Kionix三轴加速度传感器的高级数据路径功能简介

图2:ADP数据流

3.应用实例

3.1.机器健康状况

假设fop为机械系统(比如旋转电机)的工作频率,fe为系统的错误/故障模式频率(图3)。在此例中,fe低于fop并且在该图中显示,也就是说,由于机身松动,电机正在缓慢振动。对于传统加速度传感器,为了检测这种故障模式,人们需要用MCU/DSP进行频率分析。而MCU/DSP一直保持工作状态,会导致额外的内存空间需求以及更高的功耗。

而KX13x的ADP仅使用加速度传感器就能够检测到这种事件,而且,如果把ADP数字滤波器设置为带通或低通滤波器,让fe通过而消除fop,还能为主机MCU产生中断。

Kionix三轴加速度传感器的高级数据路径功能简介

图3:正常系统动作和故障系统动作的频率分析

在图4中,请注意,ADP被配置为低通滤波器以消除fop,而且RMS计算引擎被配置为获取所需故障模式信号的绝对值。动作引擎中的信号阈值(中间波形)用于限定事件。最后,图下部的波形显示了由运动引擎生成的真实信号。检测到故障事件后,INS3寄存器中的WUFS位会被置位,而外部中断引脚(如果已配置)则产生中断信号。

Kionix三轴加速度传感器的高级数据路径功能简介

图4:ADP将目标信号从原始加速度数据中分离出来,并将振幅信息传递给运动引擎

3.2.包络分析

包络分析是一种周期性振动故障检测的有效方法,比如减摩轴承失效。ADP可用于生成加速度数据的包络线(* 1)。包络波形的快速傅里叶变换(FFT)可以显示振动周期,这有助于识别系统中的缺陷部件。在该例中,ADP滤波器应配置为“带通”:同时包含振动频率和误差频率,排除直流噪声和高频噪声。

(*1)注:ADP输出是伪包络,不是希尔伯特变换结果。

Kionix三轴加速度传感器的高级数据路径功能简介

图5:轴承球体故障引起的周期性振动