高精度的振動(dòng)加速度計(jì)

振動(dòng)測(cè)量可以使用放置在被監(jiān)測(cè)元件附近的加速度計(jì)進(jìn)行。這種傳感器可以是壓電式，也可以是石英撓性類型，后者更具優(yōu)勢(shì)，不僅可以在低頻率下提供更好的響應(yīng)，而且體積小巧。

以滾珠軸承故障監(jiān)測(cè)為例，每次滾珠碰觸到開裂處或者觸碰到內(nèi)環(huán)或外環(huán)的缺陷位置，就會(huì)發(fā)生撞擊，引起振動(dòng)，甚至導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸輕微移位。撞擊發(fā)生的頻率由轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以及滾珠的數(shù)量和直徑?jīng)Q定。一旦故障出現(xiàn)，前面提到的撞擊有時(shí)候會(huì)產(chǎn)生可以聽見的聲音，即沖擊波，表現(xiàn)為低能量譜分量和相對(duì)較高的頻率，通常大于5 kHz，而且總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過基本的旋轉(zhuǎn)頻率。只有低噪聲、高帶寬加速度計(jì)才能測(cè)量與首個(gè)故障信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻譜線。

2 測(cè)量模塊的解決方案

盡管諸如加速度計(jì)具有寬帶寬和低噪聲特點(diǎn)。但是它們采用單軸，需要配備相關(guān)的處理電子設(shè)備。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，越來越多提供從組件到完整功能模塊產(chǎn)品。例如青島智騰微電子生產(chǎn)的HQA-T系列高溫石英撓性加速度傳感器耐高溫，最高溫度可達(dá)185℃。高抗震性可達(dá)1000 g/0.5ms的沖擊?？膳c國(guó)外系列產(chǎn)品相匹配。公司產(chǎn)品遵循國(guó)軍標(biāo)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，具有精度高、耐溫高、抗振性強(qiáng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)，目前主要服務(wù)于航天領(lǐng)域和石油測(cè)井領(lǐng)域。

信號(hào)處理模塊不僅包括一個(gè)具有32個(gè)系數(shù)的可配置FIR（有限沖擊響應(yīng)）濾波器，還包括一個(gè)每軸2 048個(gè)節(jié)點(diǎn)的FFT（快速傅里葉變換）函數(shù)，用于對(duì)振動(dòng)進(jìn)行頻譜分析。再將用這種方法計(jì)算得出的頻譜的每個(gè)頻率級(jí)別與可配置的報(bào)警閾值（每軸6個(gè)）進(jìn)行對(duì)比。如果頻譜組件過于密集，就會(huì)生成警報(bào)。該產(chǎn)品還可以通過SPI（串行外設(shè)接口）與主機(jī)處理器進(jìn)行交互，提供訪問內(nèi)部寄存器以及一組用戶可配置的函數(shù)的權(quán)限，包括先進(jìn)的數(shù)學(xué)函數(shù)，例如計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、最大值、波峰因素和峰度（四階動(dòng)力矩，支持測(cè)量振動(dòng)的銳度）。利用這些機(jī)器健康狀況的深入見解，可以提高生產(chǎn)力和效率，最大限度地延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間，加速實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0。