數(shù)據(jù)采集器是一種帶有電荷放大器、積分器、程控放大與抗混迭濾波器、A/D轉換器、隨機存儲器（RAM）、顯示單元、控制單元以及具有一定分析、報警功能的數(shù)字式數(shù)據(jù)記錄裝置。它與單純的數(shù)據(jù)記錄裝置的不同之處在于具有監(jiān)測與分析功能，通常除了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與存儲外，還帶有包括FFT在內的簡單頻譜分析功能。不過真正的功能全面、精細的分析診斷仍然離不開與微機聯(lián)機依靠計算機軟件來實現(xiàn)“離線分析”。數(shù)據(jù)采集器通常分為單通道和雙通道輸入，有些數(shù)據(jù)采集器還帶有鍵相信號或轉速脈沖信號輸入口。多數(shù)數(shù)據(jù)采集器都選用加速度傳感器作為信號拾取裝置，因此，需要有電荷放大器與之配套。同時，為了獲得振動速度和位移信號，必須對加速度信號進行一次和二次積分，這樣就需要增加積分電路。上海星晟檢測儀器有限公司新研制的VIB-35數(shù)據(jù)采集器是一種同樣具有以上特性的高級便攜式設備故障監(jiān)測、診斷儀器，而且儀器采用了大屏幕、大內存，以及能在低溫環(huán)境下運行，使得儀器更完美、更實用。
三、當前的應用狀況
1. 國外應用狀況
美、日、德、英等發(fā)達工業(yè)國家的大中型流程工業(yè)幾乎百分之百地擁有狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，其中裝配離線系統(tǒng)的占80%以上，而有的則委托專業(yè)監(jiān)測與診斷公司為其進行定期監(jiān)測和分析。
據(jù)統(tǒng)計資料介紹：
僅
SKF—CM一家公司就為加拿大10家主要造紙工業(yè)的工廠裝備了11套離線系統(tǒng)， 為美國23家主要造紙工業(yè)的工廠裝備了63套離線系統(tǒng)。
CSI、Entek-IRD、DI等公司的離線系統(tǒng)市場占有率則更勝一籌。例如，Entek-IRD公司為美國、英國、澳大利亞等數(shù)十家電力公司的近百家工廠提供了dataPAC/dataline + EFW離線系統(tǒng)。在美國超過38%的發(fā)電設備采用了Entek-IRD公司的巡檢式狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。
2. 國內應用狀況
國內以石化、鋼鐵、冶金、電力等大中型流程工業(yè)為代表，在離線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作的開展方面取得了相當不錯的成績。典型的應用實例有：
（1）天鋼集團有限公司是天津冶金行業(yè)中的龍頭企業(yè)，于93年底購置了一套離線監(jiān)測系統(tǒng)，由動力處負責定期對重點生產設備進行監(jiān)測。該公司煉鋼廠180T鑄錠吊車在更換了國產減速機之后，出現(xiàn)工作狀況異常，振動加大、噪音偏高等現(xiàn)象。通過反復測試、分析，終確認為減速機中的傘齒輪嚙合間隙太大。經過調整，減速機振動值大大降低，恢復正常運行。
（2）大亞灣核電站的兩臺900MV系列壓水堆核電機組早在設備調試階段就針對核電站中泵機和管道多的特點，引入了離線狀態(tài)監(jiān)測與分析系統(tǒng)，在工作中多次發(fā)現(xiàn)反應堆冷卻劑系統(tǒng)（RCP）的主泵振動高、通風系統(tǒng)（DVM）的風機振動超標、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)（CRF）的電機振動大等狀況，經過利用離線監(jiān)測系統(tǒng)對設備進行振動頻譜分析，確認振動是由于質量失衡所引起的。
97年2月發(fā)現(xiàn)2號機組的1號循環(huán)水泵電機非驅動端振動位移達到140µm，已超過規(guī)定的112µm限值。按運行規(guī)程兩臺循環(huán)水泵若因故障停運一臺，則機組只能帶60%負荷運行，經過細致的測量與分析，終確定是由于電機轉子質量不平衡造成，并于5月30日通過現(xiàn)場動平衡使振動值降為11.5µm，達到優(yōu)良水平。
（3）株洲冶煉廠是年產鉛鋅銅33萬噸的大型有色金屬冶煉基地。全廠共有100多臺套國外引進的大型設備，工藝流程為連續(xù)性生產。于1993年購置了離線預測維修系統(tǒng)，先后建立了鋅Ⅰ系統(tǒng)、鋅Ⅱ系統(tǒng)、鉛系統(tǒng)、銅系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)共5條巡檢路徑，定期監(jiān)測重點設備50多臺套，先后成功地診斷出設備大小故障500多例。
（4）撫順乙烯工業(yè)公司是一個大型的石油化工企業(yè)，有乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、聚苯乙烯、ABS等多個主體生產裝置。該公司于1992年和1996年分別引進兩套基于便攜式數(shù)據(jù)采集器的離線狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，日常監(jiān)測與診斷工作由診斷工程師帶數(shù)據(jù)采集器定期到各個車間采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)上載到計算機進行分析、處理和存貯，并且將設備的運行狀態(tài)及發(fā)展趨勢制作成報告。
幾年來取得了顯著效果，其中：指導機組順利開車14次（按每次大修后開車計）；避免了3起儀表的虛假信號而造成的誤停車；發(fā)現(xiàn)重大設備隱患8次；解除重要設備故障31次；發(fā)現(xiàn)并解決一般的設備故障45次。
（5）獨山子石化總廠乙烯廠是石油化工領域的大型企業(yè)，擁有多鐘類型的大型機組設備。該廠于90年中期引進了離線預測維修系統(tǒng)，他們將全廠的大機組或關鍵設備逐一建立數(shù)據(jù)庫，定期進行巡回監(jiān)測。
97年8月，煉油廠第二套催化裝置開工，當氣壓機升速至6000rpm時，開始出現(xiàn)較強振動，當繼續(xù)升速到7000rpm時，機器發(fā)生劇烈吼叫聲，于是決定用數(shù)據(jù)采集器進行選點測量，經過分析終確定故障發(fā)生在壓縮機端，原因是由于轉子不平衡，逐步發(fā)展造成迷宮式密封和軸瓦碰磨，進而引發(fā)轉子彎曲。
97年9月在對順丁橡膠車間GB-601S冷凍機進行例行監(jiān)測時，發(fā)現(xiàn)壓縮機端軸承測點處頻譜圖出現(xiàn)超過工頻的340Hz頻率分量，經過分析計算得知為軸承外滾道通過頻率，表明外滾道有故障。開機檢查證實軸承外滾道有明顯剝落凹坑，更換軸承后，340Hz頻率分量消失。
（6）撫順乙烯化工有限公司引進離線預測維修系統(tǒng)，主要用于對汽輪機、離心式壓縮機、螺桿式壓縮機、風機、電機、離心泵等重要設備或機組進行定期測試分析或跟蹤分析。
在工作中，共建立機組數(shù)據(jù)庫6個，測試路徑6條，監(jiān)測設備60余臺，測點總數(shù)超過500點。同時針對不同機組設備及工藝流程的變化，建立多級判斷標準和診斷層次。幾年來，先后診斷出機組轉子不平衡、轉子彎曲、軸子不對中、軸承損壞、齒輪損壞等各類故障100多例。
（7）上海石化股份有限公司是一家加工原油600萬噸，集煉油、化工、化纖、塑料等多套生產裝置為一體的大型石化聯(lián)合企業(yè)。該公司早在86年就先后配置了B&K及CSI的測試分析儀器，91年至97年又新添置了數(shù)據(jù)采集器并將離線診斷軟件升級。近幾年的工作中利用離線診斷系統(tǒng)為公司12套生產裝置的100多臺機組、共計1200多個測點進行定期（或不定期）的巡回監(jiān)測，建立了各機組完整的振動數(shù)據(jù)檔案庫，并先后預報或診斷出設備的故障數(shù)十起，設備維修已由過去的1年1修改為目前的3年2修。
（8）上海一鋼公司是一個以煉鋼為主的大型鋼鐵企業(yè)，也是一個集燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等流程工業(yè)于一體的鋼鐵聯(lián)合老企業(yè)。95年底公司購置了數(shù)據(jù)采集器和離線監(jiān)測軟件，重點對燒結主抽風機、750高爐進口汽輪風機、三煉鋼新除塵風機等關鍵性設備，進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。
96年1月，在兩次巡檢中發(fā)現(xiàn)三煉鋼除塵風機三號機組電機兩端軸承座振動較大，脫機讓電機單獨運行時振動仍然很大，后經詳細的頻譜分析，確定故障為電機兩端軸承間隙過大產生松動所致，拆檢后診斷結論得到證明。
96年8月，現(xiàn)場測試中發(fā)現(xiàn)除塵風機二號機組的風機兩端振幅增大明顯，且水平方向較為突出，其頻譜特征為一端以1階工頻成分占主導，另一端以1階、2階工頻突出并帶有其他高階成分。因此，經分析后認為，故障原因為風機葉輪不均勻吸附煙塵，從而導致轉子失衡，并引起其中一端軸瓦松動。拆檢后證明軸瓦間隙偏大，且有輕微損壞。恢復后機器運轉正常。
（9）克拉瑪依石油化工廠共有動設備2400多臺，其中關鍵設備145臺。91年購置了便攜式頻譜分析儀，于95年9月又購置了Entek-IRD的PM離線預測維修系統(tǒng),針對全廠145臺關鍵設備,共設置測點2675個,堅持每周一次定期監(jiān)測。截止９７年底，累計發(fā)現(xiàn)設備故障征兆154臺次，準確預報設備故障40多臺次。全廠關鍵設備減少非計劃停工50%，事故率減少72%，緊急搶修下降54%，維修費用降低30%。
四、離線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的發(fā)展前景
狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)分為在線與離線兩大類型，在線監(jiān)測與診斷有反映及時、實時多通道、功能全面等優(yōu)點，但其投資相對很昂貴，監(jiān)測與診斷功能的實現(xiàn)受被診斷對象的構造成本及運行方式的制約，致使運用有一定的局限性。
就我國目前工業(yè)生產總體情況看，盡管可以認為大部分企業(yè)已跨入現(xiàn)代化生產，但在設備管理現(xiàn)代化方面形式并不十分樂觀，很多單位還僅僅是認識到狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的重要性，但并未付諸行動，或是剛剛啟動，在人員素質、理論水平和實踐經驗各方面均跟不上形勢發(fā)展。
中國石化公司于1996年對下屬全部企業(yè)的大機組進行了書面調查和分析，同時抽查了部分企業(yè)的現(xiàn)場技術狀況，被調查的大型機組共計168套。
通過調查發(fā)現(xiàn)：
（1）各企業(yè)都將狀態(tài)監(jiān)測作為一項重要內容納入大型機組的日常管理中。目前在機組狀態(tài)監(jiān)測中使用在線監(jiān)測系統(tǒng)的占31%，其余則是采用離線監(jiān)測系統(tǒng)。部分企業(yè)還將鐵譜分析技術用于機組潤滑油監(jiān)測與振動分析相結合，開展綜合診斷。
（2）企業(yè)采取了國外引進和自主開發(fā)相結合的方針。在線監(jiān)測系統(tǒng)有45.2%是進口的，國產的占54.8%。用于離線監(jiān)測的便攜式儀器，由于國外技術和產品先占領市場及其先進性、可靠性相對較高等原因，以進口為主，占87%。
（3）強化管理，培養(yǎng)一支素質優(yōu)良、技術過硬的監(jiān)測隊伍是搞好狀態(tài)監(jiān)測工作的基礎。因此，各企業(yè)都配有專人負責大型機組的監(jiān)測與診斷工作。
眾所周知，石化企業(yè)是我國推行設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷相對較早、應用相對深入的行業(yè)，但即使這樣，仍然有大量的機組缺乏固定的監(jiān)測點，尤其是那些量大面廣的中小機組（泵機、風機、電機等），將來也不可能、也沒有必要配置固定的監(jiān)測點，而其它許多企業(yè)相對石化企業(yè)而言監(jiān)測與診斷技術的發(fā)展要稍微緩慢一些?？梢?，根據(jù)我國目前企業(yè)總體發(fā)展水平，在考慮重點、關鍵設備上在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的同時，發(fā)展應用離線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)仍然是為重要的方向。
離線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)在技術上已經十分成熟，構成離線系統(tǒng)的便攜式數(shù)據(jù)采集器及分析軟件已經有了長足的進步和飛躍的發(fā)展。
便攜式數(shù)據(jù)采集器已經不再是功能單一的數(shù)據(jù)采集、存儲儀器了，隨著集成電路和電子技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集器的體積越來越小，存儲容量越來越大，功能越來越豐富，不斷朝著現(xiàn)場頻譜分析儀的方向發(fā)展；另一方面，原來的一些動態(tài)分析儀由于采用了液晶顯示屏等小型化設計，也在向現(xiàn)場便攜的方向發(fā)展，出現(xiàn)了多種便攜式頻譜分析儀，如HP公司的HP3565，
日本小野公司的CF250等。
同時，有些數(shù)據(jù)采集器還具備現(xiàn)場診斷功能，如各種報警、頻率細化、現(xiàn)場動平衡、軸系對中、現(xiàn)場軸承診斷、現(xiàn)場電機診斷等。
五、離線系統(tǒng)發(fā)展趨勢
（1）由便攜式數(shù)據(jù)采集器擔任數(shù)據(jù)采集裝置的離線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，目前多數(shù)是由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和PC機及其監(jiān)測與診斷軟件組成一套獨立系統(tǒng)，既不能相互連接，也很難融入企業(yè)內部的信息管理等系統(tǒng)，不便于數(shù)據(jù)與分析結果的相互交流和共享。
因此，支持網絡，讓離線系統(tǒng)形成網絡系統(tǒng)的一個工作站，是將來發(fā)展的一個必然趨勢。這樣離線系統(tǒng)就將不再是一個孤立的系統(tǒng)，而可以利用計算機網絡數(shù)據(jù)傳送快捷、簡便的優(yōu)勢，與其它系統(tǒng)或專家交流數(shù)據(jù)信息，分享經驗，甚至還可以進行系統(tǒng)軟件升級換代。當然，完全實現(xiàn)離線系統(tǒng)的網絡支持必須要有統(tǒng)一、有效的數(shù)據(jù)庫的支撐。
（2）許多便攜式數(shù)據(jù)采集器在數(shù)據(jù)采集、存儲、分析乃至診斷等多方面的功能已經十分豐富，在操作簡便性、使用可靠性等方面也達到很高的水平。但硬件的成本相對還是比較高，尤其國外進口的系統(tǒng)可謂非常的昂貴。因此，進一步提高集成度、降低數(shù)據(jù)采集器的成本，提高國產數(shù)據(jù)采集器的質量和性能，是廣泛普及、推廣狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術的重要方面。
（3）虛擬儀器是一種利用微型計算機、數(shù)據(jù)采樣及調理卡和軟件實現(xiàn)的信號處理與分析儀器，具有功能組合多樣隨意，更改、調整、補充靈活和實現(xiàn)成本底等特點。隨著信號分析新技術、新方法的不斷開發(fā)與充實，我們只需不斷更新信號處理與分析軟件，便可達到更換分析儀器的目的，從而使“儀器”獲得很高的靈活性與適應性。因此，將虛擬儀器的概念引入狀態(tài)監(jiān)測有許多誘人的優(yōu)點，例如，在相同硬件配置的條件下，只需調整測試與分析軟件，便可將便攜式
數(shù)據(jù)采集器、便攜式（振動）信號分析儀和便攜式離/在線監(jiān)測系統(tǒng)等三者融為一體?？梢灶A見，基于虛擬儀器概念的監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，具有強的競爭實力。
（4）部分高檔離線系統(tǒng)經過發(fā)展，兼?zhèn)湟恍┰诰€功能，以滿足某些應急需求，在必要時可以快速、方便地臨時將離線系統(tǒng)切換成在線系統(tǒng)。也就是說，便攜式在線系統(tǒng)在將來很可能成為離線系統(tǒng)的一種切換或補充方式。
（5）現(xiàn)場分析、診斷功能的加強、離線診斷趨勢預測準確度的提高，是離線系統(tǒng)發(fā)展的必然走向，也是離線系統(tǒng)在實際生產中發(fā)揮作用好壞的重要標志。
