放大招！且看MEMS传感器怎样助力制造业改善预测维护-.docx

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1、放大招！且看MEMS传感器怎样助力制造业改善预测维护?放大招！且看MEMS传感器怎样助力制造业改善预测维护?网络转载导语：制造商可利用振动传感器监控机器，意料零部件故障，进而防止造成重大损失和消费才能丧失。制造商可利用振动传感器监控机器，意料零部件故障，进而防止造成重大损失和消费才能丧失。在工业制造运营中，被动的设备维修是造成消费才能丧失的一个主要因素，这种维修本来是可以防止的。平均售价仅几美元的零部件，一旦发生故障，维修本钱和由此导致的收入损失可能是其售价的好多倍。在最不利的情况下，未检测到的故障可能在系统中引起连锁反响，导致大面积损坏，触发消费停运，造成惨痛损失。传统上，制造商借助预防措施

2、来保持消费现场正常运转。相比事后维修，预防维护是一大进步，但与其相关的效劳合同本钱高昂，而且其确保设备连续正常运行的才能也是有限的。考虑让一台200英尺风力涡轮机的叶片转动的转子轴承。紧急维修和现场维护的本钱会非常高，甚至可能有危险，由于技术人员需要在高空作业。另外，假如该涡轮机接入到本地市政电网，方案之外的停机可能引起能源消费损失，甚至电力效劳中断。一种新的工业检测技术正在帮助制造商们优化设备，它通过预测维护手段来意料零部件故障。固然工业检测的形式有很多，但振动检测可能是最有效且最经济的。根据LindsayEngineering一家位于美国加州卡马里奥的预测维护产品和效劳提供商的研究，振动检

3、测的投资回报是定期更换齿轮或者油等措施的投资回报的三倍参见图1。振动分析的上风振动分析常用于旋转机械中，用以检测可能引起振动变化的轴承松动或者磨损、设备未对准、液位偏低等。通常，这种振动的频率介于6kHz到10kHz。在更高频率也有一些数据可用，但受限于响应幅度而非常难以测量，并且需要超声等本钱高昂的技术。通过测量该频率范围并监控响应的变化，制造商可以安排维护时间，或在零部件损坏到达一定程度之前的最有利时间关停设备，防止损失引起更大的次生系统故障。另外还可以利用各种统计公式来预测系统寿命，例如平均无故障时间MTTF和平均故障间隔时间MTBF。利用这些公式和来自系统的原始数据，客户便可直接处理潜

4、伏问题。例如，通过MTTF，您发现某种轴承的失效率较高。您可以利用振动来亲密监视该特定机器和轴承，确保失效不会发生。实现工业振动检测的最常见方式有两种：一是用传感器系统改造现有设备；二是与第三方效劳商签约，按照方案定期执行设备测试。后一种方案的本钱可能很高，而且定期检查的效果比不上直接将传感器安装在设备上。利用系统安装方法，制造商可以实现连续监控，但也存在传统上的限制。当今大局部振动传感器的典型工作带宽低于5kHz，比检测大多数设备故障所需的频率要低一大截。另外，常规传感器大多基于高压压电技术，需要体积很大的金属罐封装，而且要求频繁校准，不太轻易大批量消费。还有一个问题是，其集成度通常较低，需

5、要经过大量外部调理和处理才能提取有用信息。MEMS方法业界越来越需要其它可以更早检测到预测维护征兆且本钱更低的方法，因此，基于微机电系统MEMS的振动传感器正在成为替换常规检测的重要方法。更重要的是，任何替换方案都必须以更高和更宽的频率范围工作，这是早期检测的关健。ADI公司提供一系列宽带宽MEMS传感器ADXL001、ADIS16220、ADIS16223和ADIS16227，其具有22kHz谐振带宽和高采样速率，是机器安康检测应用的理想选择。利用这些传感器，系统操纵员可以及早发现要失效的设备，防止遭受重大损失。振动监控错综复杂，准确捕捉振动剖面并正确解读数据更是需要高度复杂的专业知识。对于

6、很多希望施行振动监控的厂商，最正确解决方案远不限于传感器元件。复杂性的很大一局部在于数据分析，对设备的典型时基分析会产生一个包含多种误差源的复杂波形，只有经过FFT分析之后才能获得可以分辨的信息。多数压电传感器解决方案依靠外部FFT计算和分析。这种方法不仅使得实时通知毫无可能，而且大大增加了设备开发商的设计工作量。像ADI公司的ADIS16227等专业化MEMS传感器降低了这种复杂性，其提供嵌入式频域处理和512点实值FFT，片上存储器可以识别各种振动源并进展归类，监控其随时间的变化情况，并根据可编程的阈值做出反响。该器件还具有可配置的报警频段和窗选项，支持对全频谱进展分析，并配置6个频段、报

7、警1警告阈值和报警2故障阈值，以便可以更早、更精准地发现问题。为了确保准确捕捉数据，人们强烈要务实现嵌入式和自主检测。集成度适宜的话即集成传感器分析、存储器和报警功能，传感器系统可以嵌入到离潜伏误差源更近的地方，进而更准确地反映机器振动情况，并显著降低接口复杂度，如线缆连接、场外分析和数据捕捉方案等。ADIS16227等器件是完好的数据转换和传感器处理解决方案，用户可通过串行外设接口SPI获得经处理的宽带宽传感器数据。这些器件可实现连续监控，并在到达用户设置的报警阈值时提供中断驱动的通知。假如关心功耗，它们还能按照用户制定的方案定期唤醒和记录。图2.诸如ADI公司的ADIS16227等MEMS传感器可以在高达22kHz的频率检测零部件故障，进而提供关于设备故障的早期预警。ADI公司产品营销工程师MaxLiberman和业务开发经理BobScannell