很多人都有过这样的生活体验:当机器设备出现故障或者老化时,运行的噪音就会变大,这是因为其内部零件振动的增强。比如老旧的电脑,运行后可能会嗡嗡作响;比如有故障的洗衣机,其振动所带来噪音可能会更为夸张……
对于很多高精度的现代化工业设备,人工方式很难判断机器设备的运行状态,需要借助传感器来感知振动、记录数据,再结合软件进行分析,从而对设备的状态进行判断。
当下,以MEMS加速度计为核心的“振动监测”系统成为工业数字化转型的关键,振动监测不仅可以帮助工厂提高制造效率和生产安全,同时还可以赋能新的服务和商业模式。
为什么振动监测对机器设备监测如此重要呢?
在工业制造领域,振动在多数情况下是一种“消极”因素。比如,振动会影响精密仪器设备的功能,降低加工精度和光洁度,加剧构件的疲劳和磨损,导致机器和结构物的使用寿命缩短;振动还可能引起结构的大变形破坏,比如桥梁因振动而坍毁;飞机机翼的颤振、机轮的抖振往往造成事故等。
对工厂来说,振动监测最直接的价值便是对机器设备的运行状态进行监测或预警设备故障,以便及时更换零件或对相关生产计划能够有所准备。
受益于半导体技术的先发优势,一些发达国家在30年前就开始利用MEMS传感器对桥梁、大坝、建筑、隧道等场景进行微振动、结构振动监测。MEMS加速度计凭借高灵敏度、高精度、高稳定性、高性价比等特点,成为振动监测传感器中不可或缺的基础构件。
近年来,随着国内物联网生态环境的成熟,工业物联网对生产监测的需求愈发细化,包括实时生产数据和设备数据的监控,更加准确的生产跟踪、智能预测等,工厂对于振动监测的需求也越来越高。
针对工业企业对于振动监测的需求,芯动联科正在研发的高性能、小体积、低成本MEMS加速度计,通过分散式多单元结构的专利设计,具有高灵敏度、低漂移、低温度系数、良好的重复性等特性,可用于工业设备、桥梁、高铁等多种场合的振动监测,同时,芯动联科还针对振动监测应用进行了优化设计,频率响应平坦度高、噪声低,保证机器故障监测的准确性和一致性。
作为国内少有的、专注于高性能MEMS传感器研发及应用的科创公司,芯动联科已在MEMS传感器芯片设计、MEMS工艺方案、封装与测试等主要环节形成了技术闭环,并建立了完整的业务流程和供应链体系。
值得关注的是,芯动联科研发的MEMS加速度计具有超低噪声、高灵敏度和高性价比等特性,不仅在工业领域的振动监测体现出应用价值,其倾斜测量能力亦可以用于摩天大楼、桥梁、大坝等大型建筑物状态的监测。
譬如,在桥梁的生命周期中,养护期占桥梁生命的90%,桥梁的长期正常使用,不仅取决于建造质量,更依赖于后期的养护水平。过去,桥梁的检查存在需要大量人力物力、影响正常交通运行、周期长等缺点,且无法有效地应用于大型桥梁健康监测及预警。在桥梁状态监测中,MEMS倾角仪通常会被布置于桥面、桥塔、桥墩和悬索上,连续实时地对桥梁结构状态进行监测和评估,对桥梁的运营安全和提高桥梁的管理水平意义重大。
未来,随着MEMS技术的不断成熟和物联网技术的快速发展和普及,MEMS加速度计将被越来越多地应用于各种工业监测系统之中,以芯动联科为代表的国产MEMS企业将有望驶入发展的快车道。
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