振動監(jiān)控應用中的MEMS技術
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在某些情況下，幅度和相位信息都有用，但幅度/頻率關系含有的信息往往足以檢測關鍵變化。 對于只提供幅度結果的器件，FFT譜線的數量等于原始時域記錄中采樣數的一半。 FFT頻譜寬度等于采樣速率除以記錄總數。 在一定程度上，每個FFT頻譜都像是時域中一個獨立的帶通濾波器。 圖5為MEMS振動傳感器的一個實際示例，其中，采樣速率為20480 SPS，始于512點記錄。 在這種情況下，傳感器只提供幅度信息，因此，總數為256，頻譜寬度等于40 Hz (20480/512)。
圖5. ADIS16228 FFT輸出
頻譜報警
使用FFT的一個關鍵優(yōu)勢是可以簡化頻譜報警的應用。 圖6中的示例包括5個獨立的頻譜報警，分別負責監(jiān)控機器自然頻率(#1)、諧波（#2、#3和#4）以及寬帶成分(#5)。 報警和臨界電平對應于機器健康振動與時間關系曲線中的電平。 啟動和停機頻率完善了這種關系所代表的過程變量定義。 在使用嵌入式處理器時，頻譜報警定義變量（啟動/停機頻率、報警/臨界報警電平）可能處于采用數字碼配置的可配置寄存器中。 使用相同的比例因子和譜線編號方案可大大簡化這一過程。
圖6. FFT示例（帶頻譜報警）
記錄管理是與過程變量關系關聯的一個關鍵功能。 存儲每臺機器壽命期內不同階段的FFT記錄可對多種行為進行分析，然后繪制出一幅磨損曲線圖，從而有助于維護和安全規(guī)劃。 除了匯集歷史振動數據以外，捕獲與電源、溫度、日期、時間、采樣速率、報警設置和濾波相關的條件數據也具有較大價值。
接口
接口取決于特定廠房中的現有基礎設施。 在某些情況下，有多種工業(yè)電纜通信標準（如以太網、RS-485）可供選擇，因此，智能傳感器與通信系統(tǒng)之間的接口可能是一個嵌入式處理器。 在其他情況下，相同的嵌入式處理器可用來連接智能傳感器與現有無線協議，比如Wi-Fi、ZigBee或特定系統(tǒng)標準。 有些智能傳感器（如面向遠程傳感器的ADIS16000無線網關和ADIS16229）配有開箱即用的無線接口，通過常見的嵌入式接口（如SPI或I2C.）即可使用。
結論
MEMS慣性技術迎來了一個嶄新的振動監(jiān)控時代，并為此類儀器儀表贏得了更廣泛的用戶群體。 性能、封裝和熟悉度可能有利于壓電技術繼續(xù)發(fā)揮作用，但顯然振動監(jiān)控正在發(fā)展和進步。 通過先進的功能集成和出色的適應能力，MEMS器件在新型振動監(jiān)控應用中獲得了越來越多的關注。 檢測點的高級信號處理技術帶來了巨大便利，使大多數情況下的監(jiān)控負擔簡化為一種簡單狀態(tài)（正常、報警、臨界）。 此外，通過便利的通信通道實現的遠程數據存取功能則為振動監(jiān)控儀器創(chuàng)造了新的應用機會。 放眼未來，關鍵性能指標（噪聲、帶寬和動態(tài)范圍）的發(fā)展，再加上高度的功能集成，必將促使這種趨勢繼續(xù)向前發(fā)展。
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