在振動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，振動(dòng)傳感器與采集卡的配合至關(guān)重要。當(dāng)采集卡分辨率不夠時(shí)，會(huì)對(duì)振動(dòng)傳感器采集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生多方面的重大影響。具體分析如下：

一、數(shù)據(jù)精度降低

1. 微小信號(hào)難以準(zhǔn)確捕捉

低分辨率的采集卡無(wú)法精細(xì)地分辨振動(dòng)傳感器傳來(lái)的微小信號(hào)變化。在實(shí)際應(yīng)用中，很多振動(dòng)情況可能表現(xiàn)為非常細(xì)微的幅度變化，比如精密儀器的輕微振動(dòng)或者某些特定工況下的低頻微弱振動(dòng)。低分辨率采集卡可能會(huì)將這些微小的變化忽略掉，導(dǎo)致記錄的數(shù)據(jù)與實(shí)際振動(dòng)情況存在偏差。

例如，在對(duì)高精度機(jī)械加工設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的微小振動(dòng)可能預(yù)示著潛在的故障隱患。如果采集卡分辨率不足，就無(wú)法準(zhǔn)確記錄這些微小振動(dòng)的幅度和頻率，從而影響對(duì)設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷。此時(shí)，我們可以想象一下振動(dòng)波形，高分辨率采集卡下的波形會(huì)呈現(xiàn)出細(xì)膩的曲線，能夠清晰地顯示出微小振動(dòng)的變化，而低分辨率采集卡下的波形則顯得較為粗糙，微小振動(dòng)可能被淹沒(méi)在噪聲中難以分辨。

2. 數(shù)據(jù)量化誤差增大

分辨率不夠會(huì)使采集到的數(shù)據(jù)在量化過(guò)程中產(chǎn)生較大的誤差。振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)采集卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，會(huì)被量化為有限的數(shù)字值。分辨率越低，量化步長(zhǎng)就越大，這意味著振動(dòng)信號(hào)在被數(shù)字化的過(guò)程中會(huì)丟失更多的細(xì)節(jié)信息。如下圖的采集數(shù)據(jù)采用了Senther 860-2 的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)感知，采集用低分辨率的傳感器采集到的數(shù)據(jù)，明顯出現(xiàn)鋸齒了，幾個(gè)lsb的跳動(dòng)；從曲線看最小變量0.02，如果是16位，0.02*65536=1310.72，量程明顯不對(duì)，所以采用的采集卡的分辨率明顯小于16Bit。

以一個(gè)具體的例子來(lái)說(shuō)，假設(shè)一個(gè)振動(dòng)傳感器檢測(cè)到的振動(dòng)幅度范圍是 0 到 100 單位，高分辨率采集卡可以將這個(gè)范圍細(xì)分為 1000 個(gè)等級(jí)，而低分辨率采集卡可能只能分為 100 個(gè)等級(jí)。在這種情況下，低分辨率采集卡對(duì)振動(dòng)幅度的量化就會(huì)更加粗糙，產(chǎn)生的量化誤差也會(huì)更大。從波形上看，高分辨率采集卡的波形會(huì)更加平滑，而低分辨率采集卡的波形則可能出現(xiàn)明顯的階梯狀，這就是量化誤差在波形上的體現(xiàn)。

二、信號(hào)混疊

1. 高頻信號(hào)被錯(cuò)誤表示

當(dāng)采集卡分辨率不足時(shí)，對(duì)于高頻振動(dòng)信號(hào)的采樣可能無(wú)法滿足奈奎斯特采樣定理的要求。這就會(huì)導(dǎo)致高頻振動(dòng)信號(hào)在采樣過(guò)程中被錯(cuò)誤地表示為低頻信號(hào)，造成信號(hào)頻率成分的混亂，即信號(hào)混疊現(xiàn)象。

例如，在對(duì)高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，其產(chǎn)生的振動(dòng)往往包含較高的頻率成分。如果采集卡分辨率不夠，無(wú)法準(zhǔn)確采樣這些高頻信號(hào)，就可能使高頻振動(dòng)被錯(cuò)誤地記錄為低頻振動(dòng)，從而誤導(dǎo)對(duì)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的分析。從波形上看，原本高頻振動(dòng)的尖銳波形可能會(huì)被錯(cuò)誤地顯示為低頻振動(dòng)的較為平緩的波形，嚴(yán)重影響對(duì)信號(hào)的正確解讀。

2. 影響頻譜分析結(jié)果

信號(hào)混疊會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析結(jié)果。頻譜分析是振動(dòng)監(jiān)測(cè)中常用的分析方法之一，通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析可以確定振動(dòng)的主要頻率成分，從而判斷振動(dòng)的來(lái)源和可能的故障原因。

當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)混疊時(shí)，頻譜分析結(jié)果中會(huì)出現(xiàn)虛假的頻率成分，干擾對(duì)真實(shí)振動(dòng)頻率的判斷。這可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤地診斷設(shè)備故障，浪費(fèi)時(shí)間和資源進(jìn)行不必要的維修或更換部件，或者錯(cuò)過(guò)真正的故障隱患，給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。在頻譜分析的波形圖中，混疊后的波形會(huì)出現(xiàn)不該出現(xiàn)的頻率峰值，使分析結(jié)果變得混亂。

三、動(dòng)態(tài)范圍受限

1. 無(wú)法覆蓋較大幅度變化

采集卡分辨率不夠會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)范圍受限。動(dòng)態(tài)范圍是指采集卡能夠準(zhǔn)確測(cè)量的信號(hào)與最小信號(hào)之比。低分辨率采集卡通常只能處理較小范圍的信號(hào)幅度變化，對(duì)于較大幅度的振動(dòng)信號(hào)可能會(huì)出現(xiàn)飽和或截?cái)喱F(xiàn)象。

例如，在對(duì)大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)和停止過(guò)程的振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，振動(dòng)幅度可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生很大的變化。如果采集卡分辨率不足，動(dòng)態(tài)范圍較小，就可能無(wú)法完整地記錄這些大幅度變化的振動(dòng)信號(hào)，影響對(duì)設(shè)備啟動(dòng)和停止過(guò)程的分析。從波形上看，當(dāng)振動(dòng)幅度超出低分辨率采集卡的動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，波形會(huì)被截?cái)嗷蝻柡停瑹o(wú)法真實(shí)反映實(shí)際的振動(dòng)情況。

2. 影響對(duì)不同工況的適應(yīng)性

動(dòng)態(tài)范圍受限還會(huì)降低采集系統(tǒng)對(duì)不同工況的適應(yīng)性。不同的設(shè)備在不同的運(yùn)行條件下，振動(dòng)幅度和頻率可能會(huì)有很大的差異。如果采集卡分辨率不夠，動(dòng)態(tài)范圍小，就可能無(wú)法滿足對(duì)各種工況下振動(dòng)信號(hào)的準(zhǔn)確采集。

比如，在對(duì)不同類型的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，有些設(shè)備的振動(dòng)幅度較小，而有些設(shè)備的振動(dòng)幅度較大。低分辨率采集卡可能只能適用于振動(dòng)幅度較小的設(shè)備，對(duì)于振動(dòng)幅度較大的設(shè)備就無(wú)法提供準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。在不同工況下的波形對(duì)比中，低分辨率采集卡可能無(wú)法完整地呈現(xiàn)出各種幅度的振動(dòng)波形，而高分辨率采集卡則能夠更好地適應(yīng)不同的振動(dòng)情況。

綜上所述，采集卡分辨率不夠會(huì)對(duì)振動(dòng)傳感器采集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響，包括數(shù)據(jù)精度降低、信號(hào)混疊和動(dòng)態(tài)范圍受限等。在進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求選擇合適分辨率的采集卡，以確保采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，為設(shè)備的故障診斷和維護(hù)提供有力支持。

森瑟科技（Senther） 致力于成為智能傳感與狀態(tài)監(jiān)測(cè)解決方案的提供商，也同步開(kāi)發(fā)了讓振動(dòng)波形變的簡(jiǎn)單易懂的智能振動(dòng)變送器，譬如IN-SDG：

特點(diǎn)/應(yīng)用

• 能夠和各種系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互

• 本地HIM顯示系統(tǒng)（指征值，報(bào)警）

• PLC系統(tǒng)（指征值，報(bào)警，簡(jiǎn)易診斷）

• CMS系統(tǒng)（指征值，報(bào)警，原始數(shù)據(jù)， FFT分析，故障診斷）

• 工廠內(nèi)各種大數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)（指征值，診斷結(jié)果）

• IN-SDG智能振動(dòng)變送器具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，滿足不同類型設(shè)備的監(jiān)測(cè)需要

• ARM+DSP 雙CPU

• RAM: 512M

• 內(nèi)部存儲(chǔ)器：16G