市場概況

過去，加速度傳感器主要用于重型高端機(jī)械，例如風(fēng)車、工業(yè)泵、壓縮機(jī)和暖通空調(diào)系統(tǒng)。隨著自動(dòng)化程度的提高，對(duì)大容量、更小型系統(tǒng)（例如需要更好的預(yù)見性維護(hù)的機(jī)床主軸、傳送帶、分揀臺(tái)或機(jī)床）的需求不斷增加。

在客戶體驗(yàn)和盈利能力方面，這些應(yīng)用中的機(jī)器停工期是一個(gè)關(guān)鍵考慮因素。在過去，加速度傳感器主要用于重型高端機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測。但是，在數(shù)字化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的推動(dòng)下，我們看到對(duì)大容量、更小型機(jī)械的需求正在增加。本白皮書將對(duì)工業(yè)狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用中的不同加速度傳感器技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。

關(guān)鍵因素

對(duì)于工業(yè)狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)見性維護(hù)應(yīng)用，以下振動(dòng)規(guī)范參數(shù)被認(rèn)為是確保長期、可靠、穩(wěn)定和準(zhǔn)確性能的關(guān)鍵。

寬頻響應(yīng)

測量分辨率和動(dòng)態(tài)范圍

基于最小偏移量的長期穩(wěn)定性

工作溫度范圍

封裝選項(xiàng)和安裝便捷性

傳感器輸出選項(xiàng)

寬頻響應(yīng)

為了檢測所有可能的機(jī)械設(shè)備故障模式，加速度傳感器的頻率響應(yīng)應(yīng)為軸轉(zhuǎn)速（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）的 40 至 50 倍，以便對(duì)設(shè)備中的軸承進(jìn)行監(jiān)測。對(duì)于風(fēng)扇和變速箱，加速度傳感器的最小頻響上限應(yīng)為葉片通過頻響的 4-5 倍。頻響下限不太重要，具體取決于機(jī)械設(shè)備；極少情況才要求頻響 < 2Hz。

測量分辨率和動(dòng)態(tài)范圍

加速度傳感器的測量分辨率是輸出信號(hào)幅度與板載電子器件寬帶噪聲比值的函數(shù)。信號(hào)輸出優(yōu)異的加速度傳感器可測量機(jī)械設(shè)備中振幅更小的振動(dòng)。測量較低振動(dòng)幅度的能力使最終用戶能夠比具有較低動(dòng)態(tài)范圍的傳感器更早地預(yù)測故障。

一些其他因素也會(huì)影響測量分辨率，如環(huán)境條件、EMI/RFI（電磁和射頻）干擾、DAQ（定義數(shù)據(jù)采集）接口和電纜長度，所以，在選擇安裝時(shí)需要考慮各種因素。

一般而言，輸出信號(hào)應(yīng)當(dāng)比傳感器噪聲水平高出 10 倍，才能保證輸出的測量結(jié)果可靠。

測量分辨率的簡單公式如下：

分辨率 (g’s) = 寬帶噪聲 (V) / 傳感器靈敏度 (V/g)

長期穩(wěn)定性

長期漂移是指靈敏度變化和/或零點(diǎn)輸出測量變化（零點(diǎn)輸出漂移僅適用于 MEMS 傳感器）。在監(jiān)測應(yīng)用中，隨著時(shí)間的推移，加速度傳感器靈敏度的變化可能會(huì)觸發(fā)誤報(bào)警。零點(diǎn)輸出測量的偏移也會(huì)產(chǎn)生可能導(dǎo)致誤報(bào)警指示的相同效果。因?yàn)閴弘妭鞲衅鳑]有直流響應(yīng)，因此它們不易受零點(diǎn)漂移影響，只有靈敏度漂移。隨著時(shí)間推移，MEMS 可變電容傳感器可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移。

在下一節(jié)中，我們將回顧適用于狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用的兩種不同類型的技術(shù)。