通常來說，我們通過評估設備的關鍵性和可靠性來確定重要設備和常見的故障模式。選定好設備和故障模式後，就可以確定感測器來監控設備的特定元件，以判斷元件是否出現健康退化以及選定的故障模式是否出現。

用於狀態監控應用的測量技術和感測器

許多感測器可用於探測設備元件的變化。振動感測器是監控旋轉機械的最常用感測器；它們的優點在於能夠在故障發生前兩個月左右感測到設備元件的機械性能退化。其它設備狀態監控感測技術，包括電機電流、機油分析、熱成像、動態壓力以及速度等工作狀態感測器（參見圖1、圖2）。

圖1 : 設備原件的性能退化

表1列出了用於狀態監控的感測器類型及一些廠商。

每種感測器均可用於監控旋轉機械設備內部機械和電子部件的性能退化。

1.振動感測器用於檢測滾子軸承的磨損、齒輪箱的磨損、軸傾斜、失衡和機械鬆動。

2.速度感測器與振動感測器結合可將振動與轉速和軸角位置相關聯。

3.電動電流感測器通常安裝在電機控制中心。這些感測器可用於檢測轉子偏心、繞組鬆動、轉子條退化和電力供應不平衡。

4.動態壓力感測器可用於測量燃燒動力學、流動湍流度和氣穴現象。

5.溫度感測器通常用於感測摩擦引起的熱量。它們經常與振動感測器搭配使用，結合振動情況來探測健康退化。

6.熱成像可檢測相機視場範圍內的數百個溫度點。

7.超聲波感測器可以檢測電氣問題，包括電暈、電弧和漏電痕跡。 它們也可以用於檢測滾子軸承磨損的早期跡象。

8.機油感測器可以檢測軸承和齒輪的磨屑。這些感測器還可檢測會降低機油潤滑作用的污染物。

確定設備、故障模式和感測器後，接下來就是選擇用於數位化感測器的測量硬體。測量硬體的選擇取決於感測器特性，包括頻率範圍、電壓範圍和信號調理需求。

根據頻率範圍可以選擇兩種類型的感測器：靜態和動態。動態感測器可測量遠高於2赫茲的頻率範圍。例如，一個典型加速度計的頻率範圍為1 Hz或2 Hz至15 kHz或20 kHz。超聲波感測器的頻率範圍最高可達100 kHz或以上，其中外差輸出範圍為幾百赫茲到40 kHz。相反，靜態感測器能夠以1 Hz到10 Hz或20 Hz的速率將所監控的物理參數轉換成電信號。

其它兩個感測器特性是電壓範圍和信號調理需求。有些感測器可生成高達30 V的電壓，而有些感測器生成的電壓可能只有幾毫伏。一些感測器需要IEPE電源等感測器電源，而其他感測器可能需要冷端補償。表1列出了每種測量和感測器的常見信號調理需求。

使用模組化軟硬體支援下一代設備監控感測作業

近年來逐步躍居主流的是可於線上遠端監控、與企業IT系統結合的智慧監控解決方案。因此一些開放式的線上狀態監控的軟硬體解決方案如NI InsightCM Enterprise等則因應而生，其具有可擷取動態和靜態資料、分析波形資料、視覺化原始資料和結果、產生和管理警示、管理資料、配置和監控節點、與現有IT設備整合等優勢，可協助企業監控更多設備與資產、滿足多變的維護需求，並整合至商務營運程序，而更具成本效益與彈性。

其中，感測器整合是狀態監控解決方案的第一步，如以NI InsightCM Enterprise解決方案為例，其納入多種狀態指標與感測器量測功能，提高機台故障的診斷準確度，有助於擷取並分析動態感測資料含振動、速度和速率，及靜態程序資料如壓力、溫度、電壓和電流；還可搭配專業感測器如超音波，執行熱寫法、監視成像與量測作業。動態輸入模組NI9232可獲得動態輸入，用於數位化的速度、速度、位移和速度感測器的感測器輸出，以及電流鉗、動態壓力和超聲波感測器的外差輸出。同時考量到監控項目的多變性與擴充性，設備監控系統的建構人員可使用多達24個通道的CMS-9068狀態監控系統，其設備節點可通過使用多個NI9232模組在單個主機殼中實現，因此使用者可以根據實際需求搭配熱電偶模組、RTD模組、隔離電壓輸入模組、觸點閉合監控模組等。熱電偶模組提供冷端補償和可選的雜訊抑制、RTD模組提供感測器激勵和可選的雜訊抑制、數位輸入模組可監控機器或程序控制中的觸點閉合、而NI 9219模組具有獨立的通道配置，適用於各種靜態輸入模組。

以上提到的技術與解決方案，已在台灣中國鋼鐵的線上監診系統、韓國SM Instruments風電場的風機狀態監控、與美國Duke Energy多個發電廠實現；用平台式的概念來簡化數千種感測器的設定與量測作業，已可預見會是明日設備監測感測技術的主流趨勢。（參見圖2）

圖2 : 智能設備監測維護系統