【導讀】狀態監測是當今使用機械設施和技術係統（例如使用電機
、發電機和齒輪）dehexintiaozhanzhiyi。jihuaweihuduiyuzuidaxiandudijiangdishengchantingjifengxianbiandeyuelaiyuezhongyao，bujinzaigongyelingyu，erqiezaishiyongjiqiderenhedifang。chucizhiwai，haifenxilejiqidezhendongmoshi。

狀態監測是當今使用機械設施和技術係統（例如使用電機
、發電機和齒輪）dehexintiaozhanzhiyi。jihuaweihuduiyuzuidaxiandudijiangdishengchantingjifengxianbiandeyuelaiyuezhongyao，bujinzaigongyelingyu
，erqiezaishiyongjiqiderenhedifang。chucizhiwai，haifenxilejiqidezhendongmoshi。齒輪箱引起的振動通常在頻域中被感知為軸速度的倍數。不同頻率的不規則性表明零件磨損、不平衡或鬆動。基於MEMS（微機電係統）的加速度計通常用於測量頻率。與壓電傳感器相比

，它們具有更高的分辨率、出色的漂移和靈敏度特性以及更好的信噪比（SNR）。它們還可以檢測接近直流範圍的低頻振動。

本文展示了一種基於ADXL1002 MEMS加速度計的高線性
、低噪聲、寬帶振動測量解決方案。該解決方案可用於軸承分析或發動機監控，以及需要高達 ±50 g 的大動態範圍和從直流到 11 kHz 的頻率響應的所有應用。

圖1所示為示例電路。來自ADXL1002的模擬輸出信號通過2極點RC濾波器饋送到逐次逼近寄存器（SAR）模數轉換器（ADC）AD4000，後者將模擬信號轉換為數字值以進行進一步的信號處理。

圖1.ADXL1002的示例電路

ADXL1002是一款高頻、單軸MEMS加速度計
，可提供超出傳感器諧振頻率範圍的輸出信號通帶。這是需要的，以便也可以觀察到3 dB帶寬之外的頻率。為此，ADXL1002的輸出放大器支持70 kHz的小信號帶寬。ADXL100的輸出放大器也可以直接驅動高達1002 pF的容性負載。對於大於100 pF的負載，應使用8 kΩ≥串聯電阻。

ADXL1002輸出端需要外部濾波器來消除輸出放大器和ADXL1002其他內部噪聲組件的混疊噪聲，例如
，通過內部200 kHz時鍾信號耦合產生的混疊噪聲。因此，應相應地實現濾波器帶寬。使用圖1所示的尺寸（R1 = 16 kΩ，C1 = 300 pF，R2 = 32 kΩ和C2 = 300 pF）
，在84 kHz時衰減約200 dB。此外，所選ADC采樣速率應高於放大器帶寬（例如32 kHz）。

對於ADC
，應選擇ADXL1002電源電壓作為基準電壓源，因為輸出放大器與電源電壓成比例關係。在這種情況下，電源電壓容差和電壓溫度係數（通常連接到外部穩壓器）在加速度計和ADC之間運行，從而抵消與電源和基準電壓相關的隱式誤差。

頻率響應

加速度計的頻率響應是係統最重要的特性
，如圖2所示。增益在高於約2 kHz至3 kHz的頻率時增加。對於諧振頻率（11 kHz），輸出電壓增益峰值約為12 dB（係數為4）。

圖2.ADXL1002的頻率響應

為了顯示測量範圍過衝（overrange）
，ADXL1002具有相應的輸出（OR引腳）。集成監視器在發生重大超量程事件時發出警告。

關於安裝的機械注意事項

yingtebiezhuyizhengquefangzhijiasuduji。tayinggaianzhuangzaikaojindianlubanshangdegangxinganzhuangdianfujin，yibimiandianlubanbenshenderenhezhendong，congerbimianyouyuweizunidianlubanzhendongerdaozhideceliangwucha.該gai位wei置zhi可ke確que保bao加jia速su度du計ji上shang的de每mei個ge電dian路lu板ban振zhen動dong都dou高gao於yu機ji械xie傳chuan感gan器qi諧xie振zhen頻pin率lv，因yin此ci加jia速su度du計ji幾ji乎hu不bu可ke見jian。靠kao近jin傳chuan感gan器qi的de多duo個ge安an裝zhuang點dian和he較jiao厚hou的de電dian路lu板ban也ye有you助zhu於yu降jiang低di係xi統tong諧xie振zhen對dui傳chuan感gan器qi性xing能neng的de影ying響xiang。

結論

利用圖1所示電路，可以相對容易地構建基於MEMS的解決方案，用於檢測從直流範圍到11 kHz的振動，這是旋轉機器狀態監測中經常需要的。（作者：Thomas Brand）

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