一文讀懂振動(dòng)傳感器

設(shè)備監(jiān)測(cè)常用手段

風(fēng)機(jī)、電機(jī)、泵等旋轉(zhuǎn)類設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)有機(jī)械故障，為提前識(shí)別故障，減少停機(jī)事故，不得不對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)主要靠人工看聽(tīng)摸，這種監(jiān)測(cè)方式往往對(duì)點(diǎn)檢人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高，不僅耗時(shí)耗力，還容易發(fā)生錯(cuò)漏檢，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生安全事故；

隨著數(shù)字時(shí)代的到來(lái)，設(shè)備監(jiān)測(cè)手段越來(lái)越先進(jìn)，大致分為如下幾類：

上圖可見(jiàn)，振動(dòng)分析占比最大，是當(dāng)前最受歡迎的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方式。

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振動(dòng)傳感器

振動(dòng)傳感器起源

振動(dòng)監(jiān)測(cè)起源于上世紀(jì)五十年代，早期用于航天，火箭發(fā)射領(lǐng)域的檢測(cè)降低火箭的故障率。隨著現(xiàn)代化電子科技的進(jìn)步，故障診上世紀(jì)80年代進(jìn)入中國(guó)，最早用于石油化工的重要設(shè)備診斷，后被廣泛應(yīng)用于石化、造紙、冶金、風(fēng)電、火電、水電等領(lǐng)域。

近幾年隨著工業(yè)4.0的提出和預(yù)測(cè)性維修保養(yǎng)的重視（PDM），在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及結(jié)構(gòu)的成熟，在線監(jiān)測(cè)在各種場(chǎng)合被廣泛使用。

振動(dòng)傳感器分類

常用振動(dòng)傳感器

• 壓電式傳感器

工作原理：利用某些晶體材料（如壓電陶瓷鋯鈦酸鉛等）的壓電效應(yīng)作為機(jī)電變換器而制成的加速度傳感器。

優(yōu)勢(shì)

具有較寬的采集頻率

不足

測(cè)量原始值為加速度，分析速度需要積分，需要配合采集卡使用

• MEMS傳感器

工作原理：MEMS加速度傳感器是運(yùn)用MEMS芯片（即微型電子機(jī)械系統(tǒng)）結(jié)合傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料。MEMS傳感器集成微振動(dòng)傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械機(jī)構(gòu)、信號(hào)處理和控制電路、高性能電子集成器件、通訊模塊等于一體的系統(tǒng)。

優(yōu)勢(shì)：

小體積、低成本、高可靠

集成化高、數(shù)字化輸出、具備邊緣計(jì)算能力

免布線、安裝方便

可測(cè)量三軸向數(shù)據(jù)，較普通壓電加速度單軸向測(cè)量，測(cè)量時(shí)間更短、更有利于數(shù)據(jù)分析

不足：

受制于電源限制采集頻率不能太高

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振動(dòng)傳感器選型

現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)迫切需要采用保障在役設(shè)備安全運(yùn)行的相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)，揭示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)展演變規(guī)律，實(shí)現(xiàn)早期故障預(yù)報(bào)，進(jìn)而避免故障，特別是惡性事故發(fā)生。如上文，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)由振動(dòng)、聲音、溫度、電流、電壓、油液、視頻等多種方式。但大型機(jī)械設(shè)備的早期故障對(duì)振動(dòng)信號(hào)中最為敏感。

振動(dòng)信號(hào)測(cè)量一般指對(duì)設(shè)備振動(dòng)進(jìn)行勘測(cè)，并通過(guò)頻譜特征以確定軸承、齒輪或潤(rùn)滑是否出現(xiàn)故障，最終衡量設(shè)備的健康狀態(tài)。工業(yè)應(yīng)用中，90%以上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備使用軸承元件和齒輪傳動(dòng)，而齒輪和軸承的早期故障會(huì)在振動(dòng)信號(hào)的高頻端反映出來(lái)。如下圖所示：

軸承早期故障信息

對(duì)于監(jiān)測(cè)軸承早期故障，傳統(tǒng)的壓電傳感器相比于MEMS傳感器的局限性，如下表所示：

另外，由于MEMS傳感器具備體積小、重量輕等特點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，如下圖所示，MEMS振動(dòng)傳感器可充分與監(jiān)測(cè)平臺(tái)耦合，保證振動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)耐暾?/strong>。

捷杰振動(dòng)傳感器

為滿足各類工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)MEMS傳感器的需求，捷杰傳感已研制出三大系統(tǒng)，20款產(chǎn)品。捷杰傳感—專注振動(dòng)十余載，以感知驅(qū)動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)為己任。