加速度计结合人工智能 让工业物联网运作更顺畅

加速度计能够有效地侦测机器的振动状态，若能结合人工智能与机器学习进行振动分析，将能够更精准地掌握机器的异常振动，适时地对机器进行预防性维护。本文将为您介绍ADI公司推出的ADXL1002加速度计，以了解加速度计在工业物联网中扮演的关键角色。

人工智能让振动分析更精准

使用IIoT（工业物联网）监测机器的健康状态有助于实现预测性维护，让行业人员能够预测故障，从而大幅节省运营成本。使用传感器，尤其是加速度计之后，可以分析机器的运行状态，而不是每隔一段时间更换磨损的部件。

制造商会使用多种参数来确定启动维护操作的时间，这些参数包括振动、噪声、温度测量等。在可测量的物理量中，振动频谱测量能够针对旋转机器（发动机、发生器等）中的问题的根源提供最多信息。异常振动可能是滚珠轴承故障、轴偏差、不平衡、过度松散等问题。每个问题都有自己特有的症状，例如旋转机器的振动源。

目前存在多种振动分析技术，除了数字滤波被用于克服流程本身或者由机器的其他组件导致的寄生振动之外，还可以使用数学工具进行辅助，例如使用计算平均值、标准偏差、波峰因素、峰度等工具。分析可以在时域中进行，但频率分析才能提供最多关于异常及异常原因的信息。频率分析甚至可用于计算被同化为信号频谱中频谱的倒谱（反向傅里叶变换被用于计算信号傅里叶变换的对数）。但是，无论使用哪种分析方法，困难之处在于确定最佳警报阈值，以使维护操作既不会太早也不会太迟。

目前可以采用一种方法替代传统的警报阈值配置，即在故障识别流程中引入人工智能。在机器学习阶段，云资源被用于基于来自振动传感器的数据创建代表性的机器模型。模型创建完成之后，可以下载至本地处理器。使用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，从而能够检测异常。

除了为预测性维护构建模型之外，人工智能和云访问还开启了通向诸多可能性的大门。将振动测量数据与来自其他传感器的数据（压力、温度、旋转、功率等）相关联，可以推断出关于系统状态的许多信息，远多于维护所需的数据量。将基础数据合并可以进一步优化设备模型，不仅可用于检测机械故障，还能够处理问题（例如，空输送带、内部没有流液的泵、不含膏体的混合器等）。

由ADI公司推出的ADXL1002加速度计是工业物联网的好搭档，它可以在具有两个满度范围选项的拓展频率范围内提供超低的噪声密度，并且提供优化的工业条件监测能力。ADXL1002（±50 g）具有25 μg/√Hz 的典型噪声密度，具有稳定、可重复的灵敏度，并且可以承受高达10,000 g的外部冲击。

ADXL1002拥有集成的全静电自检（ST）功能和超范围（OR）指示器，可以提供先进的系统级功能并可用于嵌入式应用。凭借低功耗和3.3 V至5.25 V的单电源供电，ADXL1002还允许进行无线感测产品设计。ADXL1002提供5 mm × 5 mm × 1.80 mm LFCSP封装，可在−40℃至+125℃的温度范围内工作。

ADXL1002是具有模拟输出的单平面轴加速度计，可从直流到11 kHz的线性频率响应范围（3 dB点），具有21 kHz谐振频率，并有超范围感测和直流耦合实现快速的恢复时间、全面的机电自检、灵敏度性能等特性，温度灵敏度稳定性为5%，线性度为满度范围的±0.1%，交叉轴灵敏度可达±1% (ZX), ±1% (YX)，采用单电源供电，使用与电源成比例的输出电压，拥有1.0 mA低功耗、省电待机操作模式，提供快速恢复，并与RoHS兼容。ADXL1002的主要应用领域包括条件监测、预测性维护、资产健康、测试与测量、健康与使用监测系统（HUMS）。

ADI也推出EVAL-ADXL1002Z评估板，允许用户对ADXL1002振动传感器进行快速性能评估，EVAL-ADXL1002Z经专门设计安装在机械式振动台上，由尺寸为0.8平方英寸的超厚印刷电路板（PCB）构成。提供螺纹孔，用于刚性安装到振动台模块上。该设计允许用户评估ADXL1002振动传感器的完整性能范围，无需将器件焊接到单独的测试版。输出端提供简单的RC低通滤波器，−3 dB带宽约为20 kHz。组件可以替换，以便用户在器件输出端上实现适合自己应用的低通滤波器。

EVAL-ADXL1002Z评估板具有2组带有间距的过孔，用于安装6引脚接头，可轻松连接到原型制作板或PCB，小尺寸和板刚度对用户系统和加速测量影响极小。

特色产品

Analog Devices ADXL1002BCPZ Accelerometers