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)。隨著自動化程度的提高，對大容量、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、分揀臺或機(jī)床）的需求不斷增加。

在客戶體驗和盈利能力方面，這些應(yīng)用中的機(jī)器停工期是一個關(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)型的推動下，我們看到對大容量、更小型機(jī)械的需求正在增加。本白皮書將對工業(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)行對比。

關(guān)鍵因素

對于工業(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

封裝選項和安裝便捷性

傳感器輸出選項

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，以便對設(shè)備中的軸承進(jìn)行監(jiān)測。對于風(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。

測量分辨率和動態(tài)范圍

加速度傳感器的測量分辨率是輸出信號幅度與板載電子器件寬帶噪聲比值的函數(shù)。信號輸出優(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。測量較低振動幅度的能力使最終用戶能夠比具有較低動態(tài)范圍的傳感器更早地預(yù)測故障。

一些其他因素也會影響測量分辨率，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，在選擇安裝時需要考慮各種因素。

一般而言，輸出信號應(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/或零點輸出測量變化（零點輸出漂移僅適用于 MEMS 傳感器）。在監(jiān)測應(yīng)用中，隨著時間的推移，加速度傳感器靈敏度的變化可能會觸發(fā)誤報警。零點輸出測量的偏移也會產(chǎn)生可能導(dǎo)致誤報警指示的相同效果。因為壓電傳感器沒有直流響應(yīng)，因此它們不易受零點漂移影響，只有靈敏度漂移。隨著時間推移，MEMS 可變電容傳感器可能會同時出現(xiàn)零點漂移和靈敏度漂移。

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)。