芯耀
与非AI
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摘要
振动传感是盯机器健康、在故障造成停机前抓住异常迹象的常用手段。意法半导体（ST）高精度 MEMS 加速度计能做这类监测。
引言
电机可表现出多种变化征兆，例如超声、振动、可闻噪声与过热。
本文聚焦振动传感：新型 MEMS 能抓到很小的信号，在故障前发现问题苗头。预测性维护里，选型先看带宽够不够。快速傅里叶变换（FFT）能很快看出正常设备振动的频率成分。摸清振动轮廓后，持续测振和分析就能抓异常模式，给出早期预警。这些模式有的只是正常磨损，要例行调整或换件；有的则指向润滑失效等问题。
带宽要求高时，压电传感仍是主流，但不一定总合适。新型 MEMS 振动传感可以把性能做到接近压电。
新的 IIS3DWB10IS 把高带宽和很低噪声放在一起，细微变化也能看见。
这类场景用得上：
- 工厂：检测微小不对中或磨损部件
- 智能建筑：监测暖通空调（HVAC）机组与泵，保持环境稳定与节能
- 机器人：保持运动精确可控
- 电动汽车：监测电机，支撑安全与可靠性
想再看支撑这些应用的 MEMS 传感技术，可看配套视频。
IIS3DWB10IS 的一些数据
IIS3DWB10IS 可准确测高于 10 kHz 的振动。典型值：X/Y 轴 15 kHz，Z 轴 12 kHz。动态范围最多可达 200 g。噪声底低至 35 µg/√Hz。
噪声表现与压电相当，成本更低。精度与灵敏度够用，还带数字传感的好处：体积更小、功耗更低、电气与机械设计更简单，算力怎么切也更灵活。
IIS3DWB10IS 能进恶劣环境：扩展温度范围，可靠工作到 125°C，在很宽且平坦的频带里仍保持低噪声。
新的 ISPU 2.0
除专用数据缓存外，IIS3DWB10IS 还集成智能传感器处理单元（ISPU），在边缘直接处理数据。
ISPU 2.0 加了做实时信号处理与边缘 AI 的硬件加速器，常用功能更快、更省电。
ISPU 内核可用 C 编程，片上有程序与数据 RAM。40 MIPS 与 40 MFLOPS 的数字信号处理下，ISPU 2.0 相对上一代处理性能最多约 4 倍；传感器接口与 MEMS 电路之间的数据传输速度可达 6 倍。
软件库可在 ISPU 上跑典型振动监测算法：FFT、滤波、速度烈度、异常检测。更新见 GitHub：https://github.com/STMicroelectronics/st-mems-ispu
有边缘 AI 处理，IIS3DWB10IS 能做准确、持续的监测，不必频繁充电或换电池。
自配置功能让传感器在无主机介入时也能实时调设置：省电，同时不牺牲传感质量。
给 IIS3DWB10IS 用的 ST MEMS 工具生态
ST 工具生态含软件包与 GitHub 示例，用来缩短在 IIS3DWB10IS 上开发与集成算法的时间。
软件上，ST Edge AI Core 完整支持 IIS3DWB10IS，能把预训练边缘 AI 模型转成 C 代码。再用 ISPU-Toolchain 与 MEMS Studio，把 C 算法部署到 IIS3DWB10IS。
另有一组可直接用的优化库，配合 AI 算法：快速傅里叶变换（FFT）、均方根（RMS）及多种滤波。
下图是在 ISPU 上跑 FFT、监测轴承振动的演示。除了做实时 FFT 监测的专用工具外，MEMS Studio 还能看 ISPU 输出，例如边缘上 FFT 库的结果。
演示用 STEVAL-MKI253KA 评估套件。用随附柔性电缆，把 IIS3DWB10IS 接到给 STM32 Nucleo 用的 X-NUCLEO-IKS5A1 扩展板。
STEVAL-MKI253KA 也兼容其他意法半导体评估、开发与原型板。
若使用定制板，可利用专用 GitHub 仓库中的 C 驱动与示例：https://github.com/STMicroelectronics/STMems_Standard_C_drivers/tree/master/iis3dwb10is_STdC
结论
用意法半导体 MEMS 传感器做振动监测，门槛不算高。板卡与软件工具方便做评估和应用开发。
可继续关注 MEMS 工业传感器的新进展；专题网络研讨会计划于 2026 年 9 月 15 日举行。
参数以意法半导体官方最新资料为准。
