【導讀】探tan索suo基ji於yu壓ya電dian陶tao瓷ci的de傳chuan感gan器qi和he手shou持chi式shi數shu據ju收shou集ji工gong具ju在zai用yong於yu基ji於yu狀zhuang態tai的de預yu測ce性xing維wei護hu時shi的de優you勢shi和he局ju限xian性xing，以yi及ji完wan全quan集ji成cheng和he可ke靠kao的de振zhen動dong傳chuan感gan器qi的de優you勢shi。

探tan索suo基ji於yu壓ya電dian陶tao瓷ci的de傳chuan感gan器qi和he手shou持chi式shi數shu據ju收shou集ji工gong具ju在zai用yong於yu基ji於yu狀zhuang態tai的de預yu測ce性xing維wei護hu時shi的de優you勢shi和he局ju限xian性xing
，以yi及ji完wan全quan集ji成cheng和he可ke靠kao的de振zhen動dong傳chuan感gan器qi的de優you勢shi。

精密工業過程越來越依賴於電機和相關機械的高效和一致運行。機械中的不平衡、缺陷、peijiansongdongheqitayichangtongchanghuizhuanhuaweizhendong，ranhoushijingdusunshiyijianquanwenti。ruguobujiayijiejue，chulexingnengheanquanwentiwai，ruguoshebeixuyaolixianweixiu，shengchanlisunshijiangbukebimian。

jiyuzhuangtaideyucexingweihushibimianshengchanlisunshideyizhiqiejingguoyanzhengdefangfa
，danzhezhongfangfadejiazhiyuqifuzaxingxiangpipei。xianyoufangfacunzaijuxianxing，tebieshizaifenxizhendongshuju（無論如何收集）和隔離誤差源時。

現(xian)有(you)的(de)數(shu)據(ju)收(shou)集(ji)方(fang)法(fa)包(bao)括(kuo)安(an)裝(zhuang)在(zai)機(ji)器(qi)上(shang)的(de)簡(jian)單(dan)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)手(shou)持(chi)式(shi)數(shu)據(ju)收(shou)集(ji)工(gong)具(ju)。這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)有(you)許(xu)多(duo)局(ju)限(xian)性(xing)，特(te)別(bie)是(shi)與(yu)可(ke)以(yi)嵌(qian)入(ru)機(ji)器(qi)上(shang)或(huo)機(ji)器(qi)中(zhong)並(bing)自(zi)主(zhu)行(xing)動(dong)的(de)完(wan)整(zheng)檢(jian)測(ce)和(he)分(fen)析(xi)係(xi)統(tong)的(de)理(li)想(xiang)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)相(xiang)比(bi)。本(ben)文(wen)將(jiang)進(jin)一(yi)步(bu)探(tan)討(tao)這(zhe)些(xie)局(ju)限(xian)性(xing)以(yi)及(ji)與(yu)理(li)想(xiang)的(de)比(bi)較(jiao)。

測量的可重複性

手持式振動探頭具有一些實現優勢，例如不需要對終端設備進行任何修改
，並且鑒於其大（磚）尺chi寸cun，它ta們men相xiang對dui高gao度du集ji成cheng
，允yun許xu足zu夠gou的de處chu理li和he存cun儲chu。然ran而er，一yi個ge主zhu要yao的de限xian製zhi是shi測ce量liang的de可ke重zhong複fu性xing。探tan頭tou位wei置zhi或huo角jiao度du的de微wei小xiao差cha異yi會hui產chan生sheng不bu一yi致zhi的de振zhen動dong曲qu線xian，使shi時shi間jian比bi較jiao不bu準zhun確que。因yin此ci，維wei護hu技ji術shu人ren員yuan麵mian臨lin的de問wen題ti是shi，觀guan察cha到dao的de任ren何he振zhen動dong偏pian移yi是shi由you於yu機ji器qi內nei部bu的de實shi際ji變bian化hua，還hai是shi僅jin僅jin是shi測ce量liang技ji術shu的de變bian化hua。理li想xiang情qing況kuang下xia，傳chuan感gan器qi既ji緊jin湊cou又you集ji成cheng，足zu以yi允yun許xu直zhi接jie和he永yong久jiu嵌qian入ru感gan興xing趣qu的de設she備bei中zhong。

測量時間表

手shou持chi式shi探tan頭tou方fang法fa的de另ling一yi個ge限xian製zhi是shi缺que乏fa對dui麻ma煩fan的de振zhen動dong偏pian移yi的de實shi時shi通tong知zhi。大da多duo數shu基ji於yu壓ya電dian陶tao瓷ci的de傳chuan感gan器qi也ye是shi如ru此ci
，這zhe些xie傳chuan感gan器qi通tong常chang處chu於yu非fei常chang低di的de集ji成cheng度du（在某些情況下僅為傳感器），數據傳輸到其他地方以供以後分析。這些設備需要外部幹預
，因此為錯過事件/班次提供了機會。另一方麵，自主傳感器處理係統包括傳感器
、分析

、存儲和報警功能，並且仍然足夠小，可以嵌入
，提供最快的振動偏移通知


，以及顯示基於時間的趨勢的最佳能力。

了解數據

隻有采用頻域分析，才能實現嵌入式傳感器實時通知的理想（如前所述）。任何給定的設備通常具有多個振動源
，例如軸承缺陷、不bu平ping衡heng和he齒chi輪lun齧nie合he
，以yi及ji設she計ji來lai源yuan，例li如ru鑽zuan頭tou或huo機ji械xie壓ya力li機ji在zai其qi正zheng常chang運yun行xing過guo程cheng中zhong產chan生sheng振zhen動dong。對dui設she備bei進jin行xing基ji於yu時shi間jian的de分fen析xi會hui產chan生sheng複fu雜za的de波bo形xing
，將jiang多duo個ge源yuan組zu合he在zai一yi起qi
，在zaiFFT分析之前提供很少的可識別信息。大多數基於壓電陶瓷的傳感器解決方案依賴於FFT的外部計算和分析。這不僅消除了實時通知的可能性
，而且還給設備開發人員帶來了巨大的額外設計負擔。通過在傳感器上嵌入FFT分(fen)析(xi)，可(ke)以(yi)立(li)即(ji)將(jiang)振(zhen)動(dong)偏(pian)移(yi)隔(ge)離(li)到(dao)特(te)定(ding)來(lai)源(yuan)。鑒(jian)於(yu)完(wan)全(quan)集(ji)成(cheng)和(he)自(zi)主(zhu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)和(he)簡(jian)單(dan)性(xing)，這(zhe)種(zhong)完(wan)全(quan)集(ji)成(cheng)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)元(yuan)件(jian)還(hai)可(ke)以(yi)將(jiang)設(she)備(bei)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)的(de)開(kai)發(fa)時(shi)間(jian)縮(suo)短(duan) 6 到 12 個月。

訪問數據

嵌入式FFT分fen析xi假jia設she模mo擬ni傳chuan感gan器qi數shu據ju已yi經jing過guo調tiao理li並bing轉zhuan換huan為wei數shu字zi數shu據ju，因yin此ci數shu據ju傳chuan輸shu大da大da簡jian化hua。事shi實shi上shang
，目mu前qian使shi用yong的de大da多duo數shu振zhen動dong傳chuan感gan器qi解jie決jue方fang案an都dou是shi模mo擬ni輸shu出chu，導dao致zhi傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong信xin號hao衰shuai減jian，更geng不bu用yong說shuo已yi經jing討tao論lun過guo的de離li線xian數shu據ju分fen析xi的de複fu雜za性xing。鑒jian於yu大da多duo數shu需xu要yao振zhen動dong監jian測ce的de工gong業ye設she備bei往wang往wang存cun在zai於yu嘈cao雜za、移動
、nanyijiejinshenzhiweixiandehuanjingzhong，renmenqiangliexiwangbujinyaojiangdijiekoubuxiandefuzaxing
，haiyaozaiyuantouzhixingjinkenengduodeshujufenxi

，yijinkenengzhunquedibuhuoshebeizhendongdebiaoshi。

多少數據

xuduoxianyoudechuanganqijiejuefangandoushidanzhouyadianchuanganqi。zhexieyadianchuanganqibutigongfangxiangxingxinxi
，yincixianzhileduishebeizhendongquxiandelijie。quefafangxiangxingyiweizhexuyaofeichangdizaoshengdechuanganqi

，zheyehuiyingxiangchengben。jiyusanzhouMEMS的傳感器的可用性
，如果每個軸的精度對齊
，可以顯著提高隔離振動源的能力，同時可能降低成本。

探測點

傳感器的放置位置問題至關重要，但高度依賴於設備類型、huanjingshenzhishebeideshengmingzhouqi。youyuxianyoudegaochengbenchuanganqiyuanjianjiangtancediandeshuliangxianzhizaijigehuoyige，yincifangzhigengjiaguanjian。zheyiweizheyaomexuyaodaliangdeqianqikaifashijian
，yaometongguoshiyanquedingzuijiafangzhi，yaomezaidaduoshuqingkuangxiahuidaozhiyaobuhuodeshujudeshulianghezhiliangyousuotuoxie。yixianyouchengbendeyixiaobufencunzaigengwanquanjichengdechuanganqitantou
，keyiyunxumeigexitongfangzhiduogetantou，jianshaoqianqikaifashijian/成本，或者隻是更少和更便宜的傳感器。

設備生命周期轉變

無wu論lun采cai用yong何he種zhong技ji術shu
，傳chuan感gan器qi元yuan件jian都dou是shi一yi個ge重zhong要yao的de考kao慮lv因yin素su，但dan通tong常chang更geng關guan鍵jian的de是shi傳chuan感gan器qi信xin號hao調tiao理li和he處chu理li。信xin號hao調tiao理li和he處chu理li不bu僅jin特te定ding於yu獨du特te的de設she備bei
，而er且qie特te定ding於yu設she備bei的de生sheng命ming周zhou期qi。這zhe轉zhuan化hua為wei傳chuan感gan器qi設she計ji中zhong的de幾ji個ge重zhong要yao考kao慮lv因yin素su。早zao期qi的de模mo數shu轉zhuan換huan（即，在傳感器頭，而不是在設備外）允許在係統內配置/調整。理想的傳感器將提供一個簡單的可編程接口，通過快速基線數據捕獲
、過濾操作、警jing報bao編bian程cheng和he不bu同tong傳chuan感gan器qi位wei置zhi的de實shi驗yan來lai簡jian化hua設she備bei設she置zhi。對dui於yu現xian有you的de簡jian單dan傳chuan感gan器qi，隻zhi要yao它ta們men可ke在zai設she備bei設she置zhi中zhong配pei置zhi
，仍reng然ran必bi須xu在zai傳chuan感gan器qi設she置zhi中zhong做zuo出chu一yi些xie妥tuo協xie
，以yi適shi應ying設she備bei生sheng命ming周zhou期qi內nei維wei護hu問wen題ti的de變bian化hua。例li如ru，傳chuan感gan器qi是shi否fou應ying配pei置zhi為wei設she備bei故gu障zhang可ke能neng性xing較jiao小xiao的de早zao期qi使shi用yong壽shou命ming


，還hai是shi在zai故gu障zhang不bu僅jin可ke能neng而er且qie可ke能neng更geng有you害hai時shi配pei置zhi為wei使shi用yong壽shou命ming結jie束shu？首shou選xuan方fang法fa是shi係xi統tong內nei可ke編bian程cheng傳chuan感gan器qi，它ta允yun許xu對dui生sheng命ming周zhou期qi中zhong的de變bian化hua進jin行xing配pei置zhi。例li如ru，在zai早zao期qi生sheng命ming期qi間jian不bu經jing常chang監jian測ce最zui低di功gong耗hao;一旦觀察到偏移（警告閾值），則重新配置為頻繁（用戶編程周期）監控;除了對用戶編程的報警閾值進行連續監控和中斷驅動通知外。

識別變化/趨勢

之(zhi)前(qian)關(guan)於(yu)使(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)適(shi)應(ying)設(she)備(bei)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)變(bian)化(hua)的(de)討(tao)論(lun)在(zai)某(mou)種(zhong)程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)對(dui)基(ji)線(xian)設(she)備(bei)響(xiang)應(ying)的(de)了(le)解(jie)。即(ji)使(shi)是(shi)簡(jian)單(dan)的(de)模(mo)擬(ni)傳(chuan)感(gan)器(qi)也(ye)可(ke)以(yi)做(zuo)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)，假(jia)設(she)操(cao)作(zuo)員(yuan)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)，進(jin)行(xing)離(li)線(xian)分(fen)析(xi)

，並(bing)將(jiang)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)離(li)線(xian)存(cun)儲(chu)，並(bing)正(zheng)確(que)標(biao)記(ji)到(dao)特(te)定(ding)設(she)備(bei)和(he)探(tan)頭(tou)位(wei)置(zhi)。一(yi)種(zhong)首(shou)選(xuan)且(qie)不(bu)易(yi)出(chu)錯(cuo)的(de)方(fang)法(fa)將(jiang)允(yun)許(xu)在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)頭(tou)存(cun)儲(chu)基(ji)線(xian)FFT

，從(cong)而(er)消(xiao)除(chu)任(ren)何(he)錯(cuo)放(fang)數(shu)據(ju)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。基(ji)線(xian)數(shu)據(ju)還(hai)有(you)助(zhu)於(yu)建(jian)立(li)報(bao)警(jing)級(ji)別(bie)
，理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)下(xia)
，該(gai)級(ji)別(bie)將(jiang)直(zhi)接(jie)在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)上(shang)進(jin)行(xing)編(bian)程(cheng)
，因(yin)此(ci)在(zai)檢(jian)測(ce)到(dao)警(jing)告(gao)或(huo)故(gu)障(zhang)條(tiao)件(jian)的(de)任(ren)何(he)後(hou)續(xu)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)/捕獲中
，可以生成實時中斷。

文檔/可追溯性

在(zai)出(chu)廠(chang)設(she)置(zhi)中(zhong)，適(shi)當(dang)的(de)振(zhen)動(dong)分(fen)析(xi)程(cheng)序(xu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)手(shou)持(chi)式(shi)探(tan)頭(tou)或(huo)嵌(qian)入(ru)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)監(jian)測(ce)數(shu)十(shi)甚(shen)至(zhi)數(shu)百(bai)個(ge)位(wei)置(zhi)。在(zai)給(gei)定(ding)的(de)設(she)備(bei)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)內(nei)，這(zhe)可(ke)能(neng)會(hui)產(chan)生(sheng)捕(bu)獲(huo)數(shu)千(qian)條(tiao)記(ji)錄(lu)的(de)需(xu)求(qiu)。預(yu)測(ce)性(xing)維(wei)護(hu)計(ji)劃(hua)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)取(qu)決(jue)於(yu)與(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)收(shou)集(ji)點(dian)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)時(shi)間(jian)的(de)正(zheng)確(que)映(ying)射(she)。為(wei)了(le)獲(huo)得(de)最(zui)低(di)風(feng)險(xian)和(he)最(zui)有(you)價(jia)值(zhi)的(de)數(shu)據(ju)
，除(chu)了(le)嵌(qian)入(ru)式(shi)存(cun)儲(chu)外(wai)
，傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)應(ying)具(ju)有(you)唯(wei)一(yi)的(de)序(xu)列(lie)號(hao)和(he)為(wei)數(shu)據(ju)添(tian)加(jia)時(shi)間(jian)戳(chuo)的(de)能(neng)力(li)。

可靠性

前麵的討論重點介紹了改進現有基於傳感器的振動監測方法的方法，以實現預測性維護。但是
，如果傳感器出現故障（性能偏移），而不是設備，該怎麼辦？或者，如果使用完全自主的傳感器（如理想情況所述）進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)
，我(wo)們(men)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)繼(ji)續(xu)工(gong)作(zuo)的(de)信(xin)心(xin)有(you)多(duo)大(da)？對(dui)於(yu)許(xu)多(duo)現(xian)有(you)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，例(li)如(ru)基(ji)於(yu)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，這(zhe)些(xie)情(qing)況(kuang)存(cun)在(zai)嚴(yan)重(zhong)的(de)限(xian)製(zhi)，因(yin)為(wei)簡(jian)單(dan)的(de)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)無(wu)法(fa)提(ti)供(gong)係(xi)統(tong)內(nei)自(zi)檢(jian)。人(ren)們(men)總(zong)是(shi)對(dui)隨(sui)時(shi)間(jian)記(ji)錄(lu)的(de)數(shu)據(ju)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)缺(que)乏(fa)信(xin)心(xin)，在(zai)報(bao)廢(fei)關(guan)鍵(jian)監(jian)控(kong)階(jie)段(duan)，實(shi)時(shi)故(gu)障(zhang)通(tong)知(zhi)對(dui)時(shi)間(jian)和(he)成(cheng)本(ben)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)
，並(bing)且(qie)可(ke)能(neng)是(shi)一(yi)個(ge)重(zhong)大(da)的(de)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)，因(yin)此(ci)總(zong)是(shi)擔(dan)心(xin)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)能(neng)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。高(gao)置(zhi)信(xin)度(du)預(yu)測(ce)性(xing)維(wei)護(hu)計(ji)劃(hua)的(de)一(yi)個(ge)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)是(shi)能(neng)夠(gou)遠(yuan)程(cheng)自(zi)檢(jian)傳(chuan)感(gan)器(qi)。幸(xing)運(yun)的(de)是(shi)
，這(zhe)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)一(yi)些(xie)基(ji)於(yu)MEMS的傳感器來實現。嵌入式數字自檢功能將縮小可靠振動監測係統的最後差距。

ADI公司的ADIS16227是完全自主頻域振動監測器的一個例子，能夠解決前麵討論的所有十個關鍵問題。ADIS16227具有嵌入式頻域處理
、512點實值FFT和he板ban載zai存cun儲chu功gong能neng，能neng夠gou識shi別bie和he分fen類lei各ge個ge振zhen動dong源yuan，監jian控kong其qi隨sui時shi間jian的de變bian化hua
，並bing對dui可ke編bian程cheng閾yu值zhi電dian平ping做zuo出chu反fan應ying。該gai器qi件jian提ti供gong可ke配pei置zhi的de頻pin譜pu報bao警jing頻pin段duan和he窗chuang口kou選xuan項xiang
，允yun許xu通tong過guo配pei置zhi6個頻段（警報1（警告閾值）和警報2（故障閾值）來分析全頻譜
，以便更早、更準確地檢測問題。其核心是基於MEMS的三軸寬帶寬（22 kHz諧振）傳感器
，具有可配置的采樣率（高達100 kHz）和平均/抽取選項，可以更準確地評估微小的振動曲線變化。MEMS傳感器提供數字自檢模式，為功能和數據完整性提供持續的信心。其緊湊的 15 mm lifangtipeizhiwanquanqianruqiekebiancheng

，keyifangzhizaikaojinzhendongyuandeweizhi，bingyikezhongfudefangshizaoqijiancexiaoxinhao。zhebimianleyouyushiyongshouchishebeijinxingceliangshideweizhi/耦合差異而導致的數據差異。

引(yin)入(ru)完(wan)全(quan)集(ji)成(cheng)且(qie)可(ke)靠(kao)的(de)振(zhen)動(dong)傳(chuan)感(gan)器(qi)，具(ju)有(you)自(zi)主(zhu)和(he)可(ke)配(pei)置(zhi)操(cao)作(zuo)的(de)能(neng)力(li)，使(shi)預(yu)測(ce)性(xing)維(wei)護(hu)計(ji)劃(hua)開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)能(neng)夠(gou)顯(xian)著(zhe)提(ti)高(gao)數(shu)據(ju)收(shou)集(ji)過(guo)程(cheng)的(de)質(zhi)量(liang)和(he)完(wan)整(zheng)性(xing)，而(er)不(bu)受(shou)過(guo)去(qu)振(zhen)動(dong)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)的(de)限(xian)製(zhi)和(he)妥(tuo)協(xie)。憑(ping)借(jie)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)和(he)簡(jian)化(hua)的(de)可(ke)編(bian)程(cheng)接(jie)口(kou)，這(zhe)些(xie)新(xin)型(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)更(geng)輕(qing)鬆(song)地(di)采(cai)用(yong)振(zhen)動(dong)傳(chuan)感(gan)，而(er)以(yi)前(qian)僅(jin)限(xian)於(yu)少(shao)數(shu)具(ju)有(you)數(shu)十(shi)年(nian)機(ji)器(qi)振(zhen)動(dong)分(fen)析(xi)經(jing)驗(yan)的(de)高(gao)技(ji)能(neng)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)。

(來源：中電網，作者：Bob Scannell）

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