精密的工业制程对于马达与相关机械有效而且一致性运作的依赖日益提高。在机械中的失衡、缺陷、松散、以及其它异常现象通常都会转换成振动，而接着就是失去精密度与安全性的考虑。假如不加以处理的话，除了性能与安全的问题之外，当设备需要脱机修理时，生产力的损失将会变得无可避免。
以状态为基础的预知维护对于避免生产力的减损而言，是一个广为人知而且也获得认可的方法，但是这种方法的价值与其复杂性旗鼓相当。既有的方法有所限制，特别是在进行振动数据分析时，不论是如何搜集与隔离误差的来源。
既有的数据搜集方法包括以简单的压电传感器黏着于机械上，以及手持式资料搜集工具。这些方法都有许多限制，特别是与完整的侦测分析系统(指可以嵌入于机械表面或是内部，并且会自主式的运作)这种理想解决方案比较时。在此将会深入的探讨这些限制，以及与理想方案的比较。
既有资料搜集方法的十大限制
1. 量测的重复性
手持式振动探测器具有一些施行上的优点，其中包括了不需要对终端设备做任何的修改，事实上它们提供相对较高的整合性，尺寸较大(砖型) ，而能够实现充分的处理与储存功能。然而，主要的限制就是量测的重复性。探测器的位置或是角度上有些许差异时，将会产生出不一致的振动特性数据，进而产生时间比对不精确的状况。因此维护技师所面临的问题就是─究竟所观察到的振动改变是因为机械当中的实际变化，或者只是在量测技术中的一个改变。理想状态下，传感器应该要精巧再加上充分的整合性，使其在所需设备中直接与永久式的嵌入能够实现。
2. 量测的排程
另一项手持式振动探测器方案的限制就是对于恼人振动的改变无法实时通知。对于大部分压电型传感器来说也有同样的问题，这些器件的整合度通常非常低（换能器则只有在某些情况下），会将数据转移至它处以便后续分析之用。这些装置需要外部的介入，因而造成了遗漏侦测事件 /改变的机会。另一方面，包含传感器、分析、储存、以及警示能力，而且其小巧体积又足以嵌入机械当中的自主式传感器处理系统，能够对振动的改变提供最快速的通知，以及显示以时间为基础之趋势的最佳能力
3. 对于数据的了解
利用前述的嵌入式传感器提供实时通知的想法，只有在采用频率范围分析时才能够实现。任何特定的设备通常都会具有多重的振动来源，像是培林的缺陷、失衡、以及齿轮咬合等，再加上设计方面的来源，例如在正常行程之运作中的钻孔或是机械推动所产生的振动。结合这些多重来源，对设备进行以时间为基础的分析会产生出复杂的波形，此波形能够在FFT分析之前提供少量可辨识的讯息。大部分压电型传感器解决方案必须仰赖外部运算以及FFT的分析。这不仅使得实时通知无法实现，同时也加诸了大量的额外设计负担于设备开发厂商身上。透过在传感器中嵌入FFT分析，振动的改变可以立即的被分离为明确的来源。像这样完全整合的传感器基本器件也能够为设备厂商减少6～12个月的开发时间，此乃得力于完全整合与自主式传感器所提供的完备性与简化性。
4. 存取资料
嵌入式FFT分析会假设模拟传感器数据已经过调节与转换为数字化，因此数据传输能够大幅的简化。事实上，目前所使用的大部分振动传感器解决方案都只有模拟输出，这会在传输期间导致信号降等，更不用说先前所提到脱机数据分析的复杂性问题。由于需要振动监测功能的大部分工业设备往往都处于充满噪声、移动、无法到达、甚至危险的环境当中，因此就会强烈的希望不仅要降低连结电缆的复杂度，还得尽可能的在来源端执行大部分的数据分析，藉以撷取最为精确的设备振动状态的重现。
5. 有多少数据
许多既有的传感器解决方案都是采用单轴压电换能器。这些压电传感器提供的是无方向性的信息，因而会对设备振动特性数据的了解造成限制。欠缺方向性所代表的是需要噪声非常低的传感器，但这也会对成本产生冲击。采用以MEMS为基础的三轴传感器(假如已经对每个轴都进行精密校准的话)可以使分离振动来源的能力有显着的提升，并间接的使成本获得改善。
6. 探测点
传感器要设置在何处的问题相当的重要，但是与设备类型、环境、甚至设备的生命周期存在着高度的关联性。对于将探测点数量限制在少量或是一个的既有高成本传感器组件而言，设置点更加的重要。这所代表的意思就是若不是透过实验决定最佳设置点的先期开发时间会显着的增加，要不就是大部分状态下所会采用-- 在撷取数据的质量与数量方面加以妥协。成本只占现有组件的少许，但具有更高整合度的传感器探测器的出现，能够在每个系统中实现多重探测点的设置与较短的先期开发时间/成本，或是只需要较少而且成本较低的传感器。
7. 设备生命周期的改变
换能器组件(不论采用何种技术)是一项重要的考虑，但是通常更为重要的是环绕于换能器外围传感器信号的调节与处理。信号的调节与处理不仅要针对特定设备，同时也要针对设备的生命周期。这在传感器的设计上代表了好几项重要的考虑。首先，早期的模拟数字转换功能（亦即在传感器头端，相对于与设备分离）允许在系统中进行组态设定与调整。理想的传感器会透过快速的基线数据撷取、滤波器的操控、警示的编程、以及不同传感器位置的实验，提供能够简化设备设定的简单可编程接口。利用现有的简单传感器，到达其在设备机构中所可以设定组态的程度时，在传感器设定中仍然要做出一些妥协，以便顺应随着设备寿命而改变的维护考虑。举例来说，传感器应该要针对设备故障可能较少出现的寿命前期去设定组态，还是要针对故障不仅是可能出现，甚至是更具有潜在性危害的寿命末期去设定呢？比较广为采用的方案是能够随设备生命周期改变而调整组态设定的系统内建可编程传感器。例如在寿命前期对于最低功率耗损的非常态性监测；接着是一但有观察到改变时（警示临界点），对于经常性（使用者编程期间）监测的重新设定组态；对于使用者编程之警示临界点通知的持续监测与中断驱动则除外。
8. 改变/趋势的辨认
前文提到要让传感器配合设备生命周期的变化，有部份是需要仰赖对于基线设备响应的了解。其实简单的模拟传感器就能够达成此目标，假设操作员进行了量测，执行脱机分析，并且将此数据适当的标注于特定设备与探测位置后加以脱机储存。有一种较广为使用而且具有较少误差倾向的方案，能够让基线FFT储存于传感器头端，因而可以消除任何数据错置的潜在可能。基线数据也有助于警示位准的建立，能够直接于传感器进行编程，这么一来在后续的数据分析/撷取中若是侦测到有警告或故障状况时，就能够产生实时的中断。
9. 文档/可追踪性
在工厂设定中，适当的振动分析编程能够监测数十或甚至数百个位置，不论是藉由手持式探测器或是嵌入式传感器。在设备特定组件之寿命的进程当中，这可能会产生出撷取数千笔记录的需求。预知维护编程的整合必须要与传感器搜集点的位置与时间进行适当的对应。为了使风险降至最低以及取得最具价值的数据，传感器除了嵌入式储存之外，应该要有独特的序号还有对数据加上时间戳的能力。
10. 可靠性
在前述的讨论中强调了以传感器为基础进行振动监测，以做为预知维护既有方案的改善方法。然而，假如是传感器发生错误（性能的改变），而非设备有问题的话呢？或者，假如是以完全自主式的传感器（如同前述中的理想状态）运作时，我们应该对该传感器持续工作的能力抱持多大的信心呢？对于许多既有的换能器，像是压电型换能器，这些状况所代表的是严重的限制，因为简单的压电传感器并没有办法提供系统内部的自我测试。在相对于时间的数据记录方面，其连贯性会让人缺乏信心，而在使用寿命后期的重要监测阶段─实时故障通知具有时间急迫性与成本重要性，而且也会是一项重大安全性考虑的时期，传感器是否会失去功能也是一项需要注意的问题。具有高信赖度的预知维护编程，其基本需求就是对换能器进行远距离自我测试的能力。幸好对于某些以MEMS为基础的传感器而言，这已经能够实现了。嵌入式数字自我测试能力能够将可靠的振动监测系统中最后的缺口予以补足。
理想方案
ADI的ADIS 16227就是完全自主式频率范围振动监测的一个例子，能够因应前述所有的10项重要考虑。ADIS 16227具有嵌入式频率范围处理、一组512点实值FFT、以及内建储存空间，能够提供辨认与区分个别振动来源的能力，监测它们相对于时间的变化，并且对可编程的临界点位准做出反应。该器件提供组态可设定的光谱警示波段以及窗口（windowing）选项，允许透过6组波段、Alarm1（警告临界点）、与Alarm2（故障临界点）(用于对问题提供更早更精确的侦测)的组态设定进行完整频率光谱的分析。组件的核心中有一组以MEMS为基础的三轴宽带（22 kHz共振）传感器，具有组态可设定的采样率（高达100 kHz）以及平均/批次选项，能够对相当微细振动特性数据的变化进行更精确的评定。
此MEMS传感器具有数字式的自我测试模式，藉以在功能性与数据整合性方面提供信赖度。该组件精巧的15 mm立方体组态设定能够完全的嵌入与加以编程，并且可以设置于靠近振动来源处，及早侦测到以重复方式出现的微小信号。这能够避免在使用手持式装置之量测对量测中，因为位置/耦合的不同而造成的数据不一致。
完全整合而且可靠的振动传感器问世，以其适用于自主式与组态可设定作业的能力，为预知维护编程开发厂商提供了能够显着改善数据搜集程序质量与整合性的能力，而不会有以往振动分析方案所造成的限制与妥协。这些新的传感器以其高位准的整合性与简化的可编程接口，让振动感测功能能够更为简单的获得采用，而这在以往只限于少数具备高技术的专业技术人员(具有数十年的机器振动分析经验)能够应用。
以状态为基础的预知维护对于避免生产力的减损而言，是一个广为人知而且也获得认可的方法，但是这种方法的价值与其复杂性旗鼓相当。既有的方法有所限制，特别是在进行振动数据分析时，不论是如何搜集与隔离误差的来源。
既有的数据搜集方法包括以简单的压电传感器黏着于机械上，以及手持式资料搜集工具。这些方法都有许多限制，特别是与完整的侦测分析系统(指可以嵌入于机械表面或是内部，并且会自主式的运作)这种理想解决方案比较时。在此将会深入的探讨这些限制，以及与理想方案的比较。
既有资料搜集方法的十大限制
1. 量测的重复性
手持式振动探测器具有一些施行上的优点，其中包括了不需要对终端设备做任何的修改，事实上它们提供相对较高的整合性，尺寸较大(砖型) ，而能够实现充分的处理与储存功能。然而，主要的限制就是量测的重复性。探测器的位置或是角度上有些许差异时，将会产生出不一致的振动特性数据，进而产生时间比对不精确的状况。因此维护技师所面临的问题就是─究竟所观察到的振动改变是因为机械当中的实际变化，或者只是在量测技术中的一个改变。理想状态下，传感器应该要精巧再加上充分的整合性，使其在所需设备中直接与永久式的嵌入能够实现。
2. 量测的排程
另一项手持式振动探测器方案的限制就是对于恼人振动的改变无法实时通知。对于大部分压电型传感器来说也有同样的问题，这些器件的整合度通常非常低（换能器则只有在某些情况下），会将数据转移至它处以便后续分析之用。这些装置需要外部的介入，因而造成了遗漏侦测事件 /改变的机会。另一方面，包含传感器、分析、储存、以及警示能力，而且其小巧体积又足以嵌入机械当中的自主式传感器处理系统，能够对振动的改变提供最快速的通知，以及显示以时间为基础之趋势的最佳能力
3. 对于数据的了解
利用前述的嵌入式传感器提供实时通知的想法，只有在采用频率范围分析时才能够实现。任何特定的设备通常都会具有多重的振动来源，像是培林的缺陷、失衡、以及齿轮咬合等，再加上设计方面的来源，例如在正常行程之运作中的钻孔或是机械推动所产生的振动。结合这些多重来源，对设备进行以时间为基础的分析会产生出复杂的波形，此波形能够在FFT分析之前提供少量可辨识的讯息。大部分压电型传感器解决方案必须仰赖外部运算以及FFT的分析。这不仅使得实时通知无法实现，同时也加诸了大量的额外设计负担于设备开发厂商身上。透过在传感器中嵌入FFT分析，振动的改变可以立即的被分离为明确的来源。像这样完全整合的传感器基本器件也能够为设备厂商减少6～12个月的开发时间，此乃得力于完全整合与自主式传感器所提供的完备性与简化性。
4. 存取资料
嵌入式FFT分析会假设模拟传感器数据已经过调节与转换为数字化，因此数据传输能够大幅的简化。事实上，目前所使用的大部分振动传感器解决方案都只有模拟输出，这会在传输期间导致信号降等，更不用说先前所提到脱机数据分析的复杂性问题。由于需要振动监测功能的大部分工业设备往往都处于充满噪声、移动、无法到达、甚至危险的环境当中，因此就会强烈的希望不仅要降低连结电缆的复杂度，还得尽可能的在来源端执行大部分的数据分析，藉以撷取最为精确的设备振动状态的重现。
5. 有多少数据
许多既有的传感器解决方案都是采用单轴压电换能器。这些压电传感器提供的是无方向性的信息，因而会对设备振动特性数据的了解造成限制。欠缺方向性所代表的是需要噪声非常低的传感器，但这也会对成本产生冲击。采用以MEMS为基础的三轴传感器(假如已经对每个轴都进行精密校准的话)可以使分离振动来源的能力有显着的提升，并间接的使成本获得改善。
6. 探测点
传感器要设置在何处的问题相当的重要，但是与设备类型、环境、甚至设备的生命周期存在着高度的关联性。对于将探测点数量限制在少量或是一个的既有高成本传感器组件而言，设置点更加的重要。这所代表的意思就是若不是透过实验决定最佳设置点的先期开发时间会显着的增加，要不就是大部分状态下所会采用-- 在撷取数据的质量与数量方面加以妥协。成本只占现有组件的少许，但具有更高整合度的传感器探测器的出现，能够在每个系统中实现多重探测点的设置与较短的先期开发时间/成本，或是只需要较少而且成本较低的传感器。
7. 设备生命周期的改变
换能器组件(不论采用何种技术)是一项重要的考虑，但是通常更为重要的是环绕于换能器外围传感器信号的调节与处理。信号的调节与处理不仅要针对特定设备，同时也要针对设备的生命周期。这在传感器的设计上代表了好几项重要的考虑。首先，早期的模拟数字转换功能（亦即在传感器头端，相对于与设备分离）允许在系统中进行组态设定与调整。理想的传感器会透过快速的基线数据撷取、滤波器的操控、警示的编程、以及不同传感器位置的实验，提供能够简化设备设定的简单可编程接口。利用现有的简单传感器，到达其在设备机构中所可以设定组态的程度时，在传感器设定中仍然要做出一些妥协，以便顺应随着设备寿命而改变的维护考虑。举例来说，传感器应该要针对设备故障可能较少出现的寿命前期去设定组态，还是要针对故障不仅是可能出现，甚至是更具有潜在性危害的寿命末期去设定呢？比较广为采用的方案是能够随设备生命周期改变而调整组态设定的系统内建可编程传感器。例如在寿命前期对于最低功率耗损的非常态性监测；接着是一但有观察到改变时（警示临界点），对于经常性（使用者编程期间）监测的重新设定组态；对于使用者编程之警示临界点通知的持续监测与中断驱动则除外。
8. 改变/趋势的辨认
前文提到要让传感器配合设备生命周期的变化，有部份是需要仰赖对于基线设备响应的了解。其实简单的模拟传感器就能够达成此目标，假设操作员进行了量测，执行脱机分析，并且将此数据适当的标注于特定设备与探测位置后加以脱机储存。有一种较广为使用而且具有较少误差倾向的方案，能够让基线FFT储存于传感器头端，因而可以消除任何数据错置的潜在可能。基线数据也有助于警示位准的建立，能够直接于传感器进行编程，这么一来在后续的数据分析/撷取中若是侦测到有警告或故障状况时，就能够产生实时的中断。
9. 文档/可追踪性
在工厂设定中，适当的振动分析编程能够监测数十或甚至数百个位置，不论是藉由手持式探测器或是嵌入式传感器。在设备特定组件之寿命的进程当中，这可能会产生出撷取数千笔记录的需求。预知维护编程的整合必须要与传感器搜集点的位置与时间进行适当的对应。为了使风险降至最低以及取得最具价值的数据，传感器除了嵌入式储存之外，应该要有独特的序号还有对数据加上时间戳的能力。
10. 可靠性
在前述的讨论中强调了以传感器为基础进行振动监测，以做为预知维护既有方案的改善方法。然而，假如是传感器发生错误（性能的改变），而非设备有问题的话呢？或者，假如是以完全自主式的传感器（如同前述中的理想状态）运作时，我们应该对该传感器持续工作的能力抱持多大的信心呢？对于许多既有的换能器，像是压电型换能器，这些状况所代表的是严重的限制，因为简单的压电传感器并没有办法提供系统内部的自我测试。在相对于时间的数据记录方面，其连贯性会让人缺乏信心，而在使用寿命后期的重要监测阶段─实时故障通知具有时间急迫性与成本重要性，而且也会是一项重大安全性考虑的时期，传感器是否会失去功能也是一项需要注意的问题。具有高信赖度的预知维护编程，其基本需求就是对换能器进行远距离自我测试的能力。幸好对于某些以MEMS为基础的传感器而言，这已经能够实现了。嵌入式数字自我测试能力能够将可靠的振动监测系统中最后的缺口予以补足。
理想方案
ADI的ADIS 16227就是完全自主式频率范围振动监测的一个例子，能够因应前述所有的10项重要考虑。ADIS 16227具有嵌入式频率范围处理、一组512点实值FFT、以及内建储存空间，能够提供辨认与区分个别振动来源的能力，监测它们相对于时间的变化，并且对可编程的临界点位准做出反应。该器件提供组态可设定的光谱警示波段以及窗口（windowing）选项，允许透过6组波段、Alarm1（警告临界点）、与Alarm2（故障临界点）(用于对问题提供更早更精确的侦测)的组态设定进行完整频率光谱的分析。组件的核心中有一组以MEMS为基础的三轴宽带（22 kHz共振）传感器，具有组态可设定的采样率（高达100 kHz）以及平均/批次选项，能够对相当微细振动特性数据的变化进行更精确的评定。
此MEMS传感器具有数字式的自我测试模式，藉以在功能性与数据整合性方面提供信赖度。该组件精巧的15 mm立方体组态设定能够完全的嵌入与加以编程，并且可以设置于靠近振动来源处，及早侦测到以重复方式出现的微小信号。这能够避免在使用手持式装置之量测对量测中，因为位置/耦合的不同而造成的数据不一致。
完全整合而且可靠的振动传感器问世，以其适用于自主式与组态可设定作业的能力，为预知维护编程开发厂商提供了能够显着改善数据搜集程序质量与整合性的能力，而不会有以往振动分析方案所造成的限制与妥协。这些新的传感器以其高位准的整合性与简化的可编程接口，让振动感测功能能够更为简单的获得采用，而这在以往只限于少数具备高技术的专业技术人员(具有数十年的机器振动分析经验)能够应用。
