对振动传感器的需求

为了广泛使用振动传感器来实施状态监控，务必考虑两个重要因素：低成本和小尺寸。以往人们通常使用压电传感器，如今则越来越多地使用基于MEMS的加速计。它们具有更高的分辨率、出色的漂移特性和灵敏度，以及更高的信噪比，此外，还能检测几乎接近直流范围的极低频率振动。同时也非常节能，因此非常适合电池供电的无线监控系统。与压电传感器相比还有另一项优势：可以将整个系统集成到单个壳体（系统级封装）中。这些所谓的SiP解决方案不断集成以下其他重要功能，共同构建为智能系统：模数转换器、带嵌入式固件（实施专用预处理）的微控制器、通信协议和通用接口，此外还包括各种保护功能。

集成保护功能非常重要，这是因为传感器元件受力过大会导致损坏。集成的超量程检测功能会发出警告，或者通过关闭内部时钟，停用陀螺仪中的传感器组件，从而保护传感器元件不受损害。SiP解决方案见图3。

增加。对于有效的CBM，对传感器测量范围（满量程，即FSR）的要求一般为±50g。

由于加速度与频率的平方成比例，所以能够相对很快地达到这些高加速力。公式1可以证明这一点：

变量表示加速度，f表示频率，d表示振动幅度。因此，例如，振动为1kHz时，1μm的振幅会产生39.5g的加速度。

至于噪声性能，这个值在尽可能广泛的频率范围内（从接近dc到数十kHz的中间范围）都应该非常低，这样，除了其他因素之外，可以在速度极低时检测到轴承噪声。但是，由此也可以看出，振动传感器制造商正面临一个重大挑战，尤其对于多轴传感器而言。只有少数几家制造商能够提供带宽大于2kHz、噪声足够低的多轴传感器。ADI公司(ADI)已开发出适合CBM应用的ADXL356/ADXL357三轴传感器系列。该系列产品具备出色的噪声性能和温度稳定性。除了有限的1.5kHz（谐振频率=5.5kHz）带宽以外，这些加速度计仍能够为风轮机等低速设备提供重要的状态监控读数。

ADXL100x系列中的单轴传感器适用于更高带宽。它们提供高达24kHz（谐振频率=45kHz）的带宽，且在噪声水平极低的情况下，提供高达±100g的g范围。由于具有高带宽，该传感器系列可以检测出旋转机械中的大部分故障问题（滑动轴承损坏、失衡、摩擦、疏松、轮齿缺损、轴承磨损和气蚀）。

基于状态的监控可以采用的分析方法

CBM中的机器状态分析可以采用多种方法完成。最常见的方法是时域分析、频率域分析，以及两者共用。

1.基于时间的分析

在时域振动分析中，会考虑有效值（均方根，即rms）、峰峰值和振动幅度（见图4）。

峰峰值反映电机轴的最大偏斜度，因此能够得出最大载荷。振幅值则表示振动的幅度，并且识别异常的振动现象。但是，不会考虑振动的时长或者振动期间的能量，以及振动的破坏力。因此，有效值一般是最具意义的值，这是因为它不但考虑振动时长，还考虑振动幅度值。通过分析所有这些参数对电机速度的依赖关系，可以获得对rms振动的统计阈值的相关性。

事实证明此类分析非常简单，因为它既不需要基本的系统知识，也不需要进行任何类型的光谱分析。