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MEMS加速度傳感器在電機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2020-04-28 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】隨著工業(yè)4.0深入的推進(jìn),電機(jī)已經(jīng)成為了工業(yè)生產(chǎn)中最主要的驅(qū)動(dòng)設(shè)備,廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。電機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行中難免會(huì)產(chǎn)生一些故障,如何實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)工作狀態(tài),及時(shí)診斷出電機(jī)的健康狀況就變得非常重要。研究表明,電機(jī)振動(dòng)信號(hào)中包含了大量的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息,對(duì)電機(jī)振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以有效的判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)故障及時(shí)診斷和預(yù)警,大大降低電機(jī)發(fā)生重大事故的概率,用客戶的話講就是“讓機(jī)器說(shuō)話”。據(jù)ADI代理商Excelpoint世健公司介紹,世健已經(jīng)為湖南、四川等多個(gè)地區(qū)的鋼鐵、風(fēng)電等客戶搭建了從傳感器到云端的全套系統(tǒng),目前進(jìn)入前期導(dǎo)入階段。
 
常見(jiàn)的加速度傳感器主要有壓電陶瓷加速度傳感器、應(yīng)變式加速度傳感器、電容式加速度傳感器和MEMS加速度傳感器,傳統(tǒng)的電機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)主要選用IEPE電壓輸出型壓電加速度傳感器。但隨著MEMS技術(shù)的不斷進(jìn)步,目前在很多應(yīng)用上已經(jīng)開(kāi)始逐步替代壓電式傳感器,世健公司技術(shù)支持部Eason Huang表示,ADI在MEMS加速度傳感器產(chǎn)品上可以提供豐富的產(chǎn)品來(lái)滿足不同的振動(dòng)頻率監(jiān)測(cè),同時(shí)能保持最好的噪聲性能。Eason將ADI公司的ADXL1002與某壓電陶瓷加速度傳感器公司的B產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比:
 
1.     性能參數(shù)對(duì)比
 
MEMS加速度傳感器在電機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用
 
2.    靈敏度和相移對(duì)比
 
MEMS加速度傳感器在電機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用
 
3.    噪聲密度對(duì)比
 
經(jīng)過(guò)對(duì)比不難發(fā)現(xiàn),兩款傳感器在靈敏度上非常接近,而ADXL1002隨頻率的相移相對(duì)于對(duì)比產(chǎn)品要小一半,底噪上壓電陶瓷要比MEMS小一些。在成本方面,Eason介紹,壓電陶瓷比MEMS高出許多——$100 vs $30。以下是ADI常用于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的加速度傳感器選型:
 
MEMS加速度傳感器在電機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用
 
ADI除了MEM加速度傳感器,還可以在整個(gè)信號(hào)采集信號(hào)鏈上提供完整解決方案:
 
MEMS加速度傳感器在電機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用
 
當(dāng)然,如果想繼續(xù)選用PZT傳感器,ADI也可以提供后續(xù)調(diào)理和數(shù)據(jù)采樣方案:
 
MEMS加速度傳感器在電機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用
 
除了分立的傳感器、信號(hào)調(diào)理和數(shù)據(jù)采集方案外,ADI最新推出全集成的單模塊解決方案ADcmXL3021,該模塊能基于ADXL100x傳感器設(shè)計(jì),能提供如下優(yōu)異的監(jiān)測(cè)性能:
 
● ±50 g 的測(cè)量范圍
● DC ~ 10 KHz的帶寬(5%的帶內(nèi)平坦度)
● 高采樣的ADC性能,最高支持到220 Ksps
● 支持外部時(shí)鐘對(duì)多傳感器信號(hào)的同步采集
● 3.0 ~ 3.6V單電源供電
● -40?C ~ 105?C的工作溫度
 
通過(guò)對(duì)比,我們可以發(fā)現(xiàn)ADI的工業(yè)級(jí)MEMS加速度傳感器在溫度響應(yīng)、幅值線性度、沖擊極限上都有非常好的性能表現(xiàn),尤其是在低頻的幅頻特性,沖擊恢復(fù)能力、長(zhǎng)期可靠性上都會(huì)優(yōu)于壓電傳感器,通過(guò)結(jié)合優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì),ADI可以提供性能優(yōu)異的完整解決方案和成套產(chǎn)品來(lái)滿足客戶的電機(jī)健康狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和診斷應(yīng)用。Eason表示,作為一家技術(shù)型授權(quán)代理商,對(duì)于電機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用,世健公司可以根據(jù)客戶的不同需求,提供從MEMS傳感器到無(wú)線傳輸(DUST)的全套解決方案,幫助縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,加快產(chǎn)品應(yīng)用部署。
 
 
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