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来源:中国IC网发布时间:2022-04-18664浏览
询问 AI在监测设备的运行状态和健康状态时,应选择最合适的传感器,以确保设备能够准确地获取设备信息、检测、诊断甚至预测故障。以工业电机为例,轴承损坏是使用过程中经常遇到的故障,振动和声压传感器是检测此类故障最常用的检测方法。转子、绕组等故障主要由电流变压器测量。
振动传感的检测范围。
B8049ENL振动传感器一般可用于检测轴承状态、齿轮啮合、泵气蚀、电机不对齐、电机不平衡、电机负载条件等故障。对于不平衡、未对准这一类故障,传感器的噪声性能要求不严格,带宽要求仅为5×至10×基频,传感器可同时检测多轴;轴承缺陷和齿轮缺陷对噪声和带宽要求较高,噪声范围必须控制在100μg/√Hz,带宽要求>5kHz。
在电机振动过程中可以检测到电机的不平衡/不对准;轴承或齿轮缺陷不那么明显,特别是在早期阶段,不能仅仅通过增加振动频率来识别或预测。为了解决这些问题,低噪声100μg/√Hz和宽带宽>5kHz的振动传感器通常需要匹配高性能信号链、处理、接收器和后处理器。
MEMS振动与压电振动相比。
加速度计是最常用的振动传感器。压电加速度计噪音低,频率高达30kHz,这是其优点。MEMS加速度计的频率一般在20kHz左右,在成本、功率和尺寸上更有优势。状态检测应用得益于近年来无线安装的快速增长,必须考虑传感器的尺寸、集成和功耗。因此,虽然压电加速度计的带宽和噪声性能明显强于MEMS加速度计,但我们更喜欢MEMS加速度计。

(MEMS与压电式的对比)
在需要高带宽和低噪声的检测中,这两种传感器实际上都有合格的带宽和低噪声,但MEMS加速度计可以提供压电加速度计所没有的DC响应,可以检测到非常低速下电机的不平衡和倾斜。

(MEMS加速度计,ST)
另一点是,MEMS加速度计具有自测功能,以验证传感器本身的可用性。应该说,MEMS加速度计的小尺寸和高集成更符合当前状态监测的发展趋势。
MEMS加速度计监控其他更突出的能力。
在噪声和带宽比较方面,MEMS加速度计没有显示压电传感器压倒性的优点,但从另一个角度来看,基于MEMS的监测强度非常突出。除了上述直流响应可以检测到几乎直流范围内的极低频振动外,分辨率更高,漂移特性和灵敏度也比压电传感器更突出。

(MEMS加速度计监测模块,ADI)
高频MEMS加速度计可以提供远远超出传感器谐振频率范围的输出信号,以监控3DB带宽以外的频率。该性能需要输出放大器,支持70kHz大小的信号带宽,以支持超频监控。放大器不可避免地会产生混合噪声,因此有必要使用滤波器。
状态监测与机器学习的结合仍是大势所趋。
振动监测分析技术有很多,如数字滤波器、频率分析等。无论采用哪种分析方法,最重要的是如何确定状态监测下最合适的报警点。传感器与机器学习相结合后,可以利用机器学习人工智能和基于振动传感器的数据来创建代表性的机器模型。模型创建后,可以下载到本地处理器,然后嵌入式软件不仅可以实时识别正在发生的事件,还可以识别瞬态事件,从而检测异常。
此外,引入人工智能状态监测可以将振动监测数据与其他传感数据联系起来,推断状态信息应超过维护所需的数据量。进一步利用获得的数据可以完成更多维度的设备分析,而不仅仅是单一的状态监测。
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