加速度传感器技术比较一

市场概况

过去，加速度传感器主要用于重型高端机械，例如风车、工业泵、压缩机和暖通空调系统。随着自动化程度的提高，对大容量、更小型系统（例如需要更好的预见性维护的机床主轴、传送带、分拣台或机床）的需求不断增加。

在客户体验和盈利能力方面，这些应用中的机器停工期是一个关键考虑因素。在过去，加速度传感器主要用于重型高端机械的状态监测。但是，在数字化产业转型的推动下，我们看到对大容量、更小型机械的需求正在增加。本白皮书将对工业状态监测应用中的不同加速度传感器技术进行对比。

关键因素

对于工业状态监测和预见性维护应用，以下振动规范参数被认为是确保长期、可靠、稳定和准确性能的关键。

宽频响应

测量分辨率和动态范围

基于最小偏移量的长期稳定性

工作温度范围

封装选项和安装便捷性

传感器输出选项

宽频响应

为了检测所有可能的机械设备故障模式，加速度传感器的频率响应应为轴转速（每分钟转数）的 40 至 50 倍，以便对设备中的轴承进行监测。对于风扇和变速箱，加速度传感器的最小频响上限应为叶片通过频响的 4-5 倍。频响下限不太重要，具体取决于机械设备；极少情况才要求频响 < 2Hz。

测量分辨率和动态范围

加速度传感器的测量分辨率是输出信号幅度与板载电子器件宽带噪声比值的函数。信号输出优异的加速度传感器可测量机械设备中振幅更小的振动。测量较低振动幅度的能力使最终用户能够比具有较低动态范围的传感器更早地预测故障。

一些其他因素也会影响测量分辨率，如环境条件、EMI/RFI（电磁和射频）干扰、DAQ（定义数据采集）接口和电缆长度，所以，在选择安装时需要考虑各种因素。

一般而言，输出信号应当比传感器噪声水平高出 10 倍，才能保证输出的测量结果可靠。

测量分辨率的简单公式如下：

分辨率 (g’s) = 宽带噪声 (V) / 传感器灵敏度 (V/g)

长期稳定性

长期漂移是指灵敏度变化和/或零点输出测量变化（零点输出漂移仅适用于 MEMS 传感器）。在监测应用中，随着时间的推移，加速度传感器灵敏度的变化可能会触发误报警。零点输出测量的偏移也会产生可能导致误报警指示的相同效果。因为压电传感器没有直流响应，因此它们不易受零点漂移影响，只有灵敏度漂移。随着时间推移，MEMS 可变电容传感器可能会同时出现零点漂移和灵敏度漂移。

在下一节中，我们将回顾适用于状态监测应用的两种不同类型的技术。

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