本文为通用工程参考方案，不对应特定客户项目，不代表已交付终端或诊断准确率。量程、带宽与指标需按设备和安装条件验证。封面为 AI 概念示意。

1. 先获得可比较的数据

便携式振动终端用于采集设备运行时的加速度，形成波形、频谱及长期趋势。它能帮助巡检人员发现与历史状态不同的变化，但振动变大不等于某个轴承必然损坏。设备转速、负载、安装刚度和测点变化都会影响结果，未经标注样本与验证模型不能自动给出可靠的故障归因。

本方案采用可拆卸传感探头、便携主机、本地记录与选配无线通信，面向室内电机、风机或小型试验台。首轮建立有限测点、固定安装和明确转速条件下的采集能力，再扩展多设备巡检。防爆区域、连续安全保护、无人停机决策、医疗测量及通用“预测剩余寿命”不属于基础配置。

2. 对象、需求与指标

需求拆解

指标与边界

3. 系统架构

flowchart TD

 A[设备与测点] --> B[加速度探头]

 B --> C[调理与采样]

 C --> D[本地处理器]

 D --> E[原始文件与特征]

 D --> F[现场显示]

 E --> G[无线传输]

 G --> H[趋势平台]

 I[电源与状态监测] --> D

信号链路分为机械安装、传感、滤波、采样、时间标记和数据解释。处理器同时记录探头、安装和工况档案，平台仅对条件可比较的数据形成趋势。无线信号差不会影响已经开始的采样，文件先在本地完整落盘，随后再传输。

4. 探头安装和便携结构

安装方式决定被测振动如何传到敏感元件。螺柱固定、胶接底座、磁吸底座和手持接触的频率响应与重复性不同，不能在一轮采集后随意切换却继续比较同一趋势。首期选定一种主要方式，并用参考设备验证有效频带。磁座便于巡检，但只适合可用表面，油污、曲率和薄壁结构都可能改变接触刚度。

探头安装靠近适合观测的承力部位，避开松动护罩、无关悬臂和强局部共振。三轴探头标识安装方向，测点档案记录轴向与径向对应关系，软件坐标转换保留版本。线缆沿固定路径释放应力，不能让较重线缆在探头上反复拉动。安装面清洁、紧固状态和胶接固化条件属于操作步骤，而不是附带建议。

结构模块

便携主机与探头的分离允许探头固定在测点附近，显示操作不会把人体接触振动带进采样。若采用一体式探头，触摸、按键和无线发射对测量的影响通过试验评估。屏幕背光、充电状态和机壳温度变化也进入整机噪声验证，不把裸板条件下的噪声底直接用于产品说明。

设备表面不允许钻孔时，安装方案先取得相应许可并采用适配底座。终端不改变被测设备的防护和结构，不为获得一个漂亮测点移除必要护罩。试验台阶段完成安装验证，再在停机或明确安全条件下装设探头，运行中的巡检路径避开旋转和高温部件。

5. 采样硬件与电源

MEMS数字加速度计集成方便，模拟传感器加外置采样链路便于定制带宽和动态范围，压电类路线则有不同的低频响应、供电和接口条件。三种路线按目标频带、冲击量程、噪声与成本评估，不将某个传感器的最大输出数据率误写为有效机械测量带宽。器件、安装、模拟调理和数字滤波一起构成整机响应。

硬件路线

采样先处理抗混叠，再进行降采样。高于目标频带的成分可能折叠进入频谱，数字输出传感器也不能仅靠设置一个采样率就假定所有高频影响消失。原始信号的带外幅值、器件内部滤波和后级处理共同核查，必要时通过振动台输入不同频率，观察是否出现错误低频峰值。

多通道比较相位或相关性时，使用同步采样或明确的时钟关系，不依赖主机逐条读取接口的到达时间。普通巡检若只比较独立幅值特征，也需要保留每通道时间与采样配置。现场电磁干扰、无线发射和充电纹波通过屏蔽、布局及电源分区控制，测试时分别开启和关闭这些功能，识别共因噪声。

输入输出与异常

电池容量按采集次数、每次时长、上传频率、环境温度与老化余量评估。睡眠模式关闭不必要外设，唤醒后等待传感器和参考电源稳定，再开始可信采样。充电过程与测量是否允许同时进行，由噪声和使用安全验证决定，不能只因接口提供电源就默认无影响。

6. 波形、频谱与趋势算法

处理链路先做样本完整性和饱和检查，再进行必要的去直流、加窗与频谱变换。每个输出记录采样率、样本数、窗函数、幅值定义和单位。频率分辨率由记录时长等因素决定，补零能细化显示网格，但不能创造新的实际分辨能力。不同窗函数和幅值归一化方法会改变峰值表现，算法版本固定后才比较趋势。

基础特征包括加速度有效值、峰值、峰峰值和按约定频带计算的能量。速度指标若由加速度积分获得，低频截止、漂移处理及有效频带必须明确，不能把含重力和偏置的数据直接积分后输出貌似精确的速度。设备转速变化时，频谱峰值移动可能来自工况，而不是故障；有可靠转速输入时可增加阶次分析，但作为独立功能验证。

趋势阈值分为数据质量阈值和业务提醒阈值。丢样、探头松动或削顶先提示“数据不可比较”，不计算正常结论。业务提醒只描述偏离基线的现象，诊断需要人工、其他传感信息或经过验证的模型。建立基线时覆盖典型负载和转速，不用一次空载采样替代设备全部健康状态。

7. 文件、协议与恢复

{"schema":1,"record_id":"vib-demo-001","point":"bearing-a","probe_ref":"probe-demo","mount":"stud","axes":"xyz","sample_rate_hz":12800,"samples_per_axis":12800,"range_g":16,"quality":"valid","algorithm":"spectrum-r1"}

示例数值仅说明记录格式，不作为本终端默认配置。波形文件和元数据相互绑定并有校验值，数据块携带序号和通道定义。设备编号、测点编号和探头编号分开，探头更换后仍能追溯用了哪份灵敏度校准。绝对时间用于业务关联，采样时间间隔由硬件时钟决定，网络校时不改变波形内部时间基准。

stateDiagram-v2

 [*] --> Sleep

 Sleep --> Precheck: 唤醒或任务

 Precheck --> Acquire: 配置与存储通过

 Acquire --> Validate: 采样结束

 Validate --> Save: 质量标记

 Save --> Upload: 网络可用

 Save --> Sleep: 离线保存

 Upload --> Sleep: 确认完成

 Acquire --> Fault: 采样中断

 Fault --> Save: 保留不完整记录

上传采用文件分块、校验与确认，超时后续传同一记录，不重建相同任务。平台返回接受的是文件还是分析结果分别定义。设备本地删除已上传数据依据保留策略执行，未收到完整确认的文件保留；存储接近上限时提示清理或停止新任务，不覆盖未传出的关键记录。配置更新在任务之间进行，采集中不切换量程与滤波却沿用旧元数据。

8. 试验与验收

采样配置与频谱解释

采集任务在开始前检查有效频带、滤波、量程和记录长度之间是否一致。若传感器内部已经降采样，上位机不能再按最初的转换频率计算频率轴；若压缩或抽稀改变波形，也需要在元数据中说明用途。原始波形、分析波形和显示曲线分别定义，导出文件附带足够信息，使另一台电脑能复算相同频谱。显示更平滑不代表数据更准确，滤波前后的差异也应能解释。

频谱峰值采用峰值、有效值或功率谱密度时，单位和归一化方式各不相同。对固定幅值正弦输入和宽带输入分别验证，检查窗函数、幅值补偿和频带积分是否符合定义。分析软件更新后使用固定测试记录回归，而不是每次都采一份新现场数据比较，这样才能把软件变化与测量变化分开。已有趋势不能在后台静默换一套算法重算并保留原标签。

校准、测点与巡检流程

巡检操作先选择设备和测点，再确认安装、转速、负载和探头方向，采样结束后检查质量标记和预览。必要时要求重新测量，而不是把所有任务都标成已完成。测点二维码仅用于身份选择，不自动证明探头确实装在正确位置；操作流程仍需要现场确认。对易混淆的测点增加安装照片或方向示意，但不默认上传包含人员和敏感现场信息的照片。

校准档案包括探头、采集主机、量程、灵敏度、时间和参考设备。探头与主机组合存在增益影响时按组合管理，不能把任何同型号探头都视为完全可互换。发生跌落、安装面损伤或线缆故障后先检查再使用，传感器仍能输出数据不等于仍符合校准条件。现场维护以实际检查和参考测量为依据，程序中的到期提醒只承担管理作用。

低功耗试验使用完整任务脚本，测量唤醒、稳定等待、采样、运算、写盘和发射各阶段耗电。蜂窝网络弱信号下的重试可能改变续航，记录覆盖条件和重试上限。电池老化后，峰值电流造成的电压跌落可能先于容量耗尽导致重启，因此续航验收也检查低电量时文件能否安全保存。产品说明给出测试条件和工作模式，不将理想待机时长写成连续采集时长。

验收矩阵

风险与控制

校准、安装和算法回归均保留原始文件，报告能复算而不只保留一张频谱截图。长期趋势维护同一测点定义，设备大修、底座变化或转速策略改变时建立新基线，并在界面标注分界，不能把不连续条件连接成一条看似自然的趋势。

9. 周期与协作

阶段计划

人员职责

抗混叠与数字滤波的设计边界可参考 Analog Devices关于数字加速度计混叠的技术文章。这里只借用测量链路原则，不将某器件示例性能作为整机承诺。

产品化先保证同一测点的数据可信、可比较，再增加自动提醒和分析。维护人员需要知道数据为何异常、能否重测以及应检查哪里，而不是只得到一个没有证据的故障标签。