特許 5914629 ブレード付きロータの測定

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5914629

(24)【登録日】2016年4月8日

(45)【発行日】2016年5月11日

(54)【発明の名称】ブレード付きロータの測定

(51)【国際特許分類】

   G01P 3/481 20060101AFI20160422BHJP

   G01S 13/58 20060101ALI20160422BHJP

   G01S 13/88 20060101ALI20160422BHJP

【ＦＩ】

   G01P3/481 F

   G01S13/58

   G01S13/88

【請求項の数】25

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-501233(P2014-501233)

(86)(22)【出願日】2012年3月22日

(65)【公表番号】特表2014-508956(P2014-508956A)

(43)【公表日】2014年4月10日

(86)【国際出願番号】US2012030076

(87)【国際公開番号】WO2012129377

(87)【国際公開日】20120927

【審査請求日】2015年1月7日

(31)【優先権主張番号】61/466,622

(32)【優先日】2011年3月23日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】512240198

【氏名又は名称】メジット ソシエテ アノニム

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(72)【発明者】

【氏名】ホックロイティナー、 オリバー

(72)【発明者】

【氏名】ガイスハイマー、 ジョナサン

(72)【発明者】

【氏名】ホルスト、 トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ケロス、 シルヴァン

(72)【発明者】

【氏名】クァピッツ、 デイビッド

(72)【発明者】

【氏名】ネイド−アブデラ、 ラシッド

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３３９１４６０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第３５２５４２６（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｐ３

Ｇ０１Ｓ１３

Ｇ０１Ｍ９９

Ｇ０１Ｈ９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブレード付きロータを測定する装置において、
ブレード付きロータに向けて連続的なマイクロ波信号を放射し、前記ブレード付きロータからの反射したマイクロ波信号を受信するように構成されるマイクロ波センサと、
前記マイクロ波センサによって放射された前記マイクロ波信号を生成し、前記反射したマイクロ波信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートする無線周波数モジュールと、
前記ダウンコンバートされた信号の同相部または直交部のいずれか１つに基づいて、前記ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成するように構成された主処理モジュールとを備える、ブレード付きロータを測定する装置。

【請求項2】

前記主処理モジュールが、サブバンドフィルタのバンクと、信号エネルギー検出部と、サブバンドエネルギー検出部のバンクと、サブバンド選択部と、同相／直交出力選択部とを備える、請求項１に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項3】

前記信号エネルギー検出部が、前記ダウンコンバートされた信号の前記同相部の平均エネルギーを検出する同相エネルギー検出部と、前記ダウンコンバートされた信号の前記直交部の平均エネルギーを検出する直交エネルギー検出部と、前記ダウンコンバートされた信号の全平均エネルギーとして、前記ダウンコンバートされた信号の前記同相部の平均エネルギーと前記ダウンコンバートされた信号の前記直交部の平均エネルギーとを加算する加算器とを備える、請求項２に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項4】

前記サブバンドフィルタのバンクが、複数のサブバンドフィルタ対を備え、
各サブバンドフィルタ対が、同相サブバンドフィルタと直交サブバンドフィルタとを備え、
各同相サブバンドフィルタが、前記ダウンコンバートされた信号の前記同相部に基づいて同相バンドパスされた信号を提供するバンドパスフィルタと、前記同相バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出する平均エネルギー検出部と、前記同相バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、前記同相バンドパスされた信号の前記ゼロクロスに基づいて同相パルス列信号を生成するゼロクロス検出部とを備え、
各直交サブバンドフィルタが、前記ダウンコンバートされた信号の前記直交部に基づいて直交バンドパスされた信号を提供するバンドパスフィルタと、前記直交バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出する平均エネルギー検出部と、前記直交バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、前記直交バンドパスされた信号の前記ゼロクロスに基づいて直交パルス列信号を生成するゼロクロス検出部とを備える、請求項３に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項5】

前記サブバンドエネルギー検出部のバンクが、複数のサブバンドエネルギー検出部を備え、
各サブバンドエネルギー検出部が、全平均サブバンドエネルギーとして、各同相及び直交サブバンドフィルタ対からの前記同相バンドパスされた信号の平均エネルギーと前記直交バンドパスされた信号の平均エネルギーとを加算する加算器と、前記ダウンコンバートされた信号の前記全平均エネルギーと前記全平均サブバンドエネルギーを比較し、サブバンド選択信号を提供する比較器とを備える、請求項４に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項6】

前記サブバンド選択部が、選択ロジックと、同相サブバンド選択部と、直交サブバンド選択部とを備え、
前記選択ロジックが、前記サブバンドエネルギー検出部からの前記サブバンド選択信号に基づいて前記同相サブバンド選択部及び前記直交サブバンド選択部用の制御信号を生成し、
前記同相サブバンド選択部が、前記制御信号に基づいて、選択された同相パルス列信号として、出力用の前記同相サブバンドフィルタから生成された前記同相パルス列信号のうちの１つの同相パルス列信号を選択し、
前記直交サブバンド選択部が、前記制御信号に基づいて、選択された直交パルス列信号として出力用の前記直交サブバンドフィルタから生成された前記直交パルス列信号のうちの１つの直交パルス列信号を選択する、請求項５に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項7】

前記同相／直交出力選択部が、前記ブレード付きロータの速度を表す前記出力パルス列信号として、前記選択された同相パルス列信号及び前記選択された直交パルス列信号のうちの一方を出力する、請求項６に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項8】

前記同相／直交出力選択部が、
前記ブレード付きロータの速度を表す前記出力パルス列信号として、出力用の前記選択された同相パルス列信号及び前記選択された直交パルス列信号のうちの一方を選択し、
所定数の立ち下がり又は立ち上がりエッジが前記パルス列信号の選択された一方については生じないが立ち下がり又は立ち上がりエッジが前記パルス列信号のうちの他方について生じるまで、出力用の前記パルス列信号のうちの一方の選択を維持するように構成されている、請求項６に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項9】

ブレード付きロータを測定する装置において、
ブレード付きロータに向けて連続的なマイクロ波信号を放射し、前記ブレード付きロータからの反射したマイクロ波信号を受信するように構成されるマイクロ波センサと、
前記マイクロ波センサによって放射された前記マイクロ波信号を生成し、前記反射したマイクロ波信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートする無線周波数モジュールと、
バンドパスフィルタ、追跡フィルタ、デジタルパルス生成部及び同相／直交出力選択部を備え、前記ダウンコンバートされた信号に基づいて、前記ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成するように構成された主処理モジュールとを備える、ブレード付きロータを測定する装置。

【請求項10】

前記バンドパスフィルタが、前記ダウンコンバートされた信号の基本周波数に対応する前記ダウンコンバートされた信号の周波数を通過して他の周波数を拒絶し、バンドパスされた信号を生成する、請求項９に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項11】

前記追跡フィルタが、
制御信号に基づいて前記バンドパスされた信号をローパスフィルタリングし、ローパスフィルタの出力に基づいて第１の平均エネルギー出力を生成する同調ローパスフィルタ及び平均エネルギー検出部と、
前記バンドパスされた信号に基づいて第２の平均エネルギー出力を判定する第２の平均エネルギー検出部と、
前記第１及び第２の平均エネルギー出力間の差分に基づいて前記制御信号を生成する制御部とをさらに備える、請求項１０に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項12】

前記デジタルパルス生成部が、前記制御信号に基づいて前記バンドパスされた信号をフィルタリングする第２の同調フィルタと、前記第２の同調フィルタによって出力された信号のゼロクロスを検出し、前記ゼロクロスに基づいてパルス列信号を生成するパルス生成部とを備える、請求項１１に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項13】

前記デジタルパルス生成部が、同相及び直交パルス生成部を備え、
前記同相パルス生成部が、前記制御信号に基づいて前記バンドパスされた信号の同相部をフィルタリングする同相同調フィルタをさらに備え、
前記直交パルス生成部が、前記制御信号に基づいて前記バンドパスされた信号の直交部をフィルタリングする直交同調フィルタをさらに備える、請求項１１に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項14】

前記同相パルス生成部が、前記同相同調フィルタによって出力された信号のゼロクロスを検出し、前記同相ゼロクロスに基づいて同相パルス列信号を生成する同相パルス生成部をさらに備え、
前記直交パルス生成部が、前記直交同調フィルタによって出力された信号のゼロクロスを検出し、前記直交ゼロクロスに基づいて直交パルス列信号を生成する直交パルス生成部をさらに備える、請求項１３に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項15】

前記同相／直交出力選択部が、前記ブレード付きロータの速度を表す前記出力パルス列信号として、前記同相パルス列信号及び前記直交パルス列信号のうちの一方を出力する、請求項１４に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項16】

前記同相／直交出力選択部が、
前記ブレード付きロータの速度を表す前記出力パルス列信号として、前記出力用の前記選択された同相パルス列信号及び前記選択された直交パルス列信号のうちの一方を選択し、
所定数の立ち下がり又は立ち上がりエッジが前記パルス列信号の選択された一方については生じないが立ち下がり又は立ち上がりエッジが前記パルス列信号のうちの他方について生じるまで、前記出力用のパルス列信号のうちの一方の選択を維持するように構成されている、請求項１４に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項17】

ブレード付きロータを測定する装置において、
ブレード付きロータに向けて連続的な信号を放射し、前記ブレード付きロータからの反射した信号を受信するセンサと、
前記センサによって放射された信号を生成し、前記反射した信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートする無線周波数モジュールと、
前記ダウンコンバートされた信号の同相部または直交部のいずれか１つに基づいて、前記ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成するように構成された主処理モジュールとを備える、ブレード付きロータを測定する装置。

【請求項18】

前記主処理モジュールが、サブバンドフィルタのバンクと、信号エネルギー検出部と、サブバンドエネルギー検出部のバンクと、サブバンド選択部とを備え、
前記信号エネルギー検出部が、前記ダウンコンバートされた信号の平均エネルギーを検出する、請求項１７に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項19】

前記サブバンドフィルタのバンクが、複数のサブバンドフィルタを備え、
各サブバンドフィルタが、前記ダウンコンバートされた信号に基づいてバンドパスされた信号を提供するバンドパスフィルタと、前記バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出する平均エネルギー検出部と、前記バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、前記バンドパスされた信号の前記ゼロクロスに基づいてパルス列信号を生成するゼロクロス検出部とを備える、請求項１８に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項20】

前記サブバンドエネルギー検出部のバンクが、複数のサブバンドエネルギー検出部を備え、
各サブバンドエネルギー検出部が、前記ダウンコンバートされた信号の平均エネルギーとバンドパスされた信号のそれぞれの平均エネルギーを比較してサブバンド選択信号を提供する比較部を備える、請求項１９に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項21】

前記サブバンド選択部が、選択ロジックと、サブバンド選択部とを備え、
前記選択ロジックが、前記サブバンドエネルギー検出部から前記サブバンド選択信号に基づいてサブバンド選択部用の制御信号を生成し、
前記サブバンド選択部が、前記制御信号に基づいて前記出力パルス列信号として、出力について前記サブバンドフィルタから生成された前記パルス列信号のうちの１つのパルス列信号を選択する、請求項２０に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項22】

ブレード付きロータを測定する装置において、
ブレード付きロータに向けて連続的な信号を放射し、前記ブレード付きロータからの反射したマイクロ波信号を受信するセンサと、
前記センサによって放射された信号を生成し、前記反射した信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートする無線周波数モジュールと、
バンドパスフィルタ、追跡フィルタ及びデジタルパルス生成部を備え、前記ダウンコンバートされた信号に基づいて、前記ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成するように構成された主処理モジュールとを備える、ブレード付きロータを測定する装置。

【請求項23】

前記バンドパスフィルタが、前記ダウンコンバートされた信号の基本周波数に対応する前記ダウンコンバートされた信号の周波数を通過して他の周波数を拒絶し、バンドパスされた信号を生成する、請求項２２に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項24】

前記追跡フィルタが、
制御信号に基づいて前記バンドパスされた信号をローパスフィルタリングし、ローパスフィルタの出力に基づいて第１の平均エネルギー出力を生成する同調ローパスフィルタ及び平均エネルギー検出部と、
前記バンドパスされた信号に基づいて第２の平均エネルギー出力を判定する第２の平均エネルギー検出部と、
前記第１及び第２の平均エネルギー出力間の差分に基づいて前記制御信号を生成する制御部とをさらに備える、請求項２２に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【請求項25】

前記デジタルパルス生成部が、前記制御信号に基づいて前記バンドパスされた信号をフィルタリングする第２の同調フィルタと、前記第２の同調フィルタによって出力された前記信号のゼロクロスを検出し、前記ゼロクロスに基づいて前記出力パルス列信号を生成するパルス生成部とを備える、請求項２４に記載のブレード付きロータを測定する装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２０１１年３月２３日に提出された米国仮特許出願第６１／４６６，６２２号の利益を主張し、その全内容は、ここで参照することによって本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、一般に、タービンエンジンにおけるブレード付きロータの速度の測定に関し、より具体的には、マイクロ波プローブを使用したタービンエンジンにおけるブレード付きロータの速度の測定及びアナログ及びデジタル電子回路の様々な実施形態に関する。

【背景技術】

【0003】

多種多様な目的のために検知システムが使用されている。検知システムは、例えば、物体又は環境状態の動きを検出することができる。検知アプリケーションは、数ある中でも、医療、加工、輸送及び航空産業などの多くの産業に適用することができる。検知システムの目的における多様性のために、新たな検知システムの設計時には多くの検討事項が技術者によって検討されなければならない。コスト、精度、測定範囲、耐久性、メンテナンス、さらには物理的特性などの検討事項が、一般に技術者によって検討される。

【0004】

非接触検知システムは、接触検知システムとは異なり、測定される物体に物理的に接触するセンサを必要としない検知システムである。非接触検知システムは、高価で侵襲的なセンサ搭載アセンブリなしに関心のある物体及び／又は状態に関する情報を提供する能力など、接触検知システムに勝る多くの利点を提供する。非接触システムはまた、接触システムとは異なり、それらが測定するシステムに影響を与えないことから有利である。レーダシステムは、非侵襲検知システムの１つの例を含む。レーダシステムは、物体の存在、位置及び／又は速度を判定するために、通常は０．９〜１００ＧＨｚのオーダーにおける伝送及び反射電波を使用する。いくつかのレーダシステムは、一定の連続波（ＣＷ）信号又はパルス信号のいずれかを伝送することによって動作する。ほとんどのＣＷレーダシステムは、伝送信号の位相及び周波数に対する反射信号の位相及び／又は周波数の変化が測定されるドップラー効果の原理に基づいて動作する。ドップラー効果に依存するＣＷレーダシステムは、目的物体においてマイクロ波を伝送し、物体から反射したマイクロ波信号の周波数及び／又は位相の変化を検出することによって移動物体を検知する機構を提供する。

【0005】

さらに、非接触レーダ技術は、適切な送信周波数が使用されるときに、温度、ほこり、破片、水分及び他の多くの不明瞭にするものによって比較的影響を受けない検知システムを提供する。レーダ検知システムは、他のより正確さに欠ける検知システムと比べて、検知される目的物の移動の速度、位置及び方向用の情報を正確に提供することができる。航空又は発電用途における１つの必要性は、例えば、タービンエンジンの速度、特にタービンエンジンにおける１つ以上のブレード付きロータの速度を正確に判定することである。

【0006】

これに関連して、本発明は、タービンエンジンのブレード付きロータなどの移動物体の速度を正確に検知するシステム及び方法により、従来の測定システムの欠点に対処することに関する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

１つの実施形態において、ブレード付きロータに向けてマイクロ波信号を放射し、ブレード付きロータからの反射したマイクロ波信号を受信するマイクロ波センサと、マイクロ波センサによって放射されたマイクロ波信号を生成し、反射したマイクロ波信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートする無線周波数モジュールと、ダウンコンバートされた信号に基づいて、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成するように構成された主処理モジュールとを含む、ブレード付きロータを測定する装置が記載される。

【0008】

ある態様において、主処理モジュールは、サブバンドフィルタのバンクと、信号エネルギー検出部と、サブバンドエネルギー検出部のバンクと、サブバンド選択部と、同相／直交出力選択部とを備える。さらに、信号エネルギー検出部は、ダウンコンバートされた信号の同相部の平均エネルギーを検出する同相エネルギー検出部と、ダウンコンバートされた信号の直交部の平均エネルギーを検出する直交エネルギー検出部と、ダウンコンバートされた信号の全平均エネルギーとして、ダウンコンバートされた信号の同相部の平均エネルギーとダウンコンバートされた信号の直交部の平均エネルギーとを加算する加算器とを備えていてもよい。

【0009】

他の態様において、サブバンドフィルタのバンクは、複数のサブバンドフィルタ対を備え、各サブバンドフィルタ対は、同相サブバンドフィルタと直交サブバンドフィルタとを備え、各同相サブバンドフィルタは、ダウンコンバートされた信号の同相部に基づいて同相バンドパスされた信号を提供するバンドパスフィルタと、同相バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出する平均エネルギー検出部と、同相バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、同相バンドパスされた信号のゼロクロスに基づいて同相パルス列信号を生成するゼロクロス検出部とを備え、各直交サブバンドフィルタは、ダウンコンバートされた信号の直交部に基づいて直交バンドパスされた信号を提供するバンドパスフィルタと、直交バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出する平均エネルギー検出部と、直交バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、直交バンドパスされた信号のゼロクロスに基づいて直交パルス列信号を生成するゼロクロス検出部とを備える。

【0010】

他の態様において、サブバンドエネルギー検出部のバンクは、複数のサブバンドエネルギー検出部を備え、各サブバンドエネルギー検出部は、全平均サブバンドエネルギーとして各同相及び直交サブバンドフィルタ対からの同相バンドパスされた信号の平均エネルギーと直交バンドパスされた信号の平均エネルギーとを加算する加算器と、ダウンコンバートされた信号の全平均エネルギーと全平均サブバンドエネルギーを比較し、サブバンド選択信号を提供する比較器とを備える。さらに、ある実施形態において、サブバンド選択部は、選択ロジックと、同相サブバンド選択部と、直交サブバンド選択部とを備え、選択ロジックは、サブバンドエネルギー検出部からのサブバンド選択信号に基づいて同相サブバンド選択部及び直交サブバンド選択部用の制御信号を生成し、同相サブバンド選択部は、制御信号に基づいて、選択された同相パルス列信号として出力用の同相サブバンドフィルタから生成された同相パルス列信号のうちの１つの同相パルス列信号を選択し、直交サブバンド選択部は、制御信号に基づいて、選択された直交パルス列信号として出力用の直交サブバンドフィルタから生成された直交パルス列信号のうちの１つの直交パルス列信号を選択する。

【0011】

さらに他の態様において、同相／直交出力選択部は、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号として、選択された同相パルス列信号及び選択された直交パルス列信号のうちの一方を出力してもよい。他の実施形態において、同相／直交出力選択部は、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号として出力用の選択された同相パルス列信号及び選択された直交パルス列信号のうちの一方を選択し、所定数の立ち下がり又は立ち上がりエッジがパルス列信号の選択された一方については生じないが立ち下がり又は立ち上がりエッジがパルス列信号のうちの他方について生じるまで出力用のパルス列信号のうちの一方の選択を維持するように構成されている。

【0012】

他の実施形態において、ブレード付きロータに向けてマイクロ波信号を放射することと、ブレード付きロータからの反射したマイクロ波信号を受信することと、反射したマイクロ波信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートすることと、ダウンコンバートされた信号に基づいて、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成することとを含む、ブレード付きロータを測定する方法が記載される。ある態様において、出力パルス列信号を生成することは、さらに、ダウンコンバートされた信号の同相部の平均エネルギー及びダウンコンバートされた信号の直交部の平均エネルギーを検出することと、ダウンコンバートされた信号の全平均エネルギーとして、ダウンコンバートされた信号の同相部の平均エネルギーとダウンコンバートされた信号の直交部の平均エネルギーとを加算することとを含む。

【0013】

他の態様において、出力パルス列信号を生成することは、さらに、ダウンコンバートされた信号の複数のサブバンドのそれぞれについて、ダウンコンバートされた信号の同相部をバンドパスフィルタリングして同相バンドパスされた信号を提供することと、同相バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出することと、同相バンドパスされた信号のゼロクロスを検出することと、同相バンドパスされた信号のゼロクロスに基づいて同相パルス列信号を生成することと、ダウンコンバートされた信号の直交部をバンドパスフィルタリングして直交バンドパスされた信号を提供することと、直交バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出することと、直交バンドパスされた信号のゼロクロスを検出することと、直交バンドパスされた信号のゼロクロスに基づいて直交パルス列信号を生成することとを有する。

【0014】

さらに他の態様において、出力パルス列信号を生成することは、さらに、ダウンコンバートされた信号の複数のサブバンドのそれぞれについて、全平均サブバンドエネルギーとして同相及び直交バンドパスされた信号の平均エネルギーを加算することと、ダウンコンバートされた信号の全平均エネルギーと全平均サブバンドエネルギーを比較してサブバンド選択信号を提供することとを含む。さらに、他の態様において、出力パルス列信号を生成することは、さらに、サブバンド選択信号に基づいて制御信号を生成することと、制御信号に基づいて、選択された同相パルス列信号として出力用の複数のサブバンドの同相パルス列信号のうちの１つの同相パルス列信号を選択することと、制御信号に基づいて、選択された直交パルス列信号として出力用の複数のサブバンドの直交パルス列信号のうちの１つの直交パルス列信号を選択することとを含む。さらに、他の態様において、出力パルス列信号を生成することは、さらに、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号として、選択された同相パルス列信号及び選択された直交パルス列信号のうちの一方を選択することを含む。

【0015】

他の実施形態において、ブレード付きロータに向けてマイクロ波信号を放射し、ブレード付きロータからの反射したマイクロ波信号を受信するマイクロ波センサと、マイクロ波センサによって放射されたマイクロ波信号を生成し、反射したマイクロ波信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートする無線周波数モジュールと、バンドパスフィルタ、追跡フィルタ、デジタルパルス生成部及び同相／直交出力選択部を備え、ダウンコンバートされた信号に基づいて、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成するように構成された主処理モジュールとを含む、ブレード付きロータを測定する装置が記載される。ある態様において、バンドパスフィルタは、ダウンコンバートされた信号の基本周波数に対応するダウンコンバートされた信号の周波数を通過して他の周波数を拒絶し、バンドパスされた信号を生成する。さらに、ある態様において、追跡フィルタは、さらに、制御信号に基づいてバンドパスされた信号をローパスフィルタローパスフィルタリングし、ローパスフィルタの出力に基づいて第１の平均エネルギー出力を生成する同調ローパスフィルタ及び平均エネルギー検出部と、バンドパスされた信号に基づいて第２の平均エネルギー出力を判定する第２の平均エネルギー検出部と、第１及び第２の平均エネルギー出力間の差分に基づいて制御信号を生成する制御部とを含む。

【0016】

他の態様において、デジタルパルス生成部は、制御信号に基づいてバンドパスされた信号をフィルタリングする第２の同調フィルタと、第２の同調フィルタによって出力された信号のゼロクロスを検出し、ゼロクロスに基づいてパルス列信号を生成するパルス生成部とを備える。さらに、他の態様において、デジタルパルス生成部は、同相及び直交パルス生成部を備え、同相パルス生成部は、さらに、制御信号に基づいてバンドパスされた信号の同相部をフィルタリングする同相同調フィルタを備え、直交パルス生成部は、さらに、制御信号に基づいてバンドパスされた信号の直交部をフィルタリングする直交同調フィルタを備える。

【0017】

さらに他の態様において、同相パルス生成部は、さらに、同相同調フィルタによって出力された信号のゼロクロスを検出し、同相ゼロクロスに基づいて同相パルス列信号を生成する同相パルス生成部を備え、直交パルス生成部は、さらに、直交同調フィルタによって出力された信号のゼロクロスを検出し、直交ゼロクロスに基づいて直交パルス列信号を生成する直交パルス生成部を備える。さらに、他の態様において、同相／直交出力選択部は、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号として同相パルス列信号及び直交パルス列信号のうちの一方を出力する。

【0018】

他の実施形態において、ブレード付きロータに向けてマイクロ波信号を放射することと、ブレード付きロータからの反射したマイクロ波信号を受信することと、反射したマイクロ波信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートすることと、ダウンコンバートされた信号に基づいて、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成することとを含み、出力パルス列信号を生成することが、さらに、ダウンコンバートされた信号の基本周波数に対応するダウンコンバートされた信号の周波数を通過して他の周波数を拒絶し、バンドパスされた信号を生成することと、制御信号に応答してバンドパスされた信号をフィルタリングしてフィルタリングされた出力を提供することとを有する、ブレード付きロータを測定する方法が記載される。

【0019】

１つの態様において、本方法は、さらに、フィルタリングされた出力に基づいて第１の平均エネルギー出力を生成することと、バンドパスされた信号に基づいて第２の平均エネルギーを生成することとを含む。他の態様において、本方法は、さらに、第１及び第２の平均エネルギー出力間の差分に基づいて制御信号を生成することを含む。さらに、他の態様において、本方法は、さらに、制御信号に応答してバンドパスされた信号に第２のフィルタリングを行い、第２のフィルタリングが行われた出力を提供することと、第２のフィルタリングが行われた出力のゼロクロスを検出することと、ゼロクロスに基づいて出力パルス列信号を生成することとを含む。

【0020】

他の実施形態において、ブレード付きロータに向けて信号を放射し、ブレード付きロータからの反射した信号を受信するセンサと、センサによって放射された信号を生成し、反射した信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートする無線周波数モジュールと、ダウンコンバートされた信号に基づいて、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成するように構成された主処理モジュールとを含む、ブレード付きロータを測定する装置が記載される。１つの態様において、主処理モジュールは、サブバンドフィルタのバンクと、信号エネルギー検出部と、サブバンドエネルギー検出部のバンクと、サブバンド選択部とを含む。信号エネルギー検出部は、ダウンコンバートされた信号の平均エネルギーを検出する。他の態様において、サブバンドフィルタのバンクは、複数のサブバンドフィルタを備え、各サブバンドフィルタは、ダウンコンバートされた信号に基づいて、バンドパスされた信号を提供するバンドパスフィルタと、バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出する平均エネルギー検出部と、バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、バンドパスされた信号のゼロクロスに基づいてパルス列信号を生成するゼロクロス検出部とを備える。

【0021】

ある態様において、サブバンドエネルギー検出部のバンクは、複数のサブバンドエネルギー検出部を含み、各サブバンドエネルギー検出部は、ダウンコンバートされた信号の平均エネルギーとバンドパスされた信号のそれぞれの平均エネルギーを比較してサブバンド選択信号を提供する比較部を備える。さらに、１つの実施形態において、サブバンド選択部は、選択ロジックと、サブバンド選択部とを備え、選択ロジックは、サブバンドエネルギー検出部からサブバンド選択信号に基づいてサブバンド選択部用の制御信号を生成し、サブバンド選択部は、制御信号に基づいて出力パルス列信号として出力についてサブバンドフィルタから生成されたパルス列信号のうちの１つのパルス列信号を選択する。

【0022】

さらに他の実施形態において、ブレード付きロータに向けて信号を放射し、ブレード付きロータからの反射したマイクロ波信号を受信するセンサと、センサによって放射された信号を生成し、反射した信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートする無線周波数モジュールと、バンドパスフィルタ、追跡フィルタ及びデジタルパルス生成部を備え、ダウンコンバートされた信号に基づいて、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成するように構成された主処理モジュールとを含む、ブレード付きロータを測定する装置が記載される。１つの態様において、バンドパスフィルタは、ダウンコンバートされた信号の基本周波数に対応するダウンコンバートされた信号の周波数を通過して他の周波数を拒絶し、バンドパスされた信号を生成する。

【0023】

他の態様において、追跡フィルタは、さらに、制御信号に基づいてバンドパスされた信号をローパスフィルタローパスフィルタリングし、ローパスフィルタの出力に基づいて第１の平均エネルギー出力を生成する同調ローパスフィルタ及び平均エネルギー検出部と、バンドパスされた信号に基づいて第２の平均エネルギー出力を判定する第２の平均エネルギー検出部と、第１及び第２の平均エネルギー出力間の差分に基づいて制御信号を生成する制御部とを備える。さらに、１つの実施形態において、デジタルパルス生成部は、制御信号に基づいてバンドパスされた信号をフィルタリングする第２の同調フィルタと、第２の同調フィルタによって出力された信号のゼロクロスを検出し、ゼロクロスに基づいて出力パルス列信号を生成するパルス生成部とを備える。

【0024】

これらの及び他の態様、目的、特徴及び実施形態は、現在認識される本発明を実施するためのベストモードと例示する実例となる実施形態の以下の詳細な説明の検討によって当業者にとって明らかになる。

【0025】

本発明及びその効果のより完全な理解のために、以下のように簡単に記載される添付図面とともに以下の明細書がここで参照される。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、１つの実施形態に係る速度測定システムを図示している。

【図2】図２は、本発明のある態様に係る速度測定の原理の説明を提供する。

【図3】図３Ａは、速度測定システムの電子ユニット用のハウジングの例となる実施形態を図示している。図３Ｂは、図３Ａに図示されるハウジング内の電子回路基板の配置の例となる実施形態を図示している。

【図4】図４は、速度測定システム用の電子ユニットの例となる実施形態のハイレベルブロック図を図示している。

【図5】図５は、本発明のある態様に係る無線周波数モジュールの例となる実施形態を図示している。

【図6】図６Ａは、反射したマイクロ波信号の同相及び直交信号部の例を図示している。図６Ｂは、同相／直交平面における反射したマイクロ波信号の例を図示している。

【図7】図７Ａは、プローブ−ブレード距離変化に基づく波形変化の例を図示している。図７Ｂは、プローブ−ブレード距離変化に基づく波形変化の例を図示している。図７Ｃは、送信周波数変化に基づく波形変化の例を図示している。図７Ｄは、送信周波数変化に基づく波形変化の例を図示している。

【図8】図８は、本発明のある態様に係る主処理モジュールの１つの実施形態の例となる概略図を図示している。

【図9】図９は、本発明のある態様に係る基本周波数原理の説明を提供する。

【図10】図１０は、本発明のある態様に係るサブバンド帯域幅原理の説明を提供する。

【図11】図１１は、本発明のある態様に係る信号選択原理の説明を提供する。

【図12】図１２は、本発明のある態様に係る主処理モジュールの他の実施形態の例となる概略図を図示している。

【図13】図１３は、本発明のある態様に係るローパスフィルタの同調された帯域幅の例となる説明を提供する。

【図14】図１４は、本発明のある態様に係るバンドパスフィルタの同調された帯域幅の例となる説明を提供する。

【図15】図１５は、ブレード付きロータの速度測定の方法の例となる実施形態を図示している。

【図16】図１６は、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列を生成する方法の例となる実施形態を図示している。

【図17】図１７は、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列を生成する方法の例となる実施形態をさらに図示している。

【図18】図１８は、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列を生成する方法の他の実施形態を図示している。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図面は、本発明の例となる実施形態のみを図示しており、したがって、本発明が他の同様の効果的な実施形態を認め得ることから、その範囲を限定するものとは考えられない。図面に示される要素及び特徴は、必ずしも縮尺通りではなく、例となる実施形態の原理を明確に図示することによって配置される代わりに強調される。さらに、ある寸法又は配置は、そのような原理を視覚的に伝達するのに役立つために誇張されてもよい。

【0028】

以下の段落において、本発明は、添付図面を参照しながら例としてさらに詳細に記載される。明細書において、周知の構成要素、方法及び／又は処理技術は、本発明を不明瞭化しないように省略されるか又は簡単に記載される。本明細書において使用されるように、「本発明（present invention）」は、本明細書に記載される発明の実施形態のうちのいずれか１つ及び任意の均等物をいう。さらにまた、「本発明（present invention）」の様々な特徴の参照は、全ての実施形態が参照される特徴を含まなければならないことを示唆することではない。

【0029】

最初に、ブレード付きロータ測定用の他の技術からマイクロ波技術を区別する技術的特徴が記載される。ここで留意すべきは、マイクロ波検知が、エンジン内のものなどの汚染物質に比較的反応しにくいということである。マイクロ波信号は、一般に、エンジン環境から汚染物質を直接通過する。マイクロ波プローブ先端が完全に無酸素でアセチレン灯を使用して炭素によって被覆されている場合であっても、プローブ先端は、マイクロ波測定に好適に動作することが示されている。そのような場合において、プローブ先端上に大量の炭素を被膜することは、マイクロ波のごく一部を吸収するが、測定は、一般に、影響を受けないままとなる。長期動作は、いくつかの場合においてそのような結果を確認している。

【0030】

本明細書に記載されたマイクロ波システムは、延長された範囲においてさえも、高い信号対雑音比で動作することができる。さらに、マイクロ波システムは、マイクロ波プローブと測定された物体との間の比較的大きな距離で測定値が取得されるのを可能とする。全体的な信号対雑音比は、目的物体に対する距離が増加するのにともない影響を受けるが、速度測定のために、最大１００ｍｍ又はそれ以上の距離が適切であり得る。本明細書に記載されたマイクロ波システムはまた、必然的に広い帯域幅を有し、測定されることになる速度の範囲にわたって平坦な周波数応答を有して設計される。これは、測定されるエンジンの全動作範囲にわたって信頼性の高い測定を可能とする。

【0031】

いくつかの態様において、マイクロ波プローブ及びマイクロ波伝送ケーブルは、これらの構成要素が高温及び測定されるエンジンの振動領域に配置されることがあることから故障しがちである。タービンエンジンのブレード付きロータの測定のためのマイクロ波プローブの例となる位置は、ブレード付きロータシャフトの中心線に対して所定角度で後方に見て、測定される段階の前方にある。このように、ブレード付きロータの個々のブレードは、センサの前方にある。他のオプションは、ブレード先端において直下のマイクロ波プローブを意図することである。この構成は、速度情報を生成するために中断ブレード信号を提供する。一般に、マイクロ波プローブが対向する歯車の歯、ファンブレード及び撹拌ブレードなど、測定される物体及び自由空間の「中断」パターンに面するいずれかの位置は、例えば、速度測定のための候補である。

【0032】

本明細書に記載される実施形態において使用されるマイクロ波プローブは、高温用途のために設計されている。マイクロ波プローブの安全性は、部分的に、プローブを製造するために使用される機械設計、材料及び接合技術に依存する。マイクロ波プローブの高温フロントエンドは、内部マイクロ波素子を保護するのに役立つがマイクロ波に対して透明なセラミック窓を含む。プローブのセラミック及び金属素子は、１３００℃よりも高い高温ろう付け手順を使用して接合される。本明細書に記載された多くの実施形態に関して、プローブは、ブリード冷却空気を必要としない。プローブのために選択された機械的部品及び材料は、熱膨張を低減するために選択される。セラミック窓の背後において、マイクロ波プローブのマイクロ波アンテナ構造は、安全の観点で比較的単純且つ強固である。

【0033】

マイクロ波プローブの安全性の１つの態様は、汚染が生じないように、送信用のマイクロ波信号を供給するケーブルによって気密封止を維持している。通常は、マイクロ波プローブの主な故障モードは、厳しい温度サイクルと、プローブとケーブルの接合部との間の熱膨張不整合とに起因する、この接合部における気密性の喪失である。ある実施形態において、このリスクを軽減するために、主シール及び予備シールが依存されてもよい。プローブの保護の第１のラインは、セラミック窓における主シールである。この接合部は、第１の段階のタービン温度に耐えるように設計されている。しかしながら、このシールが破壊されることになった場合には、プローブは、例えば、それらを酸化から維持するためにプローブの内部部品が白金によってメッキされてもよいことから、最小の劣化を有するように期待される。第２のシールは、ケーブルにおけるさらなる密封供給である。セラミック窓が機械的な整合性を維持し、ケーブル供給が密閉されている限り、プローブは動作し続ける。ケーブル汚染に起因するプローブのいずれの故障も、時間をかけた信号のゆっくりとした喪失としてそれ自体を表す可能性が高い。

【0034】

同様の符号は同様のものを示しているが、必ずしも全体を通して同じ要素がではない図面を参照すると、本発明の例となる実施形態が詳細に記載される。

【0035】

図１は、本発明の１つの実施形態に係る速度測定システム１００を図示している。システム１００は、エンジン１０２と、電子ユニット１１０と、連結部１１２を介して電子ユニット１１０に連結される少なくとも１つのマイクロ波プローブ１２０とを含む。実施形態のうち、エンジン１０２は、限定されることなく、任意のガスタービン、ロータリ又は類似のエンジンを備えていてもよい。当該技術分野において理解されるような他の要素のうち、エンジン１０２は、シャフト１４０に接続された少なくとも１つのブレード付きロータ１３０を備える。エンジン１０２は、推力を生成する燃焼サイクル用のロータリ圧縮機又はタービンによる吸気の圧縮に基づいて動作する。図２に図示されるように、ブレード付きロータ１３０は、燃焼排ガスがそれらに対して強制的にシャフト１４０を回転させるとロータ１３０を対称軸回りに回転させる複数のブレード１３２を備える。本明細書に記載されるように、ブレード付きロータ１３０は、エンジン１０２の高温部内のロータである。しかしながら、ここで留意すべきは、エンジン１０２が複数のブレード付きロータを備えていてもよく、任意のブレード付きロータ又はエンジン１０２の他の「中断」パターンがシステム１００を使用して測定されてもよいということである。図１が２つのマイクロ波センサ１２０を図示している一方で、１つ又は３つ以上のセンサを組み込んだ実施形態は、本開示の範囲内である。さらに、ここで留意すべきは、他の実施形態において、マイクロ波プローブ以外の近接センサが使用されてもよいということである。その場合、電子ユニット１１０は、以下にさらに詳細に記載されるように、マイクロ波プローブが使用される場合と比較して変更されてもよい。

【0036】

マイクロ波プローブ１２０は、マイクロ波信号を放射し、反射したマイクロ波信号を受信するように構成されている。図１において、マイクロ波プローブ１２０は、ブレード付きロータ１３０に向けてマイクロ波信号を放射し、ブレード付きロータ１３０からの反射したマイクロ波信号を受信するように構成されている。マイクロ波信号の放射及び反射したマイクロ波信号の受信に基づいて、マイクロ波プローブ１２０は、比較的長い距離で且つエンジン１０２の高温燃焼部の過酷な環境においてブレード付きロータ１３０の回転を測定するのに使用される。エンジン１０２の速度測定に関して、エンジンが航空機に取り付けられて推力を提供するときに、電子ユニット１１０及びマイクロ波プローブ１２０は、ロータ１３０の速度、より具体的には、ブレード１３２がシャフト１４０の周りを回転する率を測定するように構成されている。システム１００が航空機に実装される実施形態において、電子ユニット１１０は、航空機のエンジン制御部と直接インタフェース接続し、ロータ１３０及びブレード１３２の回転率又は速度を示すデジタルパルス列などのデジタル信号を提供するように構成されていてもよい。

【0037】

再度図２を参照すると、本発明のある態様に係る速度測定の原理の図示が記載されている。一般に、連続的なマイクロ波信号は、生成され、送信され、ブレード１３２に向けて放射される。マイクロ波信号は、反射したマイクロ波信号としてブレード１３２から反射され、反射したマイクロ波信号が捕捉され、処理のために戻される。ある実施形態において、処理は、ブレード１３２の回転反射によって生じた反射マイクロ波信号の振幅及び位相変調を識別するために、反射したマイクロ波信号を、最初に生成され、送信されたマイクロ波信号を表す基準信号と比較することを含む。

【0038】

マイクロ波信号は、例えば、６又は２４ＧＨｚの周波数を有するマイクロ波信号であってもよい。システム１００の観点から、電子ユニット１１０は、連続的なマイクロ波信号を生成し、マイクロ波信号の放射のために連結部１１２を介してマイクロ波プローブ１２０に対してマイクロ波信号を送信する。連結部１１２は、マイクロ波信号のための任意の適切な伝送線を備えていてもよく、好ましくは、マイクロ波センサ１２０に対して密閉的に接合されてもよい。マイクロ波プローブ１２０は、ブレード１３２に向けてマイクロ波信号を放射し、処理のために電子ユニット１１０に連結部１１２を介して戻されるブレード１３２からの反射したマイクロ波信号を受信する。電子ユニット１１０は、反射したマイクロ波信号を基準信号と比較し、反射したマイクロ波信号の振幅及び位相変調を解析してブレード付きロータ１３０の速度を表す出力信号を生成する。本明細書に記載された実施形態のうち、電子ユニット１１０は、以下でさらに詳細に記載されるように、出力信号を生成するアナログ、デジタル又はアナログ及びデジタル回路の組み合わせを備える。

【0039】

図３Ａは、速度計測システムの電子ユニット用のハウジング３００の例となる実施形態を図示しており、図３Ｂは、図３Ａに図示されたハウジング３００内の電子回路基板の配置の例となる実施形態を図示している。図３Ａに図示されたハウジング３００は、電子ユニット１１０用のハウジングの例となる実施形態である。図示されたように、ハウジング３００は、マイクロ波Ｉ／Ｏポートと、電源及び制御入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートとを含む。マイクロ波Ｉ／Ｏポートは、マイクロ波プローブへの及びマイクロ波プローブからのマイクロ波信号の送信及び返信のために連結部１１２に連結されてもよい。他の連結部のうち、制御Ｉ／Ｏポートは、上述したように、電子ユニット１１０用の電源及び航空機のエンジン制御部に連結されてもよい。ハウジング３００は、例えば、アルミニウム若しくは他の金属又はプラスチックなどの用途に適した任意の材料から形成されてもよく、ネジ、リベット又は他の留め具とともに固定されるいくつかの部分を備えていてもよい。電子ユニット１００の１つ以上の電子回路基板は、積層されてハウジング３００内に封入されてもよい。例えば、回路基板は、以下にさらに詳細に記載されるように、特に、無線周波数モジュール（ＲＦＭ）、主処理モジュール（ＭＰＭ）及び電源モジュール（ＰＳＭ）を含んでもよい。

【0040】

図４を参照すると、電子ユニット１１０の例となる実施形態のハイレベルブロック図がさらに詳細に記載される。図示されたように、電子ユニット１１０は、ＲＦＭ４２０と、ＭＰＭ４１０と、ＰＳＭ４３０とを含む。以下にさらに詳細に記載されるように、ＲＦＭ４２０は、ＭＰＭ４１０の制御に基づいて、マイクロ波プローブ１２０などの少なくとも１つのマイクロ波プローブによって放射するためのマイクロ波信号を生成する。次に、マイクロ波プローブ１２０は、上述したように、ブレード付きロータ１３０に向けてマイクロ波信号を放射し、ブレード付きロータ１３０からの反射したマイクロ波信号を捕捉する。ＲＦＭ４２０は、マイクロ波プローブ１２０からの反射したマイクロ波信号を受信し、反射したマイクロ波信号をダウンコンバートされた信号にダウンコンバートし、さらなる処理のためにダウンコンバートされた信号をＭＰＭ４１０に通過させる。ＭＰＭ４１０は、ダウンコンバートされた信号に基づいて、ブレード付きロータ１３０の速度を表す出力パルス列信号を生成するように構成されている。１つの実施形態において、ＰＳＭ４３０は、当技術分野において理解されるように、直接電流−直接電流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータを備える。このように、ＰＳＭ４３０は、第１の電圧で電力を受信し、受信した電力に基づいて１つ以上の第２の電圧で電子ユニット１１０用の電力を生成するように構成されている。限定されない１つの例として、ＰＳＭ４３０の他の入力及び出力電圧は本開示の範囲内であるものの、ＰＳＭ４３０は、１２ＶＤＣの入力を受信し、必要に応じて電子ユニット１１０の様々な回路用に５ＶＤＣ、４ＶＤＣ、３．３ＶＤＣ、２．５ＶＤＣ及び１．２ＶＤＣで出力電圧を生成するように構成されている。

【0041】

図５を参照すると、ＲＦＭ４２０の例となる実施形態がさらに詳細に記載される。図示された例によれば、ＲＦＭ４２０は、位相ロックループ（ＰＬＬ）５０２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５０４と、電力分割部５０６と、無線周波数（ＲＦ）増幅器５０８、５１０及び５１４と、方向性連結部５０９と、同相及び直交（Ｉ／Ｑ）ミキサ５１２と、増幅器５１６とを備える。図示されたように、ＲＦＭ４２０は、ＰＳＭ４３０からの電力と、ＭＰＭ４１０からのＲＦ制御信号とを受信する。ＭＰＭ４１０からのＲＦ制御信号に基づいて、ＰＬＬ５０２及びＶＣＯ５０４は、マイクロ波放射（すなわち、６又は２４ＧＨｚ）について所望の周波数でマイクロ波信号を生成する。ある実施形態において、ＭＰＭ４１０からのＲＦ制御信号は、所望のマイクロ波周波数並びにＭＰＭ４１０からのＲＦ制御信号に対するＰＬＬ５０２及びＶＣＯ５０４周波数及び位相ロックにおけるマイクロ波信号である。他の実施形態において、ＲＦ制御信号は、マイクロ波放射用の所望の周波数でマイクロ波信号を生成するために、所望のマイクロ波周波数の比である周波数と、ＰＬＬ及びＶＣＯ５０４ロックと、ＭＰＭ４１０からのＲＦ制御信号の周波数の倍数とを有する信号を備える。さらに他の実施形態において、ＲＦ制御信号は、制御電圧を備え、ＰＬＬ５０２及びＶＣＯ５０４は、制御電圧に基づいて放射用の所望の周波数でマイクロ波信号を生成する。

【0042】

電力分割部５０６は、ＰＬＬ５０２及びＶＣＯ５０４によって生成されたマイクロ波信号を分割する。電力分割部５０６の一方の出力は、ＲＦ増幅器５０８に供給され、ＲＦ増幅器５０８は、マイクロ波プローブ１２０による放射のためにマイクロ波信号を増幅する。電力分割部５０６の他方の出力は、ＲＦ増幅器５１０に供給され、ＲＦ増幅器５１０は、Ｉ／Ｑ部を含むダウンコンバートされた信号を提供するためにマイクロ波プローブ１２０によって戻された反射したマイクロ波信号と混合するためにマイクロ波信号を増幅してＩ／Ｑミキサ５１２に提供する。具体的には、マイクロ波信号がマイクロ波プローブ１２０による放射のためにＲＦ増幅器５０８によって提供されるのと同じ経路（すなわち、連結部１２１）を介して、反射したマイクロ波信号がマイクロ波プローブ１２０によって戻される。反射したマイクロ波信号は、方向性連結部５０９によってＩ／Ｑミキサ５１２に連結され、Ｉ／Ｑミキサ５１２は、反射したマイクロ波信号をＲＦ増幅器５１０の出力と混合し、Ｉ／Ｑ部を含むダウンコンバートされた信号を提供する。ここで留意すべきは、Ｉ／Ｑミキサは、ダウンコンバートするためにＲＦ増幅器５１０の基準出力のＩ及びＱ部を提供する移相器５１３を含むということである。

【0043】

それゆえに、図２を参照しなおすと、ＲＦ増幅器５０８の出力は、送信されたマイクロ波信号に対応し、ＲＦ増幅器５１０の出力は、基準マイクロ波信号に対応し、ＲＦ増幅器５０９の出力は、反射したマイクロ波信号に対応する。１つの実施形態において、Ｉ／Ｑミキサ５１２によって出力された、ダウンコンバートされた信号は、ＭＰＭ４１０に供給される前に増幅器５１６によって増幅される。他の実施形態において、増幅器５１６は、ＭＰＭ４１０の一部として省略又は一体化されてもよい。さらに、ここで留意すべきは、ＲＦ増幅器５０８、５１０及び５１４によってそれぞれ提供される増幅量は、必要とされる信号レベルに基づいて選択されてもよいということである。

【0044】

図６Ａを参照すると、Ｉ／Ｑミキサ５１２によって出力された、ダウンコンバートされた信号のＩ／Ｑ信号部の例が記載される。特に、図６Ａにおいて、例となるＩ／Ｑ信号部が、ブレードマイクロ波反射の２つの期間にわたって経時的に図示されている。以下にさらに詳細に記載されるように、Ｉ／Ｑ信号部は、ＭＰＭ４１０によって処理され、ブレード付きロータ１３０の速度などのブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号を生成する。ここで留意すべきは、ある実施形態において、ＭＰＭ４１０は、経時的にダウンコンバートされた信号のＩ又はＱ部のうちの一方を選択し、出力パルス列を生成してもよいということである。ダウンコンバートされた信号のＩ又はＱ部のうちの一方の選択は、例えば、経時的なプローブ−ブレード距離や放射されたマイクロ波信号の周波数の変化などの様々な要因に依存するＩ／Ｑ信号平面におけるＩ／Ｑ信号部の回転に依存してもよい。これらの要因は、例えば、経時的な温度及び湿度の変化などの環境条件に部分的に依存することがある。図６Ｂを参照すると、Ｉ／Ｑ信号平面におけるＩ／Ｑ信号部の例が図示されている。Ｉ／Ｑ信号平面において、ダウンコンバートされた信号は、ブレード付きロータ１３０の速度に応じて決定される率で連続的な経路に沿って振動するように見えることができる。ＭＰＭ４１０は、例えば、ブレード付きロータ１３０の速度の測定値として、ダウンコンバートされた信号が図６Ｂに図示された連続的な経路の両端から横断する率を決定するように構成されている。

【0045】

上述したように、図６Ｂに図示された波形の形状及び位置は、プローブ−ブレード距離や経時的に放射されたマイクロ波信号の周波数変化などの様々な要因に基づいて経時的に変化することがある。Ｉ／Ｑ信号平面におけるＩ／Ｑ信号部におけるこれらの要因の影響の例が、図７Ａ〜図７Ｄに図示されている。図６Ｂに図示された波形と比べて、図７Ａに図示された波形は、反時計回りの回転を経験し、増加したプローブ−ブレード距離に応答して大きさが減少している。対照的に、図６Ｂに図示された波形と比べて、図７Ｂに図示された波形は、時計回りの回転を経験し、減少したプローブ−ブレード距離に応答して大きさが増加している。図７Ｃに図示された波形は、経時的に放射されたマイクロ波信号の周波数増加に応答して反時計回りの回転を経験している。対照的に、図７Ｄに図示された波形は、経時的に放射されたマイクロ波信号の周波数減少に応答して時計回りの回転を経験している。以下にさらに詳細に記載されるように、ダウンコンバートされた信号のＩ／Ｑ信号部が図７Ａ〜図７Ｄに図示されたように経時的に変化する場合であっても、ＭＰＭ４１０は、Ｉ／Ｑミキサ５１２によって出力された、ダウンコンバートされた信号に基づいてブレード付きロータ１３０の速度を表す出力パルス列信号を生成するように設計されて構成されている。

【0046】

図８を参照すると、ＭＰＭ４１０の例となる１つの実施形態の一例の概略図が詳細に記載されている。図８に図示されたＭＰＭ４１０の実施形態は、当業者によって理解されるように、アナログ、デジタル又はアナログ及びデジタル回路の組み合わせによって実装されてもよい。しかしながら、本明細書において記載されるように、図８に図示されたＭＰＭ４１０は、アナログ回路によって実装されている。すなわち、図８に図示されたＭＰＭ４１０の実施形態は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを使用したいかなる信号変換もなく実装される。図示されたように、ＭＰＭ４１０は、サブバンドフィルタ８１０及び８１１のバンクと、信号エネルギー検出部８２０と、サブバンドエネルギー検出部８３０のバンクと、サブバンド選択部８４０と、Ｉ／Ｑ出力選択部８５０とを含む。信号エネルギー検出部８２０は、ダウンコンバートされた信号のＩ部（Ｉ_ｉｎ）の平均エネルギーを検出する同相エネルギー検出部８２２と、ダウンコンバートされた信号のＱ部（Ｑ_ｉｎ）の平均エネルギーを検出する直交エネルギー検出部８２４と、ダウンコンバートされた信号のＩ及びＱ部の平均エネルギーを加算してダウンコンバートされた信号の全平均エネルギー信号Ｅ_ｔｏｔを提供する加算器８２６とを含む。エネルギー検出部８２２及び８２４は、当技術分野において理解されるように、二乗平均平方根（ＲＭＳ）関数に基づいて、ダウンコンバートされた信号のＩ及びＱ部のそれぞれの平均エネルギーを検出してもよい。他の平均エネルギー検出方法又は検出部８２２及び８２４の関数（すなわち、ＲＭＳ）は、本開示の範囲内である。

【0047】

サブバンドフィルタ８１０及び８１１のバンクは、複数のサブバンドフィルタ対を含み、各サブバンドフィルタ対は、同相サブバンドフィルタ８１０及び対応する各直交サブバンドフィルタ８１１を備える。サブバンドフィルタの各対８１０ａ及び８１１ａ、８１０ｂ及び８１１ｂ、・・・並びに８１０ｎ及び８１１ｎは、ダウンコンバートされた信号の各サブバンドで動作する。特に、サブバンドフィルタ８１０及び８１１のバンクは、ダウンコンバートされた信号を、ダウンコンバートされた信号の基本周波数及び基本周波数の高調波に対応するサブバンドに分割する。周波数における各サブバンドの幅は、１オクターブよりも小さい。すなわち、各サブバンドの停止周波数は、各サブバンドの開始周波数の２倍未満である（すなわち、ｆ_ｓｔｏｐ＜２・ｆ_{ｓｔａｒｔ}、式中、ｆ_{ｓｔａｒｔ}は、サブバンドの下側境界であり、ｆ_ｓｔｏｐは、サブバンドの上側境界である）。ダウンコンバートされた信号の基本周波数及び高調波並びにサブバンドのそれぞれの各帯域幅の例が図９及び図１０に図示されている。図９においては、ブレード通過周波数に対応するダウンコンバートされた信号の基本周波数の例が基本周波数の高調波とともに図示されている。図１０においては、複数のサブバンドフィルタ対のそれぞれの各帯域幅の例が図示されている。

【0048】

図１０に見ることができるように、各サブバンドは、サブバンドの最大及び最小を除き、周波数において上下の隣接するサブバンドを有し、全てのサブバンドの結合体は、ブレード付きロータ１３０の関心のある完全な速度範囲を含む。ｆ_ｍｉｎからｆ_ｍａｘまで、ブレード付きロータ１３０の関心のある完全な速度範囲を含むのに必要とされる帯域の最小数は、以下によって与えられる。

【数1】

式中、

【数2】

は、上限関数を意味する。

【0049】

図８を参照しなおすと、各同相サブバンドフィルタ８１０ａ−ｎは、ダウンコンバートされた信号の同相部Ｉ_ｉｎに基づいてバンドパスされた信号を提供するバンドパスフィルタ８１２と、同相バンドパスされた信号Ｅ_Ｉの平均エネルギーを検出する平均エネルギー検出部８１６と、同相バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、同相バンドパスされた信号のゼロクロスに基づいて同相パルス列信号Ｐ_Ｉを生成するゼロクロス検出部８１４とを備える。同様に、各直交サブバンドフィルタ８１１ａ−ｎは、ダウンコンバートされた信号の直交部Ｑ_ｉｎに基づいてバンドパスされた信号を提供するバンドパスフィルタ８１３と、直交バンドパスされた信号Ｅ_Ｑの平均エネルギーを検出する平均エネルギー検出部８１７と、直交バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、直交バンドパスされた信号のゼロクロスに基づいて直交パルス列信号Ｐ_Ｑを生成するゼロクロス検出部８１５とを備える。他の方法又は関数は、本開示の範囲内であるものの、エネルギー検出部８１６及び８１７は、ＲＭＳ関数に基づいて平均エネルギーを検出してもよい。

【0050】

さらに図８に図示されたように、サブバンドエネルギー検出部８３０のバンクは、各サブバンドフィルタ対８１０ａ及び８１１ａ、８１０ｂ及び８１１ｂ、・・・、８１０ｎ及び８１１ｎに対応するサブバンドエネルギー検出部８３０ａ、８３０ｂ、・・・、８３０ｎを含む。各サブバンドのエネルギー検出部８３０は、全平均サブバンドエネルギーとして各サブバンドフィルタ対からの同相バンドパスされた信号Ｅ_Ｉの平均エネルギーと直交バンドパスされた信号Ｅ_Ｑの平均エネルギーとを加算する加算器８３２を備える。各サブバンドエネルギー検出部８３０は、さらに、ダウンコンバートされた信号の全平均エネルギーＥ_ｔｏｔと加算器８３２によって出力された全平均サブバンドエネルギーを比較してサブバンド選択信号８３６を提供する比較器８３４を備える。

【0051】

サブバンド選択部８４０は、選択ロジック８４４と、同相サブバンド選択部８４２と、直交サブバンド選択部８４６とを備える。選択ロジック８４４は、サブバンドエネルギー検出部からのサブバンド選択信号８３６に基づいて同相サブバンドセレクタ８４２及び直交サブバンド選択部８４６用の制御信号を生成する。次に、同相サブバンド選択部８４２は、制御信号に基づいて選択された同相パルス列信号Ｐ_{ＩＳｅｌｅｃｔ}として出力用の同相サブバンドフィルタ８１０ａ〜８１０ｎから生成された同相パルス列信号Ｐ_Ｉのうちの１つの同相パルス列信号を選択し、直交サブバンド選択部８４６は、制御信号に基づいて選択された直交パルス列信号Ｐ_{ＱＳｅｌｅｃｔ}として出力用の直交サブバンドフィルタ８１１ａ〜８１１ｎから生成された直交パルス列信号Ｐ_Ｑのうちの１つの直交パルス列信号を選択する。

【0052】

選択ロジック８４４は、基本周波数を含むサブバンドに対応するパルス列信号Ｐ_Ｉ及びＰ_Ｑを選択して制御信号を生成する。選択ロジック８４４によって適用される選択基準は、そのＲＭＳレベル（Ｅ_Ｉ及びＥ_ＱのＲＭＳレベルの合計）が全平均エネルギー信号Ｅ_ｔｏｔの一定の割合に設定された閾値よりも高い周波数スペクトルにおいて最も低いサブバンドを選択することを含む。図１０は、選択ロジック８４４によって適用される選択基準に従った選択閾値の例を図示している。図１０に図示された例に基づいて、選択ロジック８４４は、サブバンド選択部８４２及び８４６を介して「バンド２」のサブバンドに対応するパルス列信号Ｐ_Ｉ及びＰ_Ｑを選択するために制御信号を生成する。すなわち、「バンド２」のサブバンドが、そのＥ_Ｉ及びＥ_Ｑレベルの合計が全平均エネルギー信号Ｅ_ｔｏｔの一定の割合である閾値よりも高い周波数において最も低いサブバンドであることから、選択ロジック８４４は、「バンド２」のサブバンドに由来するパルス列信号Ｐ_Ｉ及びＰ_Ｑを選択するために制御信号を生成する。

【0053】

再度図８を参照すると、Ｉ／Ｑ出力選択部８５０は、ブレード付きロータ１３０の速度を表す出力パルス列信号Ｐ_ｏｕｔとして、選択された同相パルス列信号Ｐ_{ＩＳｅｌｅｃｔ}及び選択された直交パルス列信号Ｐ_{ＱＳｅｌｅｃｔ}のうちの一方を出力する。Ｉ／Ｑ出力選択部８５０によって適用される選択基準は、所定数のエッジ（立ち下がり又は立ち上がり）が選択された信号については生じないがエッジが他方の信号について生じるまで、選択されたパルス列信号Ｐ_{ＩＳｅｌｅｃｔ}及びＰ_{ＱＳｅｌｅｃｔ}のうちの現在の選択を維持することを含む。１つの実施形態において、所定数の立ち下がり又は立ち上がりエッジが３つのエッジであってもよいが、例えば、２つ又は４つなどの他の数のエッジは、本開示の範囲内である。この選択基準は、さらに、図１１に図示されている。図１１において、エッジが信号Ｐ_{ＩＳｅｌｅｃｔ}については生じないが３つのエッジ１１０２が信号Ｐ_{ＱＳｅｌｅｃｔ}について生じるまで、信号Ｐ_{ＩＳｅｌｅｃｔ}が出力される。次に、エッジが信号Ｐ_{ＱＳｅｌｅｃｔ}については生じないが３つのエッジ１１０４が信号Ｐ_{ＩＳｅｌｅｃｔ}について生じるまで、信号Ｐ_{ＱＳｅｌｅｃｔ}が出力される。これに関連して、ここで留意すべきは、上述したように且つ図７Ａ〜図７Ｄに図示されたように、ダウンコンバートされた信号のＩ／Ｑ信号部が回転するとき、ゼロクロス検出部８１４及び８１５のうちの一方のみがＩ／Ｑ信号部のゼロクロスを検出することができるということである。Ｉ／Ｑ出力選択部８５０は、ダウンコンバートされた信号のＩ／Ｑ信号部が経時的に回転し、それゆえに、Ｉ／Ｑ信号部のゼロクロスの検出が、同相ゼロクロス検出部８１４から直交ゼロクロス検出部８１５へと移行するか又はその逆になるという事実を構成するように構成されている。

【0054】

一般に、エンジン制御部がロータ１３０の速度に関するフィードバックを有するように、ブレード付きロータ１３０の速度を表す出力パルス列信号Ｐ_ｏｕｔが航空機のエンジン制御部に設けられる。出力パルス列信号Ｐ_ｏｕｔを参照して、エンジン制御部は、ロータ１３０の速度に基づいて、エンジン制御部とエンジン１０２との間の制御ループを閉じることができる。このように、エンジン制御部は、エンジンの損傷、故障又は危険な動作条件を示す性能メトリックを含むエンジン１０２の性能の様々なメトリックを計算することができる。エンジン制御部は、それゆえに、出力パルス列信号Ｐ_ｏｕｔに基づいてエンジンが危険な動作条件で動作していると判定された場合に、より良好にエンジン１０２を停止させることができる。

【0055】

ここで留意すべきは、他の実施形態においては、マイクロ波プローブ以外の近接センサが使用されてもよいということである。マイクロ波プローブ以外の近接センサが使用される場合、ある実施形態においては、近接センサが受信した反射信号は、別個の同相及び直交位相チャンネルを使用することなくダウンコンバートされ得る。この場合、図８の構成は、同相及び直交部のうちの一方のみに依存するように変更されることができる。換言すれば、別個の同相及び直交ダウンコンバートされたチャンネルなしに、図８の構成は、同相又は直交部のうちのいずれか一方に類似する単一のチャンネルのみについて変更されることができる。

【0056】

図１２を参照すると、ＭＰＭ４１０の他の実施形態の例となる概略図が詳細に記載されている。ここで再度留意すべきは、図１２に図示されたＭＰＭ４１０の実施形態は、アナログ、デジタル又はアナログ及びデジタル回路の組み合わせによって実装されてもよいものの、図１２に図示されたＭＰＭ４１０の例となる実施形態は、アナログ回路によって実装されている。図１２において、ＭＰＭ４１０は、バンドパスフィルタ１２１０と、追跡フィルタ１２２０と、デジタルパルス生成部１２１５と（１２１５ａ及び１２１５ｂ）と、Ｉ／Ｑ出力選択部１２６０とを含む。バンドパスフィルタ１２１０は、同相バンドパスフィルタ１２１４と、直交バンドパスフィルタ１２１２とを含む。１つの実施形態において、バンドパスフィルタ１２１２及び１２１４は、ダウンコンバートされた信号の基本周波数及び基本周波数の所定の高調波に対応する範囲にわたって周波数を通過して他の周波数を除去し、ノイズを低減する。これに関連して、バンドパスフィルタ１２１２及び１２１４は、バンドパスされてダウンコンバートされた出力信号を生成する。

【0057】

追跡フィルタ１２２０は、比例積分微分（ＰＩＤ）制御部１２３８によってそれぞれ同調される一対の同相及び直交同調ローパスフィルタ１２２２及び１２４２を含む。同相同調ローパスフィルタ１２２２は、同相バンドパスフィルタ１２１４の出力を受信し、直交同調ローパスフィルタ１２４２は、直交バンドパスフィルタ１２１２の出力を受信する。ＰＩＤ制御部１２３８は、それぞれの出力信号の結合エネルギーがそれぞれの入力信号の結合エネルギーの所定の割合であるように、ローパスフィルタ１２２２及び１２４２のカットオフ周波数を調整又は同調するために制御信号１２３９を生成するように構成されている。所定の割合は、ダウンコンバートされた信号のエネルギーに対する反射したマイクロ波ブレード通過信号の基本周波数の相対エネルギーに係る様々な実施形態において定義されている。換言すれば、フィルタ１２２２及び１２４２の出力エネルギーが目標エネルギー未満である場合には、ＰＩＤ制御部１２３８は、制御信号１２３９を介してフィルタ１２２２及び１２４２のカットオフ周波数を増加させる。逆に、フィルタ１２２２及び１２４２の出力エネルギーが目標エネルギーを超えている場合には、ＰＩＤ制御部は、フィルタ１２２２及び１２４２のカットオフ周波数を低下させる。このようにして、追跡フィルタ１２２０は、反射したマイクロ波ブレード通過信号の基本周波数を追跡する。

【0058】

図１３は、本発明の所定の態様に係るローパスフィルタ１２２２及び１２４２の同調された帯域幅１３０２の例となる説明を提供する。図１３において、ローパスフィルタ１２２２及び１２４２の同調された帯域幅１３０２は、調整可能であるように図示されている。上述したように、ローパスフィルタ１２２２及び１２４２の帯域幅１３０２は、ＰＩＤ制御部１２３８によって生成された制御信号１２３９に基づいて調整される。

【0059】

図１２に戻ると、追跡フィルタ１２２０はまた、同相及び直交同調ローパスフィルタ１２２２及び１２４２からの出力信号の平均エネルギーをそれぞれ検出する第１及び第２のエネルギー検出部１２２６及び１２４６を含む。１つの実施形態において、エネルギー検出部１２２６及び１２４６は、同相及び直交同調ローパスフィルタ１２２２及び１２４２からの出力信号のそれぞれ用のＲＭＳエネルギー出力信号を生成してもよい。第１及び第２のエネルギー検出部１２２６及び１２４６から出力される平均エネルギーは、加算器１２３２によって加算される。集合的には、（加算器１２３２によって加算されるような）エネルギー検出部１２２６及び１２４６によって検出されて出力される平均エネルギーは、第１の平均エネルギー出力を有する。追跡フィルタ１２２０は、さらに、同相及び直交エネルギー検出部１２２４及び１２４４と、同相及び直交エネルギー検出部１２２４及び１２４４の出力を加算する加算器１２２８とを含む。加算器１２２８の出力は、第２の平均エネルギー出力を有する。ダウンコンバートされた信号のエネルギーに対する反射したマイクロ波ブレード通過信号の基本周波数の相対エネルギーを表す入力信号をＰＩＤ制御部１２３８に提供するために、第１の平均エネルギー出力は、インバータ１２３４によってインバートされ、加算器１２３６によって第２の平均エネルギー出力と加算される。このように、加算器１２３６の出力は、第１及び第２の平均エネルギー出力間の差分を表す。次に、ダウンコンバートされた信号のエネルギーに対する反射したマイクロブレード通過信号の基本周波数の相対エネルギーを表す加算器１２３６の「差分」出力は、ＰＩＤ制御部１２３８に提供される。

【0060】

ＰＩＤ制御部１２３８によって生成される制御信号１２３９に基づいて、デジタルパルス生成部１２１５ａ及び１２１５ｂの同調バンドパスフィルタ１２１６及び１２１７の通過帯域もまた調整される。同調ローパスフィルタ１２２２及び１２４２と比較して、同調バンドパスフィルタ１２１６及び１２１７は、第２の同調フィルタを備える。ここで留意すべきは、パルスがゼロクロス検出部１２１８及び１２１９によって正確に生成されることができるように、追跡フィルタ１２２０の主な機能は、同調バンドパスフィルタ１２１６及び１２１７の通過帯域の帯域幅を調整するために入力として制御信号１２３９を生成することであるということである。図１４は、バンドパスフィルタ１２１６及び１２１７の同調された帯域幅１４０２の例となる説明を提供する。図１４において、バンドパスフィルタ１２１６及び１２１７の同調された帯域幅１４０２は、調整可能であるように図示されている。上述したように、バンドパスフィルタ１２１６及び１２１７の帯域幅１４０２は、ＰＩＤ制御部１２３８によって生成された制御信号１２３９に基づいて調整される。

【0061】

図１２を参照しなおすと、ゼロクロス検出部１２１８は、同調バンドパスフィルタ１２１６によって出力された信号のゼロクロスを検出し、ゼロクロスに基づいて同相パルス列信号Ｐ_Ｉを生成する。同様に、ゼロクロス検出部１２１９は、同調バンドパスフィルタ１２１７によって出力された信号のゼロクロスを検出し、ゼロクロスに基づいて直交パルス列信号Ｐ_Ｑを生成する。同相及び直交パルス列信号Ｐ_Ｉ及びＰ_Ｑは、Ｉ／Ｑ選択部８５０と同様に動作してブレード付きロータ１３０の速度を表すパルス列出力信号Ｐ_ｏｕｔを提供するＩ／Ｑ選択部１２６０に対する入力として提供される。

【0062】

再度、エンジン制御部がロータ１３０の速度に関するフィードバックを有するように、出力パルス列信号Ｐ_ｏｕｔが航空機のエンジン制御部に設けられてもよい。図１２に図示されたＭＰＭの実施形態は、図８に図示されたＭＰＭの実施形態が行うように、ブレード付きロータ１３０の速度を表すパルス列出力信号を提供することを目的とする。

【0063】

ここで再度留意すべきは、他の実施形態においては、マイクロ波プローブ以外の近接センサが使用されてもよいということである。マイクロ波プローブ以外の近接センサが使用される場合、ある実施形態においては、近接センサによって受信した反射信号は、別個の同相及び直交位相チャンネルを使用することなくダウンコンバートされてもよい。この場合、図１２の構成は、同相及び直交部のうちの一方のみに依存するように変更されることができる。換言すれば、別個の同相及び直交ダウンコンバートされたチャンネルなしに、図１２の構成は、同相又は直交部のうちのいずれか一方に類似する単一のチャンネルのみについて変更されることができる。

【0064】

図１５〜図１８の処理フロー図を参照する前に、ここで留意すべきは、本発明は、図１５〜図１８に図示された工程の他の順序を使用して実施されてもよいということである。すなわち、図１５〜図１８に図示された処理フローは、例としてのみ提供され、本発明は、それらの図示とは異なる処理フローを使用して実施されてもよい。さらに、ここで留意すべきは、全ての工程が全ての実施形態において必要とされるとは限らないということである。換言すれば、１つ以上の工程は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく省略又は置換されてもよい。他の実施形態においては、工程は、互いに並列的に、異なる順序で行われるか、又は、完全に省略されてもよい、及び／又は、所定の追加の工程は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく行われてもよい。

【0065】

図１５を参照すると、ブレード付きロータの速度測定の方法１５００が記載されている。方法１５００は、図１及び図４に図示された速度測定システムと関連して記載されるが、本明細書に記載された他のシステム及び実施形態によって実施されてもよい。工程１５１０において、電子ユニット１１０は、ブレード付きロータ１３０に向けてマイクロ波信号を放射し、工程１５２０において、電子ユニット１１０は、ブレード付きロータ１３０からの反射したマイクロ波信号を受信する。工程１５３０において、電子ユニット１１０のＲＦＭ４２０は、ダウンコンバートされた信号に対して反射したマイクロ波信号をダウンコンバートする。工程１５５０において、電子ユニット１１０のＭＰＭ４１０は、ダウンコンバートされた信号に基づいて、ブレード付きロータ１３０の速度を表す出力パルス列信号を生成する。

【0066】

図１６を参照すると、工程１５４０における出力パルス列信号の生成の１つの実施形態がさらに詳細に記載される。図１６に図示された出力パルス列信号の生成処理は、図８に図示されたシステム要素と関連して記載されるが、当業者によって理解されるように、他の同等の要素によって実施されてもよい。工程１６１０において、同相エネルギー検出部８２２は、ダウンコンバートされた信号の同相部の平均エネルギーを検出し、工程１６２０において、直交エネルギー検出部８２４は、ダウンコンバートされた信号の直交部の平均エネルギーを検出する。工程１６３０に進むと、加算器８２６は、ダウンコンバートされた信号の全平均エネルギーとして、ダウンコンバートされた信号の同相部の平均エネルギーとダウンコンバートされた信号の直交部の平均エネルギーとを加算する。さらに、ダウンコンバートされた信号の複数のサブバンドのそれぞれについて、サブバンドフィルタ８１０のバンクは、工程１６４０において、ダウンコンバートされた信号の同相部をバンドパスフィルタリングして同相バンドパスされた信号を提供し、工程１６５０において、同相バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出し、工程１６６０において、同相バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、工程１６７０において、同相バンドパスされた信号のゼロクロスに基づいて、同相パルス列信号を生成する。同様に、ダウンコンバートされた信号の複数のサブバンドのそれぞれについて、サブバンドフィルタ８１１のバンクは、工程１６４２において、ダウンコンバートされた信号の直交部をバンドパスフィルタリングして直交バンドパスされた信号を提供し、工程１６５２において、直交バンドパスされた信号の平均エネルギーを検出し、工程１６６２において、直交バンドパスされた信号のゼロクロスを検出し、工程１６７２において、直交バンドパスされた信号のゼロクロスに基づいて、直交パルス列信号を生成する。

【0067】

工程１６８０において、ダウンコンバートされた信号の複数のサブバンドのそれぞれについて、サブバンドエネルギー検出部８３０のバンクは、全平均サブバンドエネルギーとして、同相及び直交バンドパスされた信号の平均エネルギーを加算する。工程１６８０の後、処理は、図１７に図示されたように工程１７１０に進み、ダウンコンバートされた信号の複数のサブバンドのそれぞれについて、サブバンドエネルギー検出部８３０のバンクは、ダウンコンバートされた信号の全平均エネルギーと全平均サブバンドエネルギーを比較してサブバンド選択信号を提供する。工程１７２０において、選択ロジック８４４は、サブバンド選択信号に基づいて制御信号を生成し、工程１７２０において、同相サブバンド選択部８４２は、制御信号に基づいて、選択された同相パルス列信号として出力について複数のサブバンドの同相パルス列信号のうちの１つの同相パルス列信号を選択する。同様に、工程１７３０において、直交サブバンド選択部８４６は、制御信号に基づいて、選択された直交パルス列信号として出力について複数のサブバンドの直交パルス列信号のうちの１つの直交パルス列信号を選択する。工程１７４０に進み、Ｉ／Ｑ出力選択部は、ブレード付きロータの速度を表す出力パルス列信号として、選択された同相パルス列信号及び選択された直交パルス列信号のうちの一方を選択することによって出力パルス列信号を生成する。

【0068】

図１８を参照すると、工程１５４０における出力パルス列信号の生成の他の実施形態がさらに詳細に記載されている。図１８に図示された出力パルス列信号の生成の処理は、図１２に図示されたシステム要素と関連して記載されるが、当業者によって理解されるように、他の等価な要素によって実施されてもよい。工程１８１０において、バンドパスフィルタ１２１０は、ダウンコンバートされた信号の基本周波数に対応するダウンコンバートされた信号の周波数を通過して他の周波数を拒絶し、バンドパスされた信号を生成する。工程１８２０において、同調ローパスフィルタ１２２２及び１２４２は、制御信号に応答してバンドパスされた信号をフィルタリングし、フィルタリングされた出力を提供する。工程１８３０に進み、エネルギー検出部１２２６及び１２４６は、同調ローパスフィルタ１２２２及び１２４２のフィルタリングされた出力に基づいて第１の平均エネルギー出力を生成する。さらに、工程１８４０において、エネルギー検出部１２２４及び１２４４は、バンドパスされた信号に基づいて、第２の平均エネルギーを生成する。

【0069】

工程１８５０に進み、ＰＩＤ制御部１２３８は、第１及び第２の平均エネルギー出力間の差分に基づいて制御信号を生成する。工程１８６０において、制御信号に基づいて、同調バンドパスフィルタ１２１６及び１２１７は、制御信号に応答してバンドパスされた信号に第２のフィルタリングを行い、第２のフィルタリングが行われた出力を提供する。第２のフィルタリングが行われた出力を使用して、ゼロクロス検出部１２１８及び１２１９は、工程１８７０において、第２のフィルタリングが行われた出力のゼロクロスを検出する。検出されたゼロクロスに基づいて、Ｉ／Ｑ選択部１２６０は、工程１８８０において、ゼロクロスに基づいて出力パルス列信号を生成する。

【0070】

本発明の実施形態が本明細書において詳細に記載されてきたが、説明は例示である。本明細書に記載された発明の特徴は、代表的なものであり、他の実施形態においては、所定の特徴及び要素が追加又は省略されてもよい。さらに、本明細書に記載された実施形態の態様に対する変更が、その範囲が変更及び同等の構造を含むように最も広い解釈が与えられるべきである以下の特許請求の範囲において定義された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者によって行われてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】