加速度計は機械の振動状態を効果的に検出できます。人工知能と機械学習を統合して振動解析を行うことができれば、機械の異常振動をより正確に把握し、必要に応じて機械の予防保守を行うことができます。このテキストでは、ADIが発売したADXL1002加速度計を紹介し、IIoTで加速度計が果たす重要な役割を理解していただきます。
人工知能により振動解析が正確になる
IIoTを使用して機械の健全性状態を監視すると、予知保全を実現し、故障予測を実施して、運用コストを大幅に節約できるようになります。センサー、特に加速度計を使用することで、摩耗した部品を定期的に交換する代わりに、機械の動作状態を分析できるようになります。
メーカーは、メンテナンス作業の開始時期を確認するために、振動、騒音、温度測定など複数のパラメータを使用することがよくあります。測定可能な物理量の中で、振動スペクトル測定は、回転機械（エンジンや発電機など）の問題の根本を狙ったより多くの情報を提供できます。異常な振動は、ボールベアリングの故障、軸のずれ、アンバランス、過度の緩みなどの問題によって引き起こされる可能性があります。回転機械の振動源など、それぞれの問題には独自の症状があります。
現在、振動解析技術は複数存在します。プロセス自体または機械の他のコンポーネントの寄生振動を克服するために使用されるデジタル フィルタリングに加えて、平均、標準偏差、波高率、尖度などの計算を支援する数学ツールも使用できます。分析は時間領域で実行できますが、異常な現象と原因に関する詳細な情報を提供できるのは周波数分析のみです。周波数解析は、信号周波数スペクトルに同化される周波数スペクトルのケプストラムを計算するためにも使用できます (信号フーリエ変換の対数を計算するには逆フーリエ変換を使用します)。しかし、どのような解析手法を採用する場合でも、保守作業が早すぎたり遅すぎたりしないように、最適な警告しきい値を確認することが困難です。
現在、従来の警報閾値設定に代わる方法として、障害識別プロセスに人工知能を導入する方法が1つあります。機械学習の段階では、振動センサーからのデータから作成された代表的な機械モデルとしてクラウドリソースが使用されます。モデルの作成が完了したら、ローカル プロセッサにダウンロードできます。組み込みソフトウェアを使用すると、何が起こっているかをリアルタイムで識別できるだけでなく、一時的なイベントを識別して異常な現象を検出することもできます。
予測メンテナンスのモデルを作成する以外にも、人工知能とクラウドの活用により、さまざまな可能性への扉が開かれます。振動測定データを他のセンサー（圧力、温度、回転、電力など）のデータと関連付けることで、メンテナンスに必要なデータサイズをはるかに超えるシステム状態に関する多くの情報を推測することができます。基本的なデータのマージにより、デバイス モデルをさらに最適化できます。これは、機械的な故障の検出だけでなく、問題の処理 (空のコンベア ベルト、流体のないポンプ、ペーストのないミキサーなど) にも使用できます。
ADIが発売したADXL1002加速度計は、IIoTの優れたパートナーであり、2つのフルスケール範囲オプションにより拡張周波数範囲で超低ノイズ密度を提供できるだけでなく、最適化された産業状態監視機能も提供します。ADXL1002 (± 50 g）の典型的なノイズ密度は25μg/ √ Hz、安定した繰り返し可能な感度、および最大10,000 gの外部衝撃に耐える能力を備えています。
ADXL1002は、全静電セルフテスト (ST) 機能とオーバーレンジ (OR) インジケータを統合しており、高度なシステムレベル機能を提供でき、組み込みアプリケーションで使用できます。ADXL1002は、低消費電力と3.3V ～ 5.25Vの単一電源により、ワイヤレス センシング製品の設計も行えます。また、5 mm x 5 mm x 1.80 mmのLFCSPパッケージも提供し、-40℃から1.80℃の温度範囲で動作可能です。 ℃ +125まで℃。
であること sアナログ出力を備えた1軸加速度計であるADXL1002は、21 kHzの共振周波数で直流から11 kHzの線形周波数応答範囲 (3 dBポイント) を備えています。オーバーレンジセンシングとDCカップリングの特性により、 速い 回復時間、包括的な電気機械自己テストと感度性能など、温度感度安定性は5％、直線性は ±フルスケールの0.1% 範囲、クロス 軸感度最大 ±1% (ZX)、 ± 1%（YX）。単一電源を採用し、出力電圧を比例的に供給し、1.0mAの低消費電力と省電力スタンバイ動作モードを備え、 速い 回復し、RoHS適合を実現します。ADXL1002の主な応用分野には、状態監視、予知保全、資産健全性、テストと測定、健康などがあります。 あなたセージモニタリングシステム（HUMS）。
ADIは、ユーザーがADXL1002振動センサーの性能評価を迅速に実行できるEVAL-ADXL1002Z評価ボードも発売しました。EVAL-ADXL1002Zは、0.8インチ四方の極厚プリント回路基板 (PCB) で構成された機械式シェーカーに取り付けられるように特別に設計されています。 シェーカー ブロックにしっかりと取り付けるためのネジ穴が用意されています。 この設計により、ユーザーはデバイスを別のテスト ボードにはんだ付けすることなく、ADXL1002振動センサーの完全なパフォーマンス範囲を評価できます。出力端には単純なRCローパス フィルタが用意されており、3 dB帯域幅は約20 kHzです。 コンポーネントを交換することで、ユーザーはデバイスの出力に独自のアプリケーションに適したローパス フィルターを配置できます。
EVAL-ADXL1002Z評価ボードには、6ピン ヘッダーのインストールに使用される間隔を空けたビア ホールが2セットあり、プロトタイピング ボードまたはPCBに簡単に取り付けることができます。また、サイズが小さくボードの剛性が高いため、ユーザー システムや加速度測定への影響は最小限に抑えられます。