公元前4000年，由振動衍生出了當時的語言，音樂和樂器;公元132年振動理論激發張衡發明了地動儀;1946年，美國的物理學家利比博士利用銫、氨原子的天然振動創造出了世界上第一座原子鐘，原子鐘至今也是最先進的鐘。在我們的世界中，振動是無處不在的。如何避免振動帶來的危害，利用其為人類服務才是主要議題。

在工業中的機器振動就是非常普遍的現象，機器在輸入能量轉化為有用功的過程中，均會產生振動。不過非正常振動會影響工業設備的健康狀態，比如降低機械加工的精度和光潔度，加劇構件的疲勞和磨損，縮短機器和結構物的使用壽命。此外，振動還會增加能耗，降低機器效率，而非正常振動有時會使機器發生大變形而損壞，甚至造成災難性的事故。根據相關機構調查報告顯示，過時的監測和維護技術會導致工廠整體生產能力降低5%到20%。在工業4.0到來之際，機器的健康監測成為了工業技術領域里需要認真研究重要課題。高性能模擬技術提供商ADI公司就將無線CBM(基于條件的檢測)作為工業4.0落地的重要一環，在最近的多個活動中分享了其技術解決方案。

無線狀態監控解決方案PK傳統CBM

在工業中，機器振動是不可避免的，利用振動觀察機器健康狀況是常見的監測手段之一。有行業報告數據顯示，機器狀態監測一年可以幫助降低12%的維修成本，并將機器可用性大幅提高至92%。基于狀態的維護還可以減少約25%的意外故障;修理和檢修時間降低幾乎一半，備件的庫存也可以減少20%。

但是傳統的振動狀態監測需要維護周期，在接近末期時，振動監控的頻率變得更高，尤其是在人員或資產處于危險的情況下。在該階段，利用便攜式設備進行振動監控的機器，其重復成本將逐漸增加，與維護成本相比，高得讓人望而卻步。雖然有必要對重要資產進行特殊關照，但許多其他儀器卻是無法承受這種重復成本。并且過去利用手持式振動探頭，它的主要缺點是不能進行可重復測量。探頭位置或角度稍有改變，就會產生不一致的振動剖面，從而難以進行精確的時間比較，還有另一個局限性是無法實時指出振動偏移。

傳統監控方法缺乏可重復性和可靠性

而ADI推出的基于ADcmXL3021以及ADXL1002等產品的狀態監控解決方案完美解決了這些問題，將其MEMS振動傳感器與精密轉換器、線性、隔離和電源技術相結合，已經用于提供高質量機器健康數據，以最大限度地延長機器正常運行時間并提高效率。工業級MEMS加速度計產品很好的滿足了對性能和穩定可靠性的嚴苛要求，對比傳統的壓電陶瓷傳感器，在DC特性、溫漂、成本等方面都有著突出的差異化。

其中，ADcmXL3021模塊是一套完整的振動檢測系統，利用了ADI屢獲殊榮的微機電系統傳感器技術MEMS技術，機器健康數據將被轉化為實時的、可操作的監測用以防止工作中斷，將高性能振動檢測與多種信號處理功能結合在一個緊湊的外形中，簡化了基于狀態監測系統的智能傳感器節點的開發過程，提高了安全性和降低成本。

基于條件的監測系統是預防性維護的一個重要組成部分，其加速度計的關鍵指標是低噪聲和寬帶寬。ADcmXL3021模塊擁有MEMS加速度計的超低噪聲密度(25μg/√Hz)可支持出色的分辨率。寬帶寬(直流至10kHz，平坦度為5%)可以在多個機器平臺上跟蹤關鍵振動特征，通過監控機械疲勞和故障的早期指標來提高生產效率并減少設備維修，適用于各種工業設備和運輸車輛。

結合smartMesh無線網絡，讓狀態監測落地“無痕”

工業設備狀態監測的獨特價值很容易獲得工業企業的認可，但是通常真正落地卻困難重重——已有的廠房環境中布線和供電都是很困難的事。ADI公司兩年前收購凌力爾特不僅獲得了高性能電源技術，該公司的無線傳感器網絡技術——SmartMesh更是對ADI的產品線實現了很好的擴充，特別是無線網格網絡無需中斷工廠運行就可安裝，可以輕松改造已經投產的工廠，這對于CBM系統非常重要。無線節點放置不受現有空間限制，在金屬和混凝土結構中能夠可靠工作，同時還能夠像工廠管理軟件發送實時讀數。這種數據可用來迅速、準確地確定工業設備的運行狀態。

通過將MEMS振動檢測與ADISmartMesh無線連接網絡相結合，將實時數據通過SmartMesh無線網絡上傳服務器，通過電池供電的低功耗設計，在本地計算和分析頻域數據。SmartMesh還可確保振動檢測的部署更具普遍性。此類完全集成的傳感器無需依賴于翻新接線/基礎設施，不僅能夠更精確可靠地檢測出性能變化，而且能夠顯著降低預付和重復維護成本。

上圖是ADI基于MEMS加速度計ADXL1002的無線狀態監控解決方案，可部署不平衡軸加載電機和平衡軸加載電機。方案從ADXL1002采集振動數據，使用ADuCM4050處理原始數據，并通過SmartMesh將數據發送到PC，從而能夠對有源電機進行無線振動監測，尺寸減小后將電機驅動組合成雙軸驅動。

基于Python的GUI可視化加速度數據，GUI顯示網路信息，加速時間序列、FFT和匯總數據。最后，通過將轉換與具有基于云的分析系統的嵌入式連續監控系統耦合，可對當前的設備監控領域中的信息和專門技術產生成倍的影響。借助由MEMS方法實現的更加可靠、功能更強的傳感器節點，幫助實現實時數據監控，以及基于條件的預測性維護。

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