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　　工廠自動化和總體效率理所當然地受到巨大的關注，原因不僅是生產率提高（哪怕一點點）能帶來正面效益，而且同樣重要的是，它能降低或消除設備停工造成的嚴重損失。現在，我們可以不用仰賴分析技術的進步來洞察可用統計數據以預測維護需求，或者簡單地依靠加強對技術人員的培訓，而是可以通過檢測與無線傳輸技術的進步實現真正實時的分析和控制。

　　精密的工業生產過程越來越依賴于電機和相關機械設備高效可靠、始終如一的運作。機器設備的不平衡、缺陷、緊固件松動和其它異常現象往往會轉化為振動，導致精度下降，并且引發安全問題。如果置之不理，除了性能和安全問題外，若導致設備停機修理，也必然會帶來生產率損失。即使設備性能發生微小的改變，這通常很難及時預測，也會迅速轉化為重大的生產率損失。

　　眾所周知，過程監控和基于狀態的預見性維護是一種行之有效的避免生產率損失的方法，但這種方法的復雜性與其價值不相上下。現有方法存在局限性，特別是涉及到分析振動數據（無論以何種方式獲得）和確定誤差源時。

　　典型數據采集方法包括安裝在機器上的簡單壓電傳感器和手持式數據采集工具等。這些方法存在多種局限性，特別是與理想的全面檢測與分析系統解決方案相比較，后者可以嵌入機器上或機器中，并能自治工作。下面深入討論這些局限性及其與理想解決方案——自治無線嵌入式傳感器——的對比。對完全嵌入式自治檢測元件的復雜系統目標的選項分析可以分為十個不同方面，包括實現高重復度的測量、精確評估采集到的數據、適當的文檔記錄和可追溯性等，下面將對各方面進行說明并探討可用方法與理想方法。

　　精確且可重復的測量

　　現有手持式振動探頭在實現方法上具備一些優勢，包括不需要對終端設備做任何修改，而且其集成度相對較高，尺寸較大，可提供充足的處理能力和存儲空間。然而，它的一個主要局限是測量結果不可重復。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。因此，維護技術人員首先需要弄清所觀察到的振動偏移是由機器內部的實際變化所致，還是僅僅因為測量技術的變化所致。理想情況下，傳感器應當結構緊湊并且充分集成，能夠直接永久性地嵌入目標設備內部，從而消除測量位置偏移問題，并且可以完全靈活地安排測量時間。

　　測量的頻率和時間安排

　　在高價值設備的生產設施中，例如制造敏感電子器件時，過程監控極為有益。這種情況下，裝配線的微小偏移不僅可能導致工廠生產率下降，而且可能使最終設備的關鍵規格發生偏移。手持式探頭方法的另一個明顯的局限是無法實時指出有問題的振動偏移。多數壓電傳感器同樣如此，其集成度一般非常低（某些情況下僅有一個傳感器），需要將數據傳送到其它地方進行分析。這些器件需要外部干預，因此可能會錯過一些事件和振動偏移。自治傳感器處理系統則不然，它內置傳感器、分析、存儲和報警功能，同時仍然小到足以嵌入設備中，能夠在第一時間告知振動偏移，并且最佳地顯示基于時間的狀態趨勢。

　　了解數據

　　上述嵌入式傳感器發出實時通知的構想，只有采用頻域分析才能實現。通常，任何設備都有多種振動源，如軸承缺陷、不平衡和齒輪嚙合等，此外還有設計帶來的振動源，例如鉆孔機或壓制機在正常工作過程中產生的振動。基于時間的分析會產生一個綜合所有這些振動源的復雜波形，在進行FFT分析之前，它提供的信息難以辨別。多數壓電傳感器解決方案依賴外部FFT計算和分析。這不僅使得實時通知毫無可能，而且將大部分額外設計工作推給了設備開發商。但是，如果傳感器內嵌FFT分析功能，就能即時確定振動偏移的具體來源。這樣一種完全集成的傳感器元件還能縮短設備開發商6到12個月的開發時間，因為它功能完備、簡單有效、自治工作。

　　數據訪問和傳輸

　　嵌入式檢測能夠完美地提供精確實時的趨勢數據，但這并不會提高向遠程過程控制器或操作員傳輸數據的復雜性。嵌入式FFT分析的前提顯然也是模擬傳感器數據已經過調理并轉換為數字數據，以便簡化數據傳輸。事實上，目前使用的多數振動傳感器解決方案僅提供模擬輸出，導致信號質量在傳輸過程中降低，更不用說離線數據分析的復雜性（上文已討論）。考慮到要求振動監控的多數工業設備往往存在于高噪聲、運動、無法接近、甚至危險的環境中，因此業界迫切希望降低接口線纜的復雜性，并且同樣在源端執行盡可能多的數據分析工作，以便捕捉到盡可能準確的設備振動狀態信息。具有無線傳輸能力的傳感器節點不僅有利于立即訪問，而且可大大簡化傳感器網絡的部署并顯著降低成本。

　　數據方向性

　　現有的許多傳感器解決方案是單軸壓電傳感器。這些傳感器不提供方向信息，因而會限制我們對設備振動剖面的了解。缺乏方向性導致需要噪聲非常低的傳感器以便提供所需的分辨能力，這又會影響成本。多軸MEMS傳感器則不同，如果各軸精密對準，確定振動源的能力將大幅提高，同時也有助于降低成本。