图8.适合有线应用的MEMS和压电传感器系列
MEMS传感器的很多优势逐渐在振动传感器领域产生重大影响。例如，市场上绝大多数MEMS传感器都具有以下特点：三轴、集成ADC、数字滤波、出色的线性度、低成本和低重量，并且尺寸小于压电传感器或IEPE/ICP传感器，如表5所示。虽然对于非常关键的设备仍会继续使用IEPE传感器，但维护和设施管理人员也在寻求从非关键设备中获取更深入的见解，以提高生产力、效率和可持续性，尽可能地减少计划外停机时间并延长设备的使用寿命。在这种情况下，将会使用成本和性能较低的传感器（无论是MEMS还是IEPE），这就产生了一个问题：具有出色的噪声和带宽性能的单轴IEPE传感器与三轴MEMS传感器相比，前者是否始终是更好的选择？
表5.不同的加速度计类型和最重要的设计规格
三轴MEMS传感器与IEPE振动传感器相比如何？
测试人员对三轴MEMS加速度计以绝对可信度识别特定故障的效果进行了大量测试，通常性能更高的单轴或双轴IEPE振动传感器无法检测到这些特定故障，测试结果如表6所示。除非在安装前采取某些措施了解特定异常，否则单轴振动传感器无法绝对肯定地检测到轴弯曲、偏心转子、轴承问题和转子翘起等故障。当只有单轴振动传感器可用时，可能需要使用其他CbM传感器（例如电机电流或磁场传感器）来更可靠地识别某些故障。
在具有出色噪声和带宽性能的单轴传感器与三轴传感之间需要权衡取舍，这些额外的轴可以缓解安装位置的难题，因为可以全面检测到垂直、水平和轴向振动，并提供设备运作情况的深入洞察。根据表6中所示的结果，虽然单轴传感器与三轴MEMS传感器相比具有更出色的噪声和带宽性能，但如果不重定向和重新测试，也无法可靠地识别大多数故障。
表6.三轴MEMS加速度计检测到的常见机器故障的故障频率特征汇总
市场上还有哪些其它振动传感器产品？它们的比较情况如何？
那么，三轴MEMS传感器如何适应振动传感器的频谱呢？图9显示了目前市场上的MEMS振动传感器（基于噪声与带宽）概况。其中标出IEPE传感器以供参考，并且突出显示MEMS传感器在振动传感器频谱中的确切位置。很明显，不同类型的MEMS传感器自然会形成集群，可以利用其来分配潜在的应用。例如，将成本最低的传感器（MEMS三轴）用于关键度较低的设备，而将成本最高的传感器(IEPE)用于关键度最高的设备。单轴IEPE传感器已投入使用了几十年，涵盖从低到高的所有关键应用，并且在成本和性能方面都广为大众接受，如图9所示。很容易看出，三轴IEPE传感器具有与三轴MEMS传感器相似的性能，但其成本却高得多。对于低关键度设备集群，使用成本高昂的三轴IEPE传感器不太可行，而这进一步体现了一点：三轴MEMS传感器在噪声和带宽性能方面可与某些三轴IEPE传感器媲美。
图9.振动传感器分为三轴MEMS和IEPE以及单轴MEMS和IEPE进行比较
哪种传感器最适合可部署单对以太网状态监测传感器？为什么？
可部署的单对以太网状态监测传感器起初是为了容纳振动传感器而设计，但系统架构允许使用多种类型（如温度、压力、声音、位置等）的传感器，无论是模拟输出还是数字输出，只需对微控制器固件进行少量更改。振动传感器必须采用具有高集成度（放大器、ADC）的小型数字输出（SPI或I2C）传感器，以满足可部署单对以太网状态监测传感器的尺寸和性能要求。根据表5所示的规格选择了一款三轴数字输出MEMS加速度计。
用低噪声三轴传感器代替噪声更低、带宽更宽的单轴MEMS传感器，可以提供更多诊断见解（三轴与单轴）并缓解单轴传感器带来的安装难题。下一个关键考虑因素是功耗。ADXL357在IP6x模块内部产生的自热效应明显小于其他传感器，因为ADXL357不需要ADC或运算放大器，从而也可减小整体解决方案的尺寸并降低BOM成本。小尺寸解决方案利于打造小巧的机械外壳并确保出色的模态频率性能，如模态分析部分所述。
具有更高性能的宽带宽（11kHz至23kHz）单轴MEMS传感器（例如分辨率高达14位的ADXL100x系列）支持无缝集成，但可能需使用外部ADC来保持性能，因为大多数低功耗微控制器仅集成12位ADC。然而，如果使用合适的微控制器通过过采样和抽取技术将分辨率提高到12位以上，也可以将单轴模拟输出MEMS加速度计轻松集成到现有系统中。请注意，如果所需的分辨率高于13位，则必须使用模拟输出MEMS或IEPE传感器，如表7所示。
表7.高性能MEMS传感器与IEPE传感器进行比较
