與嚐試借助一項技術解決複雜問題不同，更謹慎、更具策略性的全係統振動監控視圖可實現技術的長期價值。

 

現在
，傳感器和傳感器處理方麵的技術發展可實現完全嵌入式 自主檢測係統的部署
，並且能夠可靠地對設備缺陷、不平衡、 性能變化以及其他異常進行檢測和分析

，如圖1所示。

 

圖1. 狀態監控和維護的自動化代表無線檢測網絡的高價值目標

 

實現完全嵌入式自主檢測係統前
，必須分析並考慮以下四個主 要係統設計方麵：

 

1. 訪問高可信度過程數據

2. 解析和分配數據

3. 考慮過程變化

4. 了解最新技術發展

 

訪問高可信度過程數據

 

與靈敏電子元件製造業一樣
，過程監控在高價值設備的生產設 施中可能極其重要。在這種情況下，裝配線的細微變化也可能 會導致工廠產量減少
，最終設備的主要技術參數變化。過去的 方法是利用手持式振動探頭
，如圖2所示。這種方法的一個主要 缺點是不能進行可重複測量。探頭位置或角度稍有改變，就會 產生不一致的振動剖麵，從而難以進行精確的時間比較。該方 法的另一個局限性是無法實時指出振動偏移。

 

圖2. 當前采用的設備變化監控方法缺乏可重複性和可靠性

 

解析和分配數據

 

工廠設備通常有多種振動源(軸承缺陷
、不平衡和齒輪齧合)，其 中包括設計帶來的振動源，例如在正常工作過程中產生振動的 鑽孔機或壓製機。基於時間的分析會產生一個綜合所有這些振 動源的複雜波形，如果不進行快速傅裏葉變換(FFT)分析，它提 供的信息難以辨別。借助嵌入式FFT功能
，自主傳感器可實現實 時通知。

 

許多既有解決方案以壓電傳感器為基礎
，其集成度一般非常低，需要依賴FFT外部計算和分析。這不僅使得實時通知毫無可能，而且將大部分額外設計工作推給了設備開發人員。但是，如果傳感器內嵌FFT分析功能
，就能即時確定振動偏移的具體來源(圖3)。從完全集成的傳感器開始也可將設備開發人員的開發時間縮短6至12個月。

 

圖3. 帶可編程濾波和調諧控製功能的嵌入式FFT分析

 

既ji有you解jie決jue方fang案an的de另ling一yi個ge問wen題ti是shi大da部bu分fen都dou隻zhi有you模mo擬ni輸shu出chu，這zhe會hui導dao致zhi信xin號hao在zai傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong衰shuai減jian，而er且qie離li線xian數shu據ju分fen析xi非fei常chang複fu雜za。可ke從cong振zhen動dong監jian控kong受shou益yi的de大da多duo數shu工gong業ye設she備bei往wang往wang存cun在zai於yu高gao噪zao聲sheng、運動、無法接近
、甚shen至zhi危wei險xian的de環huan境jing中zhong。因yin此ci，業ye界jie迫po切qie希xi望wang降jiang低di接jie口kou電dian纜lan的de複fu雜za性xing

，並bing且qie在zai源yuan端duan執zhi行xing盡jin可ke能neng多duo的de數shu據ju分fen析xi工gong作zuo


，以yi便bian捕bu捉zhuo到dao盡jin可ke能neng準zhun確que的de設she備bei振zhen動dong狀zhuang態tai信xin息xi。

 

集成式、無線(最好)的de智zhi能neng傳chuan感gan器qi有you助zhu於yu直zhi接jie使shi用yong
，並bing且qie可ke在zai顯xian著zhu降jiang低di成cheng本ben的de同tong時shi大da幅fu簡jian化hua傳chuan感gan器qi網wang絡luo的de部bu署shu。但dan是shi
，部bu署shu後hou仍reng然ran存cun在zai一yi些xie複fu雜za問wen題ti
，如ru果guo不bu提ti前qian處chu理li，就jiu可ke能neng會hui降jiang低di係xi統tong的de完wan整zheng性xing。

 

考慮過程變化

 

在工廠環境中，振動曲線較複雜

、有時間偏移，並且易受設備、材質和位置的變化影響。確定在哪裏放置傳感器非常重要
，其主要決定因素是設備類型、環huan境jing和he設she備bei的de壽shou命ming周zhou期qi。采cai用yong高gao成cheng本ben傳chuan感gan器qi元yuan件jian時shi
，探tan測ce點dian僅jin限xian於yu一yi個ge或huo幾ji個ge，因yin此ci這zhe個ge問wen題ti顯xian得de更geng加jia重zhong要yao。更geng重zhong要yao的de考kao慮lv因yin素su是shi傳chuan感gan器qi數shu據ju本ben身shen的de完wan整zheng性xing。如ru果guo沒mei有you可ke靠kao的de傳chuan感gan器qi，識shi別bie出chu的de性xing能neng變bian化hua可ke能neng是shi由you於yu設she備bei或huo傳chuan感gan器qi產chan生sheng。

 

基(ji)線(xian)設(she)備(bei)響(xiang)應(ying)是(shi)針(zhen)對(dui)設(she)備(bei)壽(shou)命(ming)周(zhou)期(qi)變(bian)化(hua)調(tiao)整(zheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)分(fen)析(xi)程(cheng)序(xu)時(shi)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)工(gong)具(ju)。利(li)用(yong)簡(jian)單(dan)的(de)模(mo)擬(ni)傳(chuan)感(gan)器(qi)就(jiu)能(neng)獲(huo)得(de)基(ji)線(xian)設(she)備(bei)響(xiang)應(ying)，即(ji)讓(rang)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)，執(zhi)行(xing)離(li)線(xian)分(fen)析(xi)，並(bing)將(jiang)此(ci)數(shu)據(ju)與(yu)適(shi)當(dang)的(de)標(biao)誌(zhi)一(yi)起(qi)離(li)線(xian)存(cun)儲(chu)在(zai)特(te)定(ding)設(she)備(bei)和(he)探(tan)頭(tou)位(wei)置(zhi)上(shang)。更(geng)好(hao)且(qie)更(geng)不(bu)易(yi)出(chu)錯(cuo)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)將(jiang)基(ji)線(xian)FFTcunchuzaichuanganqitoubu，zheyangshujuyongyuanbuhuiwufang。jixianshujuhaiyouzhuyuquedingbaojingdianping，gaizhizuihaoyezhijiezaichuanganqishangbiancheng。zheyangdehua，suihoudeshujufenxihecaijizhong
，ruguojiancedaojinggaohuoguzhangtiaojian，jiukeyichanshengshishizhongduan。

 

無(wu)論(lun)是(shi)何(he)種(zhong)技(ji)術(shu)方(fang)法(fa)，適(shi)用(yong)的(de)振(zhen)動(dong)分(fen)析(xi)程(cheng)序(xu)都(dou)應(ying)該(gai)要(yao)能(neng)夠(gou)監(jian)控(kong)數(shu)十(shi)甚(shen)至(zhi)數(shu)百(bai)個(ge)位(wei)置(zhi)。在(zai)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)的(de)整(zheng)個(ge)壽(shou)命(ming)周(zhou)期(qi)中(zhong)
，可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)獲(huo)得(de)成(cheng)千(qian)上(shang)萬(wan)條(tiao)記(ji)錄(lu)。預(yu)見(jian)性(xing)維(wei)護(hu)程(cheng)序(xu)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)取(qu)決(jue)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)采(cai)集(ji)點(dian)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)時(shi)間(jian)的(de)適(shi)當(dang)映(ying)射(she)。為(wei)將(jiang)風(feng)險(xian)降(jiang)至(zhi)最(zui)低(di)
，以(yi)及(ji)獲(huo)得(de)最(zui)有(you)價(jia)值(zhi)的(de)數(shu)據(ju)
，傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)具(ju)有(you)唯(wei)一(yi)的(de)序(xu)列(lie)號(hao)和(he)嵌(qian)入(ru)式(shi)存(cun)儲(chu)器(qi)，並(bing)且(qie)能(neng)夠(gou)給(gei)數(shu)據(ju)添(tian)加(jia)時(shi)間(jian)戳(chuo)。

 

即ji使shi具ju有you如ru前qian所suo述shu的de良liang好hao可ke追zhui溯su性xing，也ye存cun在zai更geng具ju挑tiao戰zhan性xing的de問wen題ti，即ji如ru何he以yi最zui優you方fang式shi捕bu捉zhuo到dao設she備bei性xing能neng的de細xi微wei變bian化hua
，並bing使shi傳chuan感gan器qi適shi應ying各ge種zhong設she備bei。由you於yu信xin號hao和he傳chuan感gan器qi調tiao理li和he處chu理li取qu決jue於yu具ju體ti的de設she備bei及ji其qi壽shou命ming濁zhuo氣qi，因yin此ci傳chuan感gan器qi設she計ji過guo程cheng中zhong存cun在zai多duo個ge重zhong要yao考kao慮lv因yin素su。

 

liru
，shejirenyuanxuyaoqueding，chuanganqiyingzhenduishebeiguzhangkenengxingjiaoxiaodezaoqijieduanjinxingpeizhi，haishizhenduiguzhangkenengxingjiaodaqiegengjuweihaixingdewanqijieduanjinxingpeizhi？zuihaoshiyongkezaixitongneibianchengdechuanganqi，yibiannenggouzaishoumingzhouqineigenjubianhuatiaozhengpeizhi。liru，xiangduijiaoxishudejiankong(功耗最低)應在早期使用，觀察到變化(警告閾值)後
，應重新配置為頻繁(監控周期由用戶設置)監控。

 

嵌入式模數轉換和處理(例如在傳感器頭部和設備之外)可實現係統內配置和調諧
，如圖4所示。理想的傳感器應提供一個簡單的可編程接口，通過快速基線數據采集來簡化設備設置、濾波操作
、baojingbianchenghebutongchuanganqiweizhideshiyan。zhezhongxiangtongdeketiaoxiexingyuqianrushijixianxingnengshujujiehehou，biankezaixitongneiduishebeideshoumingzhouqishiyongqianrushichuanganqitexing。

 

圖4. 完全嵌入式智能振動監控係統的典型集成方式

 

了解最新技術發展

 

上(shang)文(wen)重(zhong)點(dian)討(tao)論(lun)了(le)現(xian)有(you)與(yu)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)和(he)預(yu)見(jian)性(xing)維(wei)護(hu)相(xiang)關(guan)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)振(zhen)動(dong)監(jian)控(kong)方(fang)法(fa)的(de)改(gai)善(shan)之(zhi)道(dao)。由(you)於(yu)容(rong)錯(cuo)能(neng)力(li)和(he)監(jian)控(kong)是(shi)問(wen)題(ti)的(de)核(he)心(xin)所(suo)在(zai)，應(ying)嚴(yan)格(ge)審(shen)核(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)本(ben)身(shen)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。如(ru)果(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)(性能變化)，而er不bu是shi設she備bei發fa生sheng故gu障zhang，該gai怎zen麼me辦ban呢ne
？或huo者zhe，如ru果guo采cai用yong完wan全quan自zi治zhi工gong作zuo的de傳chuan感gan器qi
，我wo們men對dui傳chuan感gan器qi持chi續xu正zheng常chang工gong作zuo能neng有you多duo大da信xin心xin呢ne？對dui於yu許xu多duo傳chuan感gan器qi，如ru壓ya電dian傳chuan感gan器qi等deng，這zhe些xie情qing況kuang確que實shi會hui造zao成cheng嚴yan重zhong的de限xian製zhi
，因yin為wei它ta們men無wu法fa提ti供gong任ren何he係xi統tong內nei自zi測ce。高gao可ke信xin度du預yu見jian性xing過guo程cheng控kong製zhi程cheng序xu的de基ji本ben要yao求qiu是shi能neng夠gou對dui傳chuan感gan器qi進jin行xing遠yuan程cheng自zi測ce。這zhe一yi點dian現xian可ke使shi用yong部bu分fenMEMS傳感器(圖5)做到，其中的嵌入式數字自測能夠填補可靠振動監控係統的最後空白。

 

圖5. MEMS振動傳感器可提供傳感器自測的附加優勢

 

通過將MEMS振zhen動dong檢jian測ce與yu無wu線xian連lian接jie相xiang結jie合he
，解jie決jue方fang案an現xian可ke使shi多duo個ge遠yuan程cheng檢jian測ce接jie點dian通tong過guo各ge種zhong無wu線xian標biao準zhun接jie口kou與yu網wang關guan節jie點dian通tong信xin，從cong而er能neng夠gou整zheng合he數shu據ju並bing進jin行xing進jin一yi步bu離li線xian趨qu勢shi分fen析xi和he學xue習xi(圖6)。

 

圖6. 六個遠程傳感器接點自主檢測、收集
、處理數據並無線傳送至中央控製器節點

 

無線連接還可確保振動檢測的部署更具普遍性。此類完全集成的傳感器無需依賴於翻新接線/基礎設施，不僅能夠更精確可靠地檢測出性能變化，而且能夠顯著降低預付和重複維護成本。

 

最(zui)後(hou)，通(tong)過(guo)將(jiang)轉(zhuan)換(huan)與(yu)具(ju)有(you)基(ji)於(yu)雲(yun)的(de)分(fen)析(xi)係(xi)統(tong)的(de)嵌(qian)入(ru)式(shi)連(lian)續(xu)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)耦(ou)合(he)，可(ke)對(dui)當(dang)前(qian)的(de)設(she)備(bei)監(jian)控(kong)領(ling)域(yu)中(zhong)的(de)信(xin)息(xi)和(he)專(zhuan)門(men)技(ji)術(shu)產(chan)生(sheng)成(cheng)倍(bei)的(de)影(ying)響(xiang)。借(jie)助(zhu)由(you)MEMS方法實現的更加可靠、功能更強的傳感器接點，此傳感器到雲模型將幫助實現期待已久的實時潛力，以及基於條件的預測性維護。

 

 

推薦閱讀：