在工程技術(shù)領(lǐng)域中振動(dòng)現(xiàn)象比比皆是，但在很多情況下振動(dòng)是有害的，例如：振動(dòng)降低加工精度和光潔度，加劇結(jié)構(gòu)件的疲勞和磨損，在車(chē)輛和航空領(lǐng)域中機(jī)體及結(jié)構(gòu)件的振動(dòng)不但會(huì)影響駕駛員的操作和舒適度，嚴(yán)重情況下還會(huì)引起機(jī)體、結(jié)構(gòu)件的斷裂甚至解體。

MEMS加速度計(jì)終于達(dá)到了能夠測(cè)量廣泛機(jī)器平臺(tái)振動(dòng)的階段。其最近的能力進(jìn)步，加上MEMS加速度計(jì)已有的相對(duì)于傳統(tǒng)振動(dòng)傳感器的諸多優(yōu)勢(shì)（尺寸、重量、成本、抗沖擊性、易用性），促使一類(lèi)新興的狀態(tài)監(jiān)控（CBM）系統(tǒng)開(kāi)始使用MEMS加速度計(jì)。結(jié)果，許多CBM系統(tǒng)架構(gòu)師、開(kāi)發(fā)者甚至其客戶(hù)首次考慮使用此類(lèi)傳感器。他們面臨的問(wèn)題常常是如何快速了解評(píng)估MEMS加速度計(jì)功能的方法，以便在其機(jī)器平臺(tái)上測(cè)量最重要的振動(dòng)特性。這初看起來(lái)似乎很困難，因?yàn)镸EMS加速度計(jì)數(shù)據(jù)手冊(cè)表述最重要性能特性的方式常常不是開(kāi)發(fā)人員所熟悉的。例如，許多人熟悉用線(xiàn)速度（mm/s）來(lái)量化振動(dòng)，但大多數(shù)MEMS加速度計(jì)數(shù)據(jù)手冊(cè)是用基于重力的加速度（g）來(lái)表達(dá)其性能指標(biāo)。幸運(yùn)的是，有一些簡(jiǎn)單的技術(shù)可用來(lái)將加速度轉(zhuǎn)換為速度，以及估計(jì)加速度計(jì)關(guān)鍵特性（頻率響應(yīng)、測(cè)量范圍、噪聲密度）對(duì)重要系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（帶寬、平坦度、峰值振動(dòng)、分辨率）的影響。

基本振動(dòng)特性

先從慣性運(yùn)動(dòng)角度考察線(xiàn)性振動(dòng)。在此背景下，振動(dòng)是平均位移為零的機(jī)械振蕩。對(duì)于那些不希望其機(jī)器穿越整個(gè)車(chē)間的人來(lái)說(shuō)，零平均位移非常重要！振動(dòng)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)中核心傳感器的價(jià)值與它反映機(jī)器振動(dòng)最重要特性的能力高低直接相關(guān)。要評(píng)估特定MEMS加速度計(jì)在這方面的能力，首先必須從慣性運(yùn)動(dòng)角度對(duì)振動(dòng)有一個(gè)基本了解。圖1是振動(dòng)情況的物理示意圖，灰色部分表示中點(diǎn)，藍(lán)色部分表示一個(gè)方向的峰值位移，紅色部分表示另一方向的峰值位移。等式1提供了一個(gè)描述矩形物體瞬時(shí)加速度的數(shù)學(xué)模型，其振動(dòng)頻率為（fV），幅度為Arms。

在大部分CBM應(yīng)用中，機(jī)器平臺(tái)的振動(dòng)常常有比等式1所示模型更復(fù)雜的頻譜特征，但此模型為學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)之旅提供了一個(gè)很好的出發(fā)點(diǎn)，因?yàn)樗o出了CBM系統(tǒng)常常會(huì)跟蹤的兩個(gè)常見(jiàn)振動(dòng)特性：幅度和頻率。此方法對(duì)關(guān)鍵特性到線(xiàn)性速度項(xiàng)的轉(zhuǎn)換也很有用（稍后將有更多說(shuō)明）。圖2提供了兩類(lèi)不同振動(dòng)模式的頻譜視圖。第一類(lèi)（參見(jiàn)圖2中的藍(lán)線(xiàn)）在其頻率范圍（f1到f6）內(nèi)具有恒定幅度。第二類(lèi)（參見(jiàn)圖2中的紅線(xiàn)）在四個(gè)不同頻率處出現(xiàn)了峰值幅度：f2， f3， f4， 和 f5.