第４0卷第6期2017年12月
电子器件
Chinese Journal of Electron Devices
Vol．４0 No．6Feb．2017
项目来源:长治学院科研课题项目(2013203)
收稿日期:2016－05－16 修改日期:2016－07－06
Bearing Fault Detection Based on MEMS Acceleration Sensor ?
ZHANG Yi ?
(Department of Electronic Information and Physics Changzhi University ，Changzhi Shanxi 0４6011，China )
Abstract :A vibration analysis by using MEMS acceleration sensor with low cost，simple method is proposed for the detection of multiple faults of motor of deep groove ball bearing．The bearing fault characteristic frequency is first analyzed．Then by means of the fast Fourier transform algorithm on bearing appears fault of motor vibration frequency were analyzed．From the vibration spectrum extraction of fault frequency to diagnose multiple faults in bearings．At the same time，the fundamental frequency component around the sideband frequency components shows that the fault exists in the bearing air gaps．Under no load，the single-phase voltage unbalance conditions through experiments on the proposed method had been studied．The results show that the extracted fault frequency and theoretical value both are very close to，which show that the proposed method can effectively detect and identify the multi fault characteristic of the induction motor．
Key words :FFT;MEMS accelerometer;fault detection;vibration characteristic analysis EEACC :7230;7320E doi :10.3969/j.issn.1005-9490.2017.06.042
基于MEMS 加速度传感器的轴承故障检测
?
张 毅?
(长治学院电子信息与物理系，山西长治0４6011)
摘 要:提出了一种通过利用低成本的MEMS 加速度传感器进行振动分析，实现检测电动机深沟球轴承多重故障的简易方
法三首先分析了轴承多故障特征频率，然后通过快速傅里叶变换算法对轴承出现故障的电动机振动频率进行了分析，从振动频谱中提取故障频率来诊断轴承多重故障的存在三同时，基频分量周围的边带频率分量表明由于故障轴承存在空气间隙三在空载二单相以及失衡电压条件下通过实验对提出的方法进行了研究，结果显示提取出的故障频率与理论值两者十分接近，表明提出的方法能够有效检测并识别出感应电动机的多故障特征三
关键词:快速傅里叶变换算法;MEMS 加速度传感器;故障检测;振动特征分析
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2017)06-1550-06 轴承是感应电动机的关键部件，对感应电动机安全可靠的运行发挥着重要作用三工业电动机的可
靠性研究表明，大约50%的电动机故障主要是轴承故障三因此，从工业方面来看，有必要对轴承状态进行监测［1－2］三轴承出现故障的原因如下:污染二腐蚀二位置偏差二安装润滑不当以及意外受到电气应力二机械应力和环境应力［3－5］三另外，由于电源电压失衡，负序电流通过轴和轴承从定子流向转子三通过轴和轴承的负序电流会导致轴承的温度升高，从而使表面粗糙，即电气开槽［6］三轴承出现多故障会导致电动机出现动态间隙偏心率，进一步增大不平衡，因此会使得转子与定子产生摩擦［7］三
可以通过电流二振动二温度二声发射二冲击脉冲等
监测量对传统轴承故障进行检测三文献［6－7］对内外圈轴承出现故障的电动机定子电流进行了分析三采用幅度调制技术检测内外圈轴承故障，并进行振动十分复杂分析，和数据处理需要花费较长时间来识别轴承故障三
文献［8］等利用传统压电加速计来捕获轴承故障振动信号三但此类加速计会导致晶体过热，反过来会削弱信号变换能力三为了解决此问题，需使用其他温度补偿电路三另外，也可以使用位移计来监测轴承状态，但是此类机械振动传感器成本较高二灵敏度也较高三因此，相较于中低马力电动机，更适合监测临界二高马力电动机［9］三
可以通过快速傅里叶变换以及小波技术对电动
万方数据