由於傳統壓電式感測器的工作頻率為5kHz，但轉動的機器振動頻率介於6k～10kHz，因此很難感測出正確的機器運作訊息；若改用具寬廣頻率範圍的專用型MEMS感測器，則可精確掌控設備與零組件即將損壞的訊息，避免設備損壞而造成的損失。
無效而又可避免的設備修理，是工業生產作業中造成生產力流失的主要原因。平均售價只有幾美元的零件一旦失效，可能會讓生產廠商花費數倍的修理費用並增加損失。在最糟的情況下，未偵測到的錯誤可能會透過系統累積，進而造成廣泛性的破壞，引發大範圍與昂貴的生產中斷。一般來說，生產廠商會仰賴預防性的量測，以維持其生產水平的穩定運作。
雖然事發後的修理能有所改善，但是預防性維修通常需要費用不低的服務合約，而且最終還是受限於其能力而難以確保設備能夠持續的運轉。
振動感測器有效感測設備損壞
有一項新的工業感測技術能夠協助生產廠商，透過可預測零件失效的預防性維修將設備最佳化。雖然目前有許多形式的工業感測技術，但是振動感測可能仍然是最為有效而又最具效率的方法。根據設立於加州Camarillo，提供預防性維修產品與服務的Lindsay Engineering研究，振動感測相較於經常性的更換齒輪或是機油等措施，前者能夠提供三倍於後者的投資報酬率(圖1)。
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| 圖1 轉動機器內的振動通常會發生在6k～10kHz的頻率範圍內 |
振動分析經常被使用於轉動的機器當中，以便偵測軸承的鬆動或是磨損、設備的錯位，或是可能會導致振動改變的低液面位準。通常這種振動會發生在介於6k～10kHz之間。其他的資料在較高頻率下也能夠取得，但是因為振幅的響應而往往很難以量測，而且須使用如超音波之類的昂貴技術。透過對於頻率範圍的量測與響應變化的監測，生產廠商可以在最方便的時間，以及零件到達造成更加昂貴的第二次系統失效的損壞點前，排定維護時間或是將設備關閉。此外，可以利用不同的統計公式，像是故障前平均時間(MTTF)以及故障間平均時間(MTBF)預測系統的使用壽命。舉例來說，使用MTTF發現到特定的軸承具有高程度的失效狀況時，可以利用振動感測器小心的監測特定的機器與軸承，以便確定失效狀況不會再發生。
進行工業振動感測的兩種最為常用方法，就是利用感測器系統翻新既有設備，或是與能夠經常實施例行設備測試的協力廠商簽訂服務合約。導入感測器的方法可較例行設備測試節省費用，且可為生產廠商提供持續性的監測，但是此選項也有一些局限性。
目前多數的感測器大約都運行於5kHz的頻寬以下，很明顯的低於大多數設備失效情況能夠被偵測到的頻率。此外，傳統的感測器大多是以高電壓壓電技術為基礎，需要大型的金屬罐封裝，而且元件需要經常性的校正又難以大量生產。另外，這些感測器往往整合度不高，又需要大量的外部調節與處理功能才能夠取得有用的資料。
MEMS方案解決壓電感測器問題
隨著對更早期與更低成本的預防性維修替代方案的需求提高，以振動感測器為基礎的微機電系統(MEMS)逐漸成為相對於傳統感測方法的一個重要替代方案。最重要的是，任何替代解決方案都須能運行於較高而且較寬廣的頻率範圍，此對於更早期偵測功能而言為必要條件。舉例來說，亞德諾(ADI)提供一系列廣大頻寬MEMS感測器產品，其具有22kHz的共振頻寬以及高取樣速率，適合使用於機器狀況檢查的應用裝置。
振動監測的複雜性，特別是擷取正確振動特性的現象，以及接下來的正確詮釋資料都是非常複雜的規則。對於許多想要執行振動監測功能的業者來說，最理想的解決方案絕非只靠換能器(Transducer)元件就能解決。有許多的複雜性是存在於資料分析當中，而典型的以時間為基礎的分析設備會產生出一個結合多重錯誤來源的複雜波形，並且在快速傅立葉(FFT)分析前只能提供少許可識別的資訊。
大部分以壓電為基礎的感測器解決方案仰賴FFT的外部運算與分析。這種方案會失去即時通知的可能性，並且大幅的增加設備開發廠商的設計負擔。專用型MEMS感測器就能夠符合這樣的複雜性，並具有嵌入式的頻率範圍處理功能，其包括一組五百一十二點的實值FFT，以及內建的儲存器用以提供辨識與分類個別振動來源的能力，隨時監測它們的變化並反應至可編程的臨限位準。此元件也包含組態可設定的光譜警示波段及窗孔選項，讓全頻率頻譜分析能夠以六波段、Alarm1(警告臨界值)與Alarm2(故障臨界值)的組態進行，以便更早而且更精確的偵測到問題。
想保有精確的資料擷取，最好是執行嵌入式與自主式的感測功能。在適當的感測器分析、儲存及警示能力整合下，感測器系統可被嵌入在更靠近潛在誤差源的位置，藉以獲得更精確的機器振動現象。同時顯著降低介面複雜性如纜線連結、異地分析、資料擷取排程等。專用型MEMS感測器屬於完整的資料轉換與感測器處理解決方案，能透過串列周邊介面(SPI)存取已處理的寬頻感測器資料。這些元件提供持續監測功能，及使用者可編程之警示臨界值的中斷驅動通知。另外，當電力為考量重點時，可針對定期喚醒與記錄作業進行排程(使用者可編程)。
(本文作者依序為亞德諾事業開發經理、產品行銷工程師)