと同期がと
れているが、整数倍でない周波数に対しては、フーリエ
変換特有の漏れ(leakage)が発生して周波数,振幅とも
正しい値が得られない問題がある。これを防止するた
め、各種の窓関数が用いられるが十分ではなかった。
回転パルス発生器,回転継ぎ手が必要であるため、特に
小型の回転機に対しては適用しにくく、また継ぎ手を接
続することで振動系が変化したり、負荷が大きくなるな
どの問題があった。さらにディジタル方式の場合、回転
数の整数倍の周波数はサンプリングクロックと同期がと
れているが、整数倍でない周波数に対しては、フーリエ
変換特有の漏れ(leakage)が発生して周波数,振幅とも
正しい値が得られない問題がある。これを防止するた
め、各種の窓関数が用いられるが十分ではなかった。
【0005】さらに、上記の技術では、次の問題があっ
た。
た。
【0006】1)測定のために回転パルスを検出する装
置を付加する必要があり、測定が大がかりになるため、
小型の回転機器の測定には不向きである。
置を付加する必要があり、測定が大がかりになるため、
小型の回転機器の測定には不向きである。
【0007】2)ディジタル方式の場合には回転周波数
の整数倍でない周波数の分析に誤差が生じていた。
の整数倍でない周波数の分析に誤差が生じていた。
【0008】本発明の目的は上記の欠点を解消し、簡単
な方法で精度よく回転次数比分析を行なう方法及び装置
を提供することにある。
な方法で精度よく回転次数比分析を行なう方法及び装置
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
を達成するために、窓関数を用いないで行なうフーリエ
変換の結果から真の回転周波数、さらに回転周波数に比
例して変わる周波数とそれぞれの真の振幅を求めること
により、回転次数比分析を行なうのである。
を達成するために、窓関数を用いないで行なうフーリエ
変換の結果から真の回転周波数、さらに回転周波数に比
例して変わる周波数とそれぞれの真の振幅を求めること
により、回転次数比分析を行なうのである。
【0010】
【作用】すなわち、フーリエ変換によって得られた値は
位相情報を持つため、複素数になるのでこれの絶対値を
とることにより、振幅を求めることが出来る。ここで、
あらかじめ与えた周波数範囲の中で振幅が極大となる周
波数、振幅とその前後で次に振幅が大きくなる周波数と
振幅を求め、これらの値から計算により、真の周波数と
真の振幅を予測できる。
位相情報を持つため、複素数になるのでこれの絶対値を
とることにより、振幅を求めることが出来る。ここで、
あらかじめ与えた周波数範囲の中で振幅が極大となる周
波数、振幅とその前後で次に振幅が大きくなる周波数と
振幅を求め、これらの値から計算により、真の周波数と
真の振幅を予測できる。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を図1に示す。
【0012】図1は本発明の構成を示す図で、被測定物
1からの振動を振動ピックアップ4または騒音をマイク
ロホン5により検出して1チャンネルのA/Dコンバー
タ12に送るのである。回転周波数とは独立の発振器1
3から供給されるクロック信号によりA/Dコンバータ
12の中でサンプリングされ、ディジタル信号に変換さ
れる。その後、1チャンネルのフーリエ変換器14によ
りフーリエ変換され、周波数領域の信号が得られる。こ
の信号から回転周波数を推定し、それをもとに回転周波
数に比例する周波数の成分の分析を行ない、回転次数比
と振幅の関係図,キャンベル線図などをXYレコーダ8
に表わすのである。このときの真の周波数,振幅の推定
は次のようにして求める。
1からの振動を振動ピックアップ4または騒音をマイク
ロホン5により検出して1チャンネルのA/Dコンバー
タ12に送るのである。回転周波数とは独立の発振器1
3から供給されるクロック信号によりA/Dコンバータ
12の中でサンプリングされ、ディジタル信号に変換さ
れる。その後、1チャンネルのフーリエ変換器14によ
りフーリエ変換され、周波数領域の信号が得られる。こ
の信号から回転周波数を推定し、それをもとに回転周波
数に比例する周波数の成分の分析を行ない、回転次数比
と振幅の関係図,キャンベル線図などをXYレコーダ8
に表わすのである。このときの真の周波数,振幅の推定
は次のようにして求める。
【0013】図2に真の振幅Vとフーリエ変換により得
られた極大となるk,k+1番目の絶対値Rk,RK+1と
真の周波数とk番目の周波数の差を(1/T)で割った
値αとの関係を示す。
られた極大となるk,k+1番目の絶対値Rk,RK+1と
真の周波数とk番目の周波数の差を(1/T)で割った
値αとの関係を示す。
【0014】真の周波数と振幅はサンプリング周波数と
回転周波数が同期している時(すなわち、サンプリング
周波数が1回転あたり2のn乗になっている)には振幅
が極大になる周波数と振幅に一致する。しかし、同期の
関係がくずれると漏れ(leakage)の効果により真の振幅
より小さくなるので、これを計算により補正するのであ
る。
回転周波数が同期している時(すなわち、サンプリング
周波数が1回転あたり2のn乗になっている)には振幅
が極大になる周波数と振幅に一致する。しかし、同期の
関係がくずれると漏れ(leakage)の効果により真の振幅
より小さくなるので、これを計算により補正するのであ
る。
【0015】すなわち、振動または騒音の信号F(t)
を数11のように与える。
を数11のように与える。
【0016】
【数11】
【0017】ここに k:整数、α:0≦α≦1、T:サンプリング時間、
t:時間、a:振幅 これに数12のハニング窓関数W(t)をかけてフーリ
エ変換すると数13のQ(k)が得られる。
t:時間、a:振幅 これに数12のハニング窓関数W(t)をかけてフーリ
エ変換すると数13のQ(k)が得られる。
【0018】
【数12】
【0019】
【数13】
【0020】図2に示すように絶対値Rk,Rk+1が得ら
れた場合、RkとRk+1とαの関係は数14により表わさ
れる。
れた場合、RkとRk+1とαの関係は数14により表わさ
れる。
【0021】
【数14】
【0022】かくして真の周波数は(k+α)/Tにより
求めることができる。
求めることができる。
【0023】真の振幅Vは数15により求める。
【0024】
【数15】
【0025】このように所定の周波数範囲の中で振幅が
極大となる周波数,振幅、その前後で次に振幅が大きい
周波数と振幅を用いることにより、真の周波数と振幅を
推定するのである。
極大となる周波数,振幅、その前後で次に振幅が大きい
周波数と振幅を用いることにより、真の周波数と振幅を
推定するのである。
【0026】次に数11に数16のハミング窓関数W
(t)をかけてフーリエ変換すると数17のQ(k)が得ら
れる。
(t)をかけてフーリエ変換すると数17のQ(k)が得ら
れる。
【0027】
【数16】
【0028】
【数17】
【0029】図2に示すように絶対値Rk,Rk+1が得ら
れた場合、RkとRk+1とαの関係は数18により表わさ
れる。
れた場合、RkとRk+1とαの関係は数18により表わさ
れる。
【0030】
【数18】
【0031】数18はαの3次式なので解くことが出来
る。
る。
【0032】かくして真の周波数は(k+α)/Tによ
り求めることができる。
り求めることができる。
【0033】真の振幅Vは数19により求められる。
【0034】
【数19】
【0035】となる。
【0036】数12のハニング窓関数を用いた場合に
は、求められたRk,RK+1を用いて数14によりαを求
め、数15に代入することにより、真の振幅Vが求めら
れる。真の周波数は数20から求められる。
は、求められたRk,RK+1を用いて数14によりαを求
め、数15に代入することにより、真の振幅Vが求めら
れる。真の周波数は数20から求められる。
【0037】
【数20】
【0038】数16のハミング窓関数を用いた場合に
は、求められたRk,RK+1を用いて数18をαについて
解くのである。解かれたαを数19に代入することによ
り、真の振幅Vを数21に代入することによって、真の
周波数が求められるものである。
は、求められたRk,RK+1を用いて数18をαについて
解くのである。解かれたαを数19に代入することによ
り、真の振幅Vを数21に代入することによって、真の
周波数が求められるものである。
【0039】
【数21】
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、回転パルス発振器,回
転継ぎ手を用いる必要がないため、小型の回転機器の振
動,騒音の回転次数比分析を簡単に、迅速に行うことが
出来るので、振動,騒音の対策も容易に出来、低振動,
低騒音の回転機器を得ることが出来る。
転継ぎ手を用いる必要がないため、小型の回転機器の振
動,騒音の回転次数比分析を簡単に、迅速に行うことが
出来るので、振動,騒音の対策も容易に出来、低振動,
低騒音の回転機器を得ることが出来る。
【図1】本発明の実施例を示す構成図である。
【図2】本発明の実施例におけるハニング窓関数を使っ
た場合の計算手順を示す図である。
た場合の計算手順を示す図である。
【図3】アナログ方式による従来の回転次数比分析方法
を示す図である。
を示す図である。
【図4】ディジタル方式による従来の回転次数比分析の
方法を示す図である。
方法を示す図である。
1…被測定物、2…回転パルス発生器、3…回転継ぎ
手、4…振動ピックアップ、5…マイクロホン、6…ト
ラッキングフィルタ、7…周波数−電圧変換器、8…X
Yレコーダ、9…2チャンネルのA/Dコンバータ、1
0…周波数−電圧変換器、11…2チャンネルのフーリ
エ変換器、12…1チャンネルのA/Dコンバータ、1
3…発信器、14…1チャンネルのフーリエ変換器。
手、4…振動ピックアップ、5…マイクロホン、6…ト
ラッキングフィルタ、7…周波数−電圧変換器、8…X
Yレコーダ、9…2チャンネルのA/Dコンバータ、1
0…周波数−電圧変換器、11…2チャンネルのフーリ
エ変換器、12…1チャンネルのA/Dコンバータ、1
3…発信器、14…1チャンネルのフーリエ変換器。
Claims (17)
- 【請求項1】回転体の各部の振動または騒音の信号から
該回転体の回転周波数を推測し、該回転周波数に比例す
る周波数を持つ成分の分析を行なうことを特徴とする回
転次数比分析方法。 - 【請求項2】請求項1において、該回転体の振動または
騒音をディジタル信号に変換後、フーリエ変換した値の
絶対値が所定の周波数範囲の中で極大となる周波数,振
幅とその前後の周波数,振幅とから該回転周波数を求め
ることを特徴とする回転次数比分析方法。 - 【請求項3】請求項2において、該回転体の振動または
騒音をディジタル信号に変換後、フーリエ変換した値の
絶対値が所定の周波数範囲の中で極大となる周波数,振
幅とその前後の周波数の振幅とから、該回転周波数に比
例する周波数の振動または騒音の振幅を求めることを特
徴とする回転次数比分析方法。 - 【請求項4】請求項2,3においてハニング窓関数を用
いてフーリエ変換した値の絶対値が極大となる周波数及
びその前後で2番目に値が大きくなる周波数を下から順
にFk,Fk+1、絶対値をそれぞれRk,Rk+1、真の周波
数fを 【数1】 として求めることを特徴とする回転次数比分析方法。 - 【請求項5】請求項4において真の周波数とFk との差
をサンプリング時間Tで割った値をαとしたとき、真の
周波数に対応するフーリエ変換の絶対値をV0 とすると 【数2】 で求めることを特徴とする回転次数比分析方法。 - 【請求項6】請求項2,3においてハミング窓関数を用
いてフーリエ変換した値の絶対値が極大となる周波数及
びその前後で2番目に値が大きくなる周波数を下から順
にFk,Fk+1、絶対値をそれぞれRk,Rk+1、サンプリ
ング時間をTとした時、真の周波数fを 【数3】 を解いて得られるαを用いて 【数4】 として求めることを特徴とする回転次数比分析方法。 - 【請求項7】請求項6において真の周波数と絶対値が極
大となる周波数Fk との差をサンプリング時間Tで割っ
た値をα,絶対値をRk としたとき、真の周波数に対応
するフーリエ変換の絶対値をV0 とすると 【数5】 で求めることを特徴とする回転次数比分析方法。 - 【請求項8】回転体の各部の振動または騒音の信号から
該回転体の回転周波数を推測し、該回転周波数に比例す
る周波数を持つ成分の分析を行なうことを特徴とする回
転次数比分析装置。 - 【請求項9】請求項8において、該回転周波数は該回転
体の各部の振動または騒音をディジタル信号に変換後、
ハニング窓関数を用いてフーリエ変換した値の絶対値が
所定の周波数範囲の中で極大となる周波数,振幅とその
前後の周波数の振幅とから求めることを特徴とする回転
次数比分析装置。 - 【請求項10】請求項9において該回転周波数に比例す
る周波数及び振幅について所定の周波数範囲のなかで極
大となる周波数と振幅とすぐ上の周波数,振幅またはす
ぐ下の周波数,振幅とから求めることを特徴とする回転
次数比分析装置。 - 【請求項11】請求項9,10においてフーリエ変換し
た値の絶対値が極大となる周波数及びそのすぐ上下で次
に値が大きくなる周波数を下から順にFk,Fk+1、絶対
値をそれぞれRk,Rk+1、サンプリング時間をTとした
時、真の周波数fを 【数6】 として求めることを特徴とする回転次数比分析装置。 - 【請求項12】請求項11において真の周波数と絶対値
が極大となる周波数Fk との差をサンプリング時間Tで
割った値をα,絶対値をRk としたとき、真の周波数に
対応するフーリエ変換の絶対値をV0 とすると 【数7】 で求めることを特徴とする回転次数比分析装置。 - 【請求項13】請求項8において、該回転周波数は該回
転体の各部の振動または騒音をディジタル信号に変換
後、ハミング窓関数を用いてフーリエ変換した値の絶対
値が所定の周波数範囲の中で極大となる周波数,振幅と
その前後の周波数の振幅とから求めることを特徴とする
回転次数比分析装置。 - 【請求項14】請求項13において該回転周波数に比例
する周波数及び振幅について所定の周波数範囲のなかで
極大となる周波数と振幅とすぐ上の周波数,振幅または
すぐ下の周波数,振幅とから求めることを特徴とする回
転次数比分析装置。 - 【請求項15】請求項13,14においてフーリエ変換
した値の絶対値が極大となる周波数及びそのすぐ上下で
次に値が大きくなる周波数を下から順にFk,Fk+1、絶
対値をそれぞれRk,Rk+1、サンプリング時間をTとし
た時、真の周波数fを 【数8】 を解いて得られるαを用いて 【数9】 として求めることを特徴とする回転次数比分析装置。 - 【請求項16】請求項15において真の周波数と絶対値
が極大となる周波数Fk との差をサンプリング時間Tで
割った値をα,絶対値をRk としたとき、真の周波数に
対応するフーリエ変換の絶対値をV0 とすると 【数10】 で求めることを特徴とする回転次数比分析装置。 - 【請求項17】被測定物の回転周波数と同期関係がない
周波数でサンプリングを行なうアナログ、ディジタル変
換器と該変換器のディジタル信号をフーリエ変換するフ
ーリエ変換器を各一組備えたことを特徴とする回転次数
比分析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6321292A JPH05264335A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 回転次数比分析方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6321292A JPH05264335A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 回転次数比分析方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05264335A true JPH05264335A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=13222668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6321292A Pending JPH05264335A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 回転次数比分析方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05264335A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11271021A (ja) * | 1998-03-20 | 1999-10-05 | Acute Kk | 波形解析器とその解析器を利用した変位測定器 |
US20140013847A1 (en) * | 2012-07-13 | 2014-01-16 | Sicpa Holding Sa | Method and system for authenticating a timepiece |
US9465367B2 (en) | 2012-07-13 | 2016-10-11 | Sicpa Holding Sa | Method and system for authenticating using external excitation |
US9772607B2 (en) | 2013-08-23 | 2017-09-26 | Sicpa Holding Sa | Method and system for authenticating a device |
US10331086B2 (en) | 2012-07-13 | 2019-06-25 | Sicpa Holding Sa | Method and system for authenticating a timepiece |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP6321292A patent/JPH05264335A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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