我正在接收良好的振動：Voyager 3 無線振動監(jiān)測平臺

1966 年，美國搖滾樂隊(duì)海灘男孩 (Beach Boys) 推出了他們最熱門的歌曲之一“Good Vibrations”。標(biāo)題和歌詞的前提是，一個(gè)人可以通過正常五種感官以外的其他感官來感知他們之間是否會擦出愛的火花。作詞者聲稱他從女孩身上獲得的共鳴（振動）是“好的”，因此，他們的命運(yùn)將會碰撞。

拾取振動

我不確定一個(gè)超感官如何感知良好的振動。作為一名工程師，我更喜歡通過我的感官或科學(xué)儀器來感知振動。在物理學(xué)中，振動是機(jī)械振蕩，可以用頻率、振幅、相位和形狀來描述。振動允許將勢能（儲存的）能量轉(zhuǎn)化為動能（運(yùn)動）能量。Analog Devices是將精密信號鏈投入使用的全球領(lǐng)導(dǎo)者。他們擅長的技術(shù)領(lǐng)域之一是慣性微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 傳感器。該博客將介紹設(shè)計(jì)人員如何將Voyager 3 平臺用作基于 MEMS 加速度計(jì)的振動監(jiān)測的無線信號鏈的系統(tǒng)評估解決方案（圖 1）。

圖 1：Analog Devices 的 EV-CBM-VOYAGER3-1Z 是用于基于 MEMS 加速度計(jì)的振動監(jiān)測的無線信號鏈的評估工具。（來源：Analog Devices）

基于狀態(tài)的監(jiān)控 (CbM)

工程師想了解工業(yè)設(shè)備的健康狀況。這種類型的健康可能包括從電機(jī)和泵到軸承和編碼器。感測物理振動并進(jìn)行測量是有助于將機(jī)械噪聲與電氣噪聲隔離開來、改進(jìn)機(jī)器診斷的數(shù)據(jù)來源。基于狀態(tài)的監(jiān)控 (CbM) 可以實(shí)時(shí)及早檢測和診斷機(jī)器和系統(tǒng)異常。識別和隔離這些問題為優(yōu)化備件庫存、安排計(jì)劃內(nèi)維護(hù)的停機(jī)時(shí)間以及進(jìn)行運(yùn)行時(shí)流程調(diào)整創(chuàng)造了機(jī)會，從而延長了設(shè)備的使用壽命。這些機(jī)器健康洞察力可提高生產(chǎn)力、提高效率并最大限度地延長正常運(yùn)行時(shí)間，從而加速實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0。

航海者三號：無線振動監(jiān)測平臺

這就是 Analog Devices 提供的系統(tǒng)解決方案的用武之地。它使用戶能夠快速將無線解決方案部署到機(jī)器或測試裝置。它還允許工程師評估 ADI 用于振動監(jiān)測的 MEMS 傳感器技術(shù)和用于工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的 ADI SmartMESH 技術(shù)。

它結(jié)合了機(jī)械附件、硬件、固件和 PC 軟件，可以快速部署和評估三軸振動監(jiān)測解決方案。該模塊可以通過 ?"-28 (M6-0.75) 螺柱直接連接到電機(jī)或夾具。它還可以與同一無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)上的其他模塊結(jié)合使用，以提供具有多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的更廣泛的畫面，作為基于狀態(tài)的監(jiān)控 (CbM) 系統(tǒng)；允許對平臺進(jìn)行快速評估。

解決方案概述

CbM 硬件信號鏈由安裝在模塊底座上的三軸、超低功耗、超低噪聲ADXL356 MEMS 加速度計(jì)組成。ADXL356 的輸出經(jīng)過調(diào)理并通過三個(gè)低功耗 AD7685 16 位菊花鏈 ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字。ADC 輸出在 ADuCM4050 低功耗微控制器中被緩沖并轉(zhuǎn)換為頻域，然后從那里流式傳輸?shù)?SmartMESH IP 節(jié)點(diǎn)（圖 2）。

圖 2：無線振動監(jiān)測平臺的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。（來源：Analog Devices）

時(shí)域和 FFT 數(shù)據(jù)從 SmartMESH 芯片無線傳輸?shù)?SmartMESH IP 管理器。管理器連接到 PC，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化和保存。數(shù)據(jù)顯示為原始時(shí)域數(shù)據(jù)和 FFT 數(shù)據(jù)。

提供了有關(guān)時(shí)間聚合數(shù)據(jù)的其他摘要統(tǒng)計(jì)信息。PC端GUI的完整Python代碼和部署到模組的C固件，可實(shí)現(xiàn)客戶適配。它提供高達(dá) 1.5kHz 帶寬的機(jī)械安裝和測量能力。

結(jié)論

如果您是一位關(guān)注工業(yè) CbM 的工程師，那么用于加速資產(chǎn)監(jiān)控和解決方案開發(fā)的基于 MEMS 的無線振動監(jiān)控套件可能正是您所需要的。Analog Devices 的 Voyager 3 平臺將確保您接收到的任何振動都只用于行善。這些“良好的振動”可以大大優(yōu)化正常運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行效率，從而延長設(shè)備的使用壽命。

審核編輯黃昊宇