MEMS algılama izlemesinin gelişme eğilimi artık durum izleme ile sınırlı kalmayacak
MEMS sensör monitörü
Sensörler ve makine öğrenimi kombinasyonundan bahsederken, belirli bir cihazı izlemek için, cihazın öngörülebilir durum izlemesini gerçekleştirmek için sensörlerin makine öğrenimi ile birleştirilmeye başlandığından daha önce bahsedilmişti. Tabii ki buradaki odak noktamız makine öğrenimi değil, sensörler.
Ekipmanın çalışma ve sağlık durumunu izlerken, cihazın ekipman bilgilerini doğru bir şekilde alabilmesi ve arızaları tespit edebilmesi, teşhis edebilmesi ve hatta tahmin edebilmesi için en uygun sensörün seçilmesi gerekmektedir. Örnek olarak endüstriyel bir motor alalım.Rulman hasarları kullanım sırasında sıklıkla karşılaşılabilen bir arızadır.Titreşim ve ses basınç algılama cihazları bu tür arızaları tespit etmek için en çok kullanılanlardır. Rotor, sargı vb. arızalar çoğunlukla motora güç verildiğinde akım trafosu tarafından ölçülür.
Titreşim sensörü algılama aralığı
Titreşim algılama, genellikle aşağıdaki arızaları, yatak durumunu, dişli birbirine geçmesini, pompa kavitasyonunu, motorun yanlış hizalanmasını, motor dengesizliğini ve motor yükü koşullarını tespit etmek için motor algılamada kullanılabilir. Dengesiz ve yanlış hizalanmış gibi arızalar için, sensör cihazlarının gürültü performans gereksinimleri katı değildir ve bant genişliği gereksinimlerinin yalnızca 5× ila 10× temel frekansa ulaşması gerekir.Çoklu eksenlerin eşzamanlı tespiti, yatak kusurları ve dişli kusurları gibi arızalar son derece yüksek gürültü ve bant genişliği gereksinimleri vardır.Gürültü aralığı <100 µg/√Hz'de kontrol edilmelidir, bant genişliği gereksinimi >5kHz'dir.
Motor dengesizliği/yanlış hizalama gibi hatalar motor titreşimi sırasında tespit edilebilir; yatak veya dişli kusurları, özellikle erken aşamalarda daha az belirgindir ve yalnızca titreşim frekansı artırılarak tespit edilemez veya tahmin edilemez. Bu arızaları gidermek için tipik olarak, düşük gürültülü <100 µg/√Hz ve geniş bant genişliği >5 kHz olan titreşim sensörlerinin yüksek performanslı sinyal zincirleri, işleme, alıcı-vericiler ve son işlemcilerle eşleştirilmesi gerekir.
MEMS titreşimi ve piezoelektrik titreşimin karşılaştırılması
İvmeölçerler en yaygın kullanılan titreşim sensörleridir ve piezoelektrik ivmeölçerlerin düşük gürültü ve 30 kHz'e kadar frekanslara sahip olmaları avantajlarıdır. MEMS ivmeölçerlerin frekansı genellikle 20kHz civarındadır, bu da maliyet, güç ve boyut açısından daha avantajlıdır. Sensör boyutunu, entegrasyonu ve güç tüketimini dikkate alması gereken kablosuz kurulumlara yönelik baskı sayesinde son yıllarda durum algılama uygulamaları hızla büyüdü. Bu nedenle, piezoelektrik ivmeölçerlerin bant genişliği ve gürültü performansı MEMS ivmeölçerlerinden önemli ölçüde daha güçlü olmasına rağmen, herkes kapsamlı bir değerlendirme altında MEMS ivmeölçerlerini tercih ediyor.
Algılama Tipi Bant Genişliği Gürültü DC Tepkisi
Piezo İvmeölçer 2.5kHz-30kHz 1 µg/√Hz-50 µg/√Hz Yok
MEMS ivmeölçer 3kHz-20kHz 25µg/√Hz-100 µg/√Hz Evet
(MEMS ve Piezoelektrik Karşılaştırması)
Yüksek bant genişliği ve düşük gürültü gerektiren algılamada, her iki sensör de aslında tatmin edici bant genişliğine ve düşük gürültüye sahiptir, ancak MEMS ivmeölçerler, piezoelektrik ivmeölçerlerde bulunmayan DC yanıtı sağlayabilir. devir
1
(MEMS ivmeölçer, ST)
Diğer bir nokta ise MEMS ivmeölçerin, sensörün kullanılabilirliğini doğrulamak için kendi kendini test etme işlevine sahip olmasıdır. MEMS ivmeölçerlerinin daha küçük boyutu ve daha yüksek entegrasyonunun, mevcut durum izleme geliştirme eğilimi ile daha uyumlu olduğu söylenmelidir.
MEMS ivmeölçerler diğer daha belirgin özellikleri izler
Gürültü ve bant genişliği karşılaştırması açısından, MEMS ivmeölçerleri piezoelektrik algılamaya göre ezici bir avantaj göstermez, ancak başka bir açıdan MEMS tabanlı izleme yetenekleri olağanüstüdür. Yakın DC aralığında çok düşük frekanslı titreşimleri algılayabilen yukarıda bahsettiğimiz DC yanıtına ek olarak, daha yüksek çözünürlük, mükemmel sürüklenme özellikleri ve hassasiyet de piezoelektrik algılama yeteneklerinden daha belirgindir.
2
(MEMS İvmeölçer İzleme Modülü, ADI)
Yüksek frekanslı MEMS ivmeölçerler, 3dB bant genişliğinin ötesindeki frekansları izlemek için sensörün rezonans frekans aralığının çok ötesinde çıkış sinyalleri sağlayabilir. Bu performans, hız aşırtma aralığının izlenmesini tamamlamak için ivmeölçeri desteklemek için 70 kHz'lik bir sinyal bant genişliğini desteklemesi gereken çıkış amplifikatörüne dayanır. Amplifikatörlerde gürültünün yumuşatılması kaçınılmazdır, bu nedenle filtreler de gereklidir.
Durum izleme ve makine öğreniminin birleşimi hala büyük bir trend.
Titreşim izleme ve analizi için kullanılan dijital filtreleme, frekans analizi vb. birçok teknoloji bulunmaktadır. Hangi analiz yöntemi olursa olsun en kritik nokta durum izleme altında en uygun alarm noktasının nasıl belirleneceğidir. Algılama ve makine öğrenimi birleştirildiğinde, titreşim sensörlerinden gelen verilere dayalı temsili bir makine modeli oluşturmak için arıza tanımlama sürecinde makine öğrenimi AI kullanılabilir.Model oluşturulduktan sonra yerel işlemciye indirilir ve ardından gömülü yazılıma yüklenir. Gerçek zamanlı olarak sadece devam eden olaylar değil, geçici olaylar da tanımlanarak anormalliklerin tespiti sağlanır.
Ek olarak, yapay zekanın sunduğu durum izleme, titreşim izleme verilerini diğer sensör verileriyle ilişkilendirebilir ve çıkarsanan durum bilgisi, bakım için gereken veri miktarından daha fazla olmalıdır. Elde edilen verilerin daha fazla kullanılması, yalnızca tek bir durum izlemeyi değil, daha fazla ekipman analizi boyutunu tamamlayabilir.
