振动信号处理ppt课件
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《振动信号分析方法》课件
2
频域分析的方法
常用的频域分析方法包括傅里叶变换、滤波、谱分析等。
3
操作和实例
通过实例演示如何使用频域分析方法来解释和理解振动信号。
振动信号的数据采集和处理
常见的数据采集方式
振动信号可以通过传感器进 行实时数据采集。
采集后的数据处理方法
采集到的振动信号可以通过 滤波、去噪等方法进行数据 处理。
时间序列数据、频谱数 据的可视化方法
总结与展望
振动信号分析方法的意 义和应用前景
振动信号分析方法在工程领 域具有广泛的应用前景。
后续深入学习和研究的 推荐资源
推荐一些深入学习和研究振 动信号分析方法的资源。
Q&A交流和应用案例分 享
为学习者提供问答交流和实 际应用案例分享的机会。
Байду номын сангаас
时间域分析方法
1
时域的基本概念和原理
时域分析是通过观察信号的时间变化来
时域分析的方法
2
研究信号的特性。
常用的时域分析方法包括时域图、自相
关函数、互相关函数等。
3
操作和实例
通过实例演示如何使用时域分析方法来 解释和理解振动信号。
频域分析方法
1
频域的基本概念和原理
频域分析是通过观察信号的频率分布来研究信号的特性。
《振动信号分析方法》 PPT课件
振动信号分析方法的课件将介绍振动信号的基本概念和特点，以及振动信号 分析方法的重要性。
振动信号的特性
周期性和非周期性振动信号
振动信号可能是周期性的，也可能是非周期性的。
定常和非定常振动信号
振动信号可以是定常的，也可以是非定常的。
时域和频域信号分析方式
第三章振动信号测取技术
图3—17 脉冲力激振器
从波形图和频谱图可以看出：锤帽材料越硬，其敲击力波形图的峰值越 高，持续时间越短，越接近于理想的脉冲函数；而且，锤帽材料越硬，其敲 击力的谱特性图中平坦段的频率范围越宽。
2)．正弦力激振器
正弦激振器按安装方式不同，分为绝 对式和相对式两种。
①电动式激振器——绝对式 电动式激振器是利用电磁感应原理将 电能转变为机械能对被测对象提供激振力 的装置。
电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量 范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗 干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等 优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊 断中得到广泛应用。
涡流传感器工作原理
探头线圈
前置放大器
振荡器
检波电路
放大器
涡电流
电缆
图3—9 涡流传感器工作原理图
当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的Q值也发 生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的 振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一等处理转化成电压 （电流）变化，最终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。由上 所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即 一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。
当采用模/数转换测量时，鉴相标记的宽度决定了鉴相脉冲的最低采样频率。 最低采样频率=INV（圆周长度÷鉴相标记的宽度＋0.5）×轴的转频。
图 3 — 15 鉴 相 测 量 的 安 装
3．4 结构的激振方法
在机械工程中常用的激振方法有以下几种：
➢ 1．稳态正弦激振 稳态正弦激振又称简谐激振。它是借助激振器对被测对象施加一个频
利用压电效应，制成压电式加速度传感器，
可用于检测机械运转中的加速度振动信号；
从波形图和频谱图可以看出：锤帽材料越硬，其敲击力波形图的峰值越 高，持续时间越短，越接近于理想的脉冲函数；而且，锤帽材料越硬，其敲 击力的谱特性图中平坦段的频率范围越宽。
2)．正弦力激振器
正弦激振器按安装方式不同，分为绝 对式和相对式两种。
①电动式激振器——绝对式 电动式激振器是利用电磁感应原理将 电能转变为机械能对被测对象提供激振力 的装置。
电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量 范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗 干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等 优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊 断中得到广泛应用。
涡流传感器工作原理
探头线圈
前置放大器
振荡器
检波电路
放大器
涡电流
电缆
图3—9 涡流传感器工作原理图
当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的Q值也发 生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的 振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一等处理转化成电压 （电流）变化，最终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。由上 所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即 一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。
当采用模/数转换测量时，鉴相标记的宽度决定了鉴相脉冲的最低采样频率。 最低采样频率=INV（圆周长度÷鉴相标记的宽度＋0.5）×轴的转频。
图 3 — 15 鉴 相 测 量 的 安 装
3．4 结构的激振方法
在机械工程中常用的激振方法有以下几种：
➢ 1．稳态正弦激振 稳态正弦激振又称简谐激振。它是借助激振器对被测对象施加一个频
利用压电效应，制成压电式加速度传感器，
可用于检测机械运转中的加速度振动信号；
振动信号处理方法
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短时傅里叶变换
• 它的思想是：选择一个时频局部化的窗函数，假定分析窗函数g(t)在一个短时间间 隔内是平稳（伪平稳）的，移动窗函数，使f(t)g(t)在不同的有限时间宽度内是平稳 信号，从而计算出各个不同时刻的功率谱。短时傅里叶变换使用一个固定的窗函数， 窗函数一旦确定了以后，其形状就不再发生改变，短时傅里叶变换的分辨率也就确 定了。如果要改变分辨率，则需要重新选择窗函数。短时傅里叶变换用来分析分段 平稳信号或者近似平稳信号犹可，但是对于非平稳信号，当信号变化剧烈时，要求 窗函数有较高的时间分辨率；而波形变化比较平缓的时刻，主要是低频 信号，则 要求窗函数有较高的频率分辨率。短时傅里叶变换不能兼顾频率与时间分辨率的需 求。短时傅里叶变换窗函数受到W.Heisenberg不确定准则的限制，时频窗的面积 不小于2。这也就从另一个侧面说明了短时傅里叶变换窗函数的时间与频率分辨率 不能同时达到 最优。
傅里叶变换（ 1822 年傅里叶发表“热传导解析理论”）
优点与不足
• 傅里叶变换是傅里叶级数的推广。它 把时域信号转换到频域信号进行分析， 在信号处理发展中起到了突破性作用。 但该方法不具备任何的时域信号。另 一方面傅里叶变换是对数据段的平均 分析，对非平稳、非线性信号缺乏局 域性信息，不能有效给出某频率成分 发生的具体时间段，不能对信号做局 部分析。
振动信号处理方法
于海杰
Hale Waihona Puke 振动信号振动信号是指由非静止结构体所产生的信号，尽管与一般信号具有很多相同 之处，但也具有其独立特征。结构体受到振动源的激励而产生振动信号，分 为平稳振动信号和非平稳振动信号。结构体的运动是绝对的(静止是相对的)， 所以都具有一定的振动特性。任何结构都有其本身的固有振动特性参数，当 振动源的激励与结构的固有特性参数相同或接近时，会产生共振响应。结构 体的振动响应是各个频率特征信息的叠加。振动信号的时域特征主要体现在 振幅、周期、相位等特性上，其频域特征则主要表现在频率、能量信息中。
《随机振动课件全》课件
01
02
பைடு நூலகம்
03
概率密度函数
描述随机变量取值的概率 分布情况。
自相关函数
描述随机过程某一时刻的 取值与另一时刻取值之间 的相关性。
互相关函数
描述两个随机过程之间的 相关性。
随机振动的频域分析
傅里叶变换
将时域信号转换为频域信号，便于分析信号的频率成分。
频谱分析
通过对频域信号的分析，得到信号中各频率成分的幅值和相位信息。
03 随机振动的测试与实验
测试设备与传感器
测试设备
为了进行随机振动测试，需要选择合适的测试设备，包括振动台、激振器等。这些设备应具备足够的功率和频率 范围，以模拟各种实际环境中的振动情况。
传感器
传感器是用于测量振动的关键设备，包括加速度计、速度传感器和位移传感器等。选择合适的传感器需要考虑其 灵敏度、线性范围和频率响应等参数，以确保准确测量振动数据。
稳定性问题，为实际工程提供理论支持。
随机振动控制与减振
02
研究如何通过控制策略和减振技术降低随机振动对工程结构的
影响，提高结构的抗振性能。
随机振动测试与实验
03
发展先进的测试技术和实验方法，对随机振动进行准确测量和
实验验证，为理论研究提供数据支撑。
未来发展方向与趋势
跨学科交叉研究
将随机振动研究与材料科学、控 制理论、人工智能等领域进行交 叉融合，开拓新的研究领域和应
数据处理与分析
数据处理
在获得原始振动数据后，需要进行一系 列数据处理，包括滤波、去噪、归一化 和平滑处理等。这些处理有助于提取有 用的信息，并消除干扰和异常值对数据 的影响。
VS
结果分析
分析处理后的数据可以帮助理解结构的动 力学特性和行为。分析方法包括频域分析 和时域分析等，可以揭示结构的共振频率 、阻尼比和模态形状等信息。根据分析结 果，可以对结构进行优化或改进设计，以 提高其抗振性能和稳定性。
《振动信号测试》课件
振动信号测试的实 践案例
机械设备的振动信号测试
测试目的：了解机械设备的振动情况，及时发现和排除故障 测试方法：采用振动传感器进行数据采集，分析振动信号的频率、幅值和 相位 测试设备：振动传感器、数据采集器、分析软件等
测试结果：根据振动信号分析结果，判断机械设备的运行状态和故障原因
建筑结构的振动信号测试
滤波器设计：设计 滤波器以提取特定 频率成分
频谱估计：估计信 号的频率成分和强 度
时频域分析
傅里叶变换：将信号从时域转换到 频域
连续小波变换：对信号进行多尺度 分析，提取信号的局部特征
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短时傅里叶变换：对信号进行局部 分析，提取信号的瞬时频率
经验模态分解：将信号分解为多个 固有模态函数，提取信号的局部特 征和整体趋势
振动信号：物体在受到外力作用下 产生的位移、速度、加速度等物理 量的变化
振动信号的幅值：振动信号的最大 值和最小值之间的差值
添加标题
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振动信号的频率：振动信号在一定 时间内的周期性变化
振动信号的相位：振动信号在时间 轴上的位置关系
振动信号测试的目的和意义
目的：通过测 试振动信号， 了解设备的运 行状态和性能
其他领域的振动信号测试
航空航天领域：用于检测飞机、火箭等飞行器的振动情况 汽车领域：用于检测汽车发动机、轮胎等部件的振动情况 建筑领域：用于检测建筑物、桥梁等结构的振动情况 医疗领域：用于检测人体器官、骨骼等部位的振动情况
振动信号测试的挑 战与展望
测试中的干扰与误差来源
环境因素：温度、湿度、电磁 场等
交通运输：监测车辆、船舶、飞机等交通工具的振动情况， 提高安全性和舒适性
旋转机械振动分析案例ppt
案例详细阐述旋转机械振动分析案例的具体内容，包括振动信号的采集、处理和分析过程 ，以及所涉及的实验设备、操作步骤和数据处理方法等。
案例分析与结论：对案例进行分析，包括对振动信号的特征提取、原因诊断和解决方案等 ，并得出结论。
研究成果与展望
研究成果展示
展示旋转机械振动分析案例的研究成果，包括所取得的实验 结果、数据分析方法和结论等。
采用振动隔离和减震技术
总结词
采用振动隔离和减震技术
详细描述
采用振动隔离和减震技术可以有效地减少机械振动对周围环境和设备本身的影响。这包括使用弹性支承、阻尼 材料和减震器等措施。
05
案例总结与展望
案例总结
案例背景介绍：介绍旋转机械振动分析案例的相关背景，包括旋转机械的应用领域、案例 的来源和目的等。
通过数学建模，可以求解振动系统的稳态和瞬态响应，为后续的振动分 析和控制提供依据。
旋转机械振动问题的仿真模型
01
02
03
旋转机械振动问题的仿真模型是通过 计算机模拟来再现旋转机械的振动现 象。
该模型基于力学和数学模型，通过数 值计算方法求解振动系统的动态行为 。
通过仿真建模，可以在计算机环境中 模拟振动系统的性能，预测不同条件 下的振动响应，为优化和控制提供支 持。
的重要基础设施。
旋转机械的稳定性和可靠性对 于生产Leabharlann 全和经济效益具有重要意义。
旋转机械振动问题的定义
旋转机械振动是指机械设备在旋转过程中产生的偏离平衡位置的位移或速度变化 。
振动可能导致设备部件的疲劳、磨损和性能下降，甚至引发重大事故。
旋转机械振动问题是一个复杂的技术难题，涉及机械、力学、电气等多个学科领 域。
04
案例分析与结论：对案例进行分析，包括对振动信号的特征提取、原因诊断和解决方案等 ，并得出结论。
研究成果与展望
研究成果展示
展示旋转机械振动分析案例的研究成果，包括所取得的实验 结果、数据分析方法和结论等。
采用振动隔离和减震技术
总结词
采用振动隔离和减震技术
详细描述
采用振动隔离和减震技术可以有效地减少机械振动对周围环境和设备本身的影响。这包括使用弹性支承、阻尼 材料和减震器等措施。
05
案例总结与展望
案例总结
案例背景介绍：介绍旋转机械振动分析案例的相关背景，包括旋转机械的应用领域、案例 的来源和目的等。
通过数学建模，可以求解振动系统的稳态和瞬态响应，为后续的振动分 析和控制提供依据。
旋转机械振动问题的仿真模型
01
02
03
旋转机械振动问题的仿真模型是通过 计算机模拟来再现旋转机械的振动现 象。
该模型基于力学和数学模型，通过数 值计算方法求解振动系统的动态行为 。
通过仿真建模，可以在计算机环境中 模拟振动系统的性能，预测不同条件 下的振动响应，为优化和控制提供支 持。
的重要基础设施。
旋转机械的稳定性和可靠性对 于生产Leabharlann 全和经济效益具有重要意义。
旋转机械振动问题的定义
旋转机械振动是指机械设备在旋转过程中产生的偏离平衡位置的位移或速度变化 。
振动可能导致设备部件的疲劳、磨损和性能下降，甚至引发重大事故。
旋转机械振动问题是一个复杂的技术难题，涉及机械、力学、电气等多个学科领 域。
04
振动信号处理ppt课件
振动信号处理
徐敏强 2012.3
课程主要内容
0. 信号的分类与描述 一、离散傅立叶变换与频谱分析 二、细化选带频谱分析、功率谱及其应用 三、包络分析及其应用 四、短时傅利叶变换 五、Wigner-Ville 分布及其应用 六、小波变换及其应用 七、Hilbert-Huang 变换及其应用 八、时间序列分析
X ( j) x(t)e jtdt
x(t) 1 X ( j)e jtd
2
时域连续函数造成频域是非周期的谱， 而时域的非周期造成频域是连续的谱 密度函数。
连续时间、离散频率—傅里叶级数
X
(
jk0
)
1 T0
T0 / 2 x(t)e jk0tdt
D/A 变换器
ADC
DSP
DAC
模拟 滤波器
PoF
常用序列
(1)
单位取样序列的定义为：
(n)
1 0
n0 n0
其图形如图所示。
(2)
单位阶跃序列的定义为：
U
n
1 0
n0 n0
其图形如图所示。
(3)
矩形序列的定义为
RN
n
1
0
0 n N 1 n 0, n N
X (k) X (N k)
argX (k) argX (N k)
离散傅里叶变换与频谱分析
T 时域采样间隔 fs 时域采样频率 T0 信号记录长度 F0 （频率分辨率）频域采样间隔 N 采样点数 fh 信号最高频率
信号采样参数的关系
fs 2 fh T0 1/ F0 fs 1/ T fs NF0 T0 NT
徐敏强 2012.3
课程主要内容
0. 信号的分类与描述 一、离散傅立叶变换与频谱分析 二、细化选带频谱分析、功率谱及其应用 三、包络分析及其应用 四、短时傅利叶变换 五、Wigner-Ville 分布及其应用 六、小波变换及其应用 七、Hilbert-Huang 变换及其应用 八、时间序列分析
X ( j) x(t)e jtdt
x(t) 1 X ( j)e jtd
2
时域连续函数造成频域是非周期的谱， 而时域的非周期造成频域是连续的谱 密度函数。
连续时间、离散频率—傅里叶级数
X
(
jk0
)
1 T0
T0 / 2 x(t)e jk0tdt
D/A 变换器
ADC
DSP
DAC
模拟 滤波器
PoF
常用序列
(1)
单位取样序列的定义为：
(n)
1 0
n0 n0
其图形如图所示。
(2)
单位阶跃序列的定义为：
U
n
1 0
n0 n0
其图形如图所示。
(3)
矩形序列的定义为
RN
n
1
0
0 n N 1 n 0, n N
X (k) X (N k)
argX (k) argX (N k)
离散傅里叶变换与频谱分析
T 时域采样间隔 fs 时域采样频率 T0 信号记录长度 F0 （频率分辨率）频域采样间隔 N 采样点数 fh 信号最高频率
信号采样参数的关系
fs 2 fh T0 1/ F0 fs 1/ T fs NF0 T0 NT
《信号处理原理》课件
调制解调定义与作用
调制：将信号转换为适合传输的频率或波形 解调：将接收到的信号还原为原始信号 作用：提高信号传输效率，降低干扰和噪声影响 应用：无线通信、广播电视、卫星通信等领域
常见调制解调方式
幅度调制：AM、DSB、SSB等 频率调制：FM、PM等 相位调制：PM、QAM等
正交频分复用：OFDM等 码分复用：CDMA等 多载波调制：MCM等
数字信号 处理算法 的应用： 包括通信、 图像处理、 音频处理 等领域
常见信号处理算法原理
01
傅里叶变换：将信号从时域转换到频域，用 于分析信号的频率成分， 如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等
05
信号识别与分类：如语音识别、图像识别等， 用于识别和分类信号中的特定模式
02
快速傅里叶变换（FFT）：一种高效的傅里叶 变换算法，用于快速计算信号的频谱
04
信号压缩与解压缩：如MP3、JPEG等，用于 减少信号的数据量，便于存储和传输
06
信号增强与恢复：如降噪、去模糊等，用于 改善信号的质量和清晰度
信号处理算法应用实例
语音识别： 将语音信 号转换为 文字
图像处理： 对图像进 行降噪、 增强、分 割等操作
信号处理算法与应 用
数字信号处理算法概述
数字信号 处理算法 的分类： 包括滤波、 变换、压 缩、编码 等
滤波算法： 包括低通 滤波、高 通滤波、 带通滤波 等
变换算法： 包括傅里 叶变换、 离散傅里 叶变换、 小波变换 等
压缩算法：
包
括
Huffman
编码、
LZW编码、
JPEG编码
等
编码算法： 包括线性 编码、非 线性编码、 纠错编码 等
振动及其信号处理技术基础
振动信号处理的一般过程
机械结构或设备 数据存储 传感器 信号滤波 信号预处理 结构特征参数等 模数转换 频域分析
振动信号获取技术 特征信号的选择 测振传感器 传感器种类 传感器选择注意的问题：
直接测量所选择的特征信号 现场安装、维护方便 量程、灵敏度、频响范围等 对环境的要求、维护、校准 价格、寿命、可靠性等
T→ ∞ 0
均方根值是均方值的正算术根 均方根值是均方值的正算术根 ψx ，又称 有效值。 有效值。也通常表示信号所代表物理量的 能量。 能量。
统计特征参数： 统计特征参数：方差
σ = lim
2 x
T 1 T 0 T →∞
∫ [x(t) − µ ] dt
2 x
方差表示了随机数据的波动情况，就是变动范围的大小
T
式中T 是样本长度 τ 某一时间间隔
互相关函数是τ的函数， 它描写两组数据值之 间的依赖关系，某一τ Rxy (τ ) 值时 可理解为图形 y(t) 与将 x(t) 向左平移τ所 y(t 得图形 的相似＋τ ) 性的描述
互相关函数的应用 在噪声背景下提取有用信息 •对一个系统做击振实验,测得的信号往往含有 对一个系统做击振实验, 噪声干扰, 噪声干扰, 线性系统的频率保持性，只有和击 振频率相同的分量才是击振力引起的响应, 振频率相同的分量才是击振力引起的响应, 其 他分量均是噪声信号, 他分量均是噪声信号, 将激振信号和输出信号 进行互相关处理, 进行互相关处理, 可以得到由激振引起的响应 幅值和相位差，从而剔除噪声的影响。 计算频率响应函数 •通过输入、输出信号之间的互相关函数，可 求各频率下激励点到测量点之间的幅、相传输 特性
轴心位置分析
借助于2个相互垂直的电涡流位移传感器， 借助于2个相互垂直的电涡流位移传感器，安装在同一 个轴截面上，检测在2个相互垂直的方向上的直流间隙位移， 个轴截面上，检测在2个相互垂直的方向上的直流间隙位移， 个坐标值， 这 2个方向上的直流位移就是轴心位置处的 2个坐标值，由 此就确定了轴心相对于轴承座的位置。 此就确定了轴心相对于轴承座的位置。轴心位置是指转轴 在没有径向振动的情况下， 在没有径向振动的情况下，轴心相对于轴承中心的稳态位 通过轴心位置可以判断轴颈是否处于正常位置、 置。通过轴心位置可以判断轴颈是否处于正常位置、对中 情况好坏、轴承标高是否合适、轴瓦有否变形等情况， 情况好坏、轴承标高是否合适、轴瓦有否变形等情况，同 时，从一个时期的轴心位置变化趋势也可以观察出轴承的 磨损情况。 磨损情况。
振动测量技术-振动信号的频谱分析振动
一般来说，仪器设备的振动信号中既包含 有确定性的振动，又包含有随机振动，但对于 一个线性振动系统来说，振动信号可用谱分析 技术化作许多谐振动的叠加。因此简谐振动是 最基本也是最简单的振动。
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
5.1.2 振动测量系统
1.振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为
电磁式 激振器
交变电流通至电磁铁的激振线圈，产生周期性的 交变吸力，作为激振力
用于非接触激振，频率范围宽、 设备简单，振动波形差，激振 力难控制
电液式 激振器
用小型电动式激振器带动液压伺服油阀以控制油 缸，油缸驱动台面产生周期性正弦波振动
激振力大，频率较低，台面负 载大，易于自控和多台激振， 设备复杂
(2) 激振器 激振器是对试件施加某种预定要求的激
振力，使试件受到可控的、按预定要求振动 的装置。为了减少激振器质量对被测系统的 影响，应尽量使激振器体积小、重量轻。表 5.3列举了部分常用的激振器。
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
表5.3 部分常用的激振设备
名称
工作原理
适用范围及优缺点
永磁式电 动激振器
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
(3) 振动分析仪器
从拾振器检测到的振动信号和从激振点检测到的力信号 需经过适当的分析处理，以提取出各种有用的信息。目 前常见的振动分析仪器有测振仪、频率分析仪、FFT分 析仪和虚似频谱分析仪等。
1.测振仪 2.频率分析仪 3.FFT分析仪 4.虚拟频谱分析仪
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
2. 电测法振动测量系统
干扰
激振
系统
测振传感器
中间变换电 路
信号发生器 功放
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
5.1.2 振动测量系统
1.振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为
电磁式 激振器
交变电流通至电磁铁的激振线圈，产生周期性的 交变吸力，作为激振力
用于非接触激振，频率范围宽、 设备简单，振动波形差，激振 力难控制
电液式 激振器
用小型电动式激振器带动液压伺服油阀以控制油 缸，油缸驱动台面产生周期性正弦波振动
激振力大，频率较低，台面负 载大，易于自控和多台激振， 设备复杂
(2) 激振器 激振器是对试件施加某种预定要求的激
振力，使试件受到可控的、按预定要求振动 的装置。为了减少激振器质量对被测系统的 影响，应尽量使激振器体积小、重量轻。表 5.3列举了部分常用的激振器。
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
表5.3 部分常用的激振设备
名称
工作原理
适用范围及优缺点
永磁式电 动激振器
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
(3) 振动分析仪器
从拾振器检测到的振动信号和从激振点检测到的力信号 需经过适当的分析处理，以提取出各种有用的信息。目 前常见的振动分析仪器有测振仪、频率分析仪、FFT分 析仪和虚似频谱分析仪等。
1.测振仪 2.频率分析仪 3.FFT分析仪 4.虚拟频谱分析仪
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
2. 电测法振动测量系统
干扰
激振
系统
测振传感器
中间变换电 路
信号发生器 功放
振动光纤方案原理PPT课件
振动光纤方案原理
-
1
一、振动光纤原理
振动光纤原理，是当光纤传感器受到外界干扰影响时，光纤中传输光的 部分特性就会改变，通过配置特殊的感测设备，经过信号采集与分析。
-
2
二、振动光纤报警原理
当光纤传感器受到外界干扰影 响时，光纤中传输光的部分特 性就会改变，通过配置特殊的 感测设备，经过信号采集与分 析，就能检测光的特性（即衰 减、相位、波长、极化、模场 分布和传播时间）变化。光的 特性变化通过报警控制器的特 殊算法和分析处理，区分第三 方入侵行为与正常干扰，实现 报警及定位功能
-
3
三、系统结构：
光缆振动传感报警系统由监 控器、主控仪、传感器、传 感光缆和外部组件这五大部 分组成。其中，系统监控器、 主控仪位于监控室内，引导 光缆、传感光缆和外部组件 安装于室外 Nhomakorabea-
4
四、振动光纤安装方式
-
5
四、振动光纤安装方式
-
6
四、振动光纤安装方式
-
7
四、振动光纤安装方式
-
8
五、方案比较
高
高
较高
-
9
六、优势比较
➢ 真正三维立体空间防护 可探测三维立体空间目标的大小、距离、方位、移动速 度等
➢ 身份识别 测距，定位，身份识别
➢ 多用途 可根据需要扩展多种用途，如站区巡检系统，站场 第三方施工管理，移动布置成要地防护系统等；
➢ 抗干扰 不受高温、低温、强光、灰尘、雨、雪、雾、霜等自然气候影响，具有极 低的漏报率；
-
10
-
11
周界安防系统综合比较
类型
光纤方式 视频监控 红外对射 智能雷达
监控范围
-
1
一、振动光纤原理
振动光纤原理，是当光纤传感器受到外界干扰影响时，光纤中传输光的 部分特性就会改变，通过配置特殊的感测设备，经过信号采集与分析。
-
2
二、振动光纤报警原理
当光纤传感器受到外界干扰影 响时，光纤中传输光的部分特 性就会改变，通过配置特殊的 感测设备，经过信号采集与分 析，就能检测光的特性（即衰 减、相位、波长、极化、模场 分布和传播时间）变化。光的 特性变化通过报警控制器的特 殊算法和分析处理，区分第三 方入侵行为与正常干扰，实现 报警及定位功能
-
3
三、系统结构：
光缆振动传感报警系统由监 控器、主控仪、传感器、传 感光缆和外部组件这五大部 分组成。其中，系统监控器、 主控仪位于监控室内，引导 光缆、传感光缆和外部组件 安装于室外 Nhomakorabea-
4
四、振动光纤安装方式
-
5
四、振动光纤安装方式
-
6
四、振动光纤安装方式
-
7
四、振动光纤安装方式
-
8
五、方案比较
高
高
较高
-
9
六、优势比较
➢ 真正三维立体空间防护 可探测三维立体空间目标的大小、距离、方位、移动速 度等
➢ 身份识别 测距，定位，身份识别
➢ 多用途 可根据需要扩展多种用途，如站区巡检系统，站场 第三方施工管理，移动布置成要地防护系统等；
➢ 抗干扰 不受高温、低温、强光、灰尘、雨、雪、雾、霜等自然气候影响，具有极 低的漏报率；
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10
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周界安防系统综合比较
类型
光纤方式 视频监控 红外对射 智能雷达
监控范围
振动测试分析技术 ppt课件
形式：绝对、相对 定位:标记 环境：温度、湿度、方向等
ppt课件
36
§ 3.3振动测试方案
3 测试位置（监测点）
电涡流位移传感器测量轴振动的示意图
ppt课件
37
§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
ppt课件
38
§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
ppt课件
39
§ 3.3 振动测试方案
23ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装24ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装表31测量典型设备时振动传感器的安装法25ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪26ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪27ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪28ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪29ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪图39数据采集器的工作过程30ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪功能参数
表3-2 水电部汽轮机发电机组振动标准(轴承振幅允许值)
转速/rpm
标准/mm
优
良 合格
1500 3000
30
50
70
20
30
50
ppt课件
45
§ 3.2 振动测试方案
5 振动评定标准：
绝对法 （1）以轴承振动位移峰峰值作评定标准：
表3-3 机电部离心风机和压缩机振动标准
标准
转速 / (rmin1)
振动测试的基本参数：幅值、频率和相位
✓ 幅值 幅值是振动强度大小的标志，它可以用不同 的方法表示，如单峰值、有效值、峰—峰值等；
ppt课件
36
§ 3.3振动测试方案
3 测试位置（监测点）
电涡流位移传感器测量轴振动的示意图
ppt课件
37
§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
ppt课件
38
§ 3.3 振动测试方案
3 测试位置（监测点）
ppt课件
39
§ 3.3 振动测试方案
23ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装24ppt课件32振动测试的仪器设备传感器的安装表31测量典型设备时振动传感器的安装法25ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪26ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪27ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪28ppt课件32振动测试的仪器设备2数据采集器频谱分析仪29ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪图39数据采集器的工作过程30ppt课件32振动测试的仪器设备22数据采集器频谱分析仪功能参数
表3-2 水电部汽轮机发电机组振动标准(轴承振幅允许值)
转速/rpm
标准/mm
优
良 合格
1500 3000
30
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ppt课件
45
§ 3.2 振动测试方案
5 振动评定标准：
绝对法 （1）以轴承振动位移峰峰值作评定标准：
表3-3 机电部离心风机和压缩机振动标准
标准
转速 / (rmin1)
振动测试的基本参数：幅值、频率和相位
✓ 幅值 幅值是振动强度大小的标志，它可以用不同 的方法表示，如单峰值、有效值、峰—峰值等；
《随机振动分析基础》课件
提高解决实际问题的能力
本课程注重理论与实践相结合，通过案例分析和 实验操作，培养学生解决实际随机振动问题的能 力。
培养跨学科的思维方式
通过本课程的学习，培养学生具备跨学科的思维 方式，能够综合运用多学科知识进行复杂工程问 题的分析和解决。
02
随机振动概述
随机振动定义
随机振动定义
随机振动是指一种具有随机特性的振动，其参数（如振幅、频率、相位等）在 一定的统计规律下变化。
03
随机振动理论基础
概率论基础
概率
描述随机事件发生的可能性，通常用0到1之间的实数 表示。
随机变量
表示随机事件的数值结果，可以是离散的也可以是连 续的。
概率分布
描述随机变量取值的可能性，常见的概率分布有正态 分布、泊松分布等。
随机过程基础
01
02
03
随机过程
由随机变量构成的序列或 函数，每个随机变量表示 某一时刻的状态。
传统振动分析方法的局限性
传统的确定性振动分析方法难以处理随机振动问题，需要 引入概率统计方法进行深入研究。
学科交叉的重要性
随机振动分析涉及到多个学科领域，如概率论、统计学、 结构动力学等，需要跨学科的知识和思维方式。
课程目的
1 2 3
掌握随机振动的基本概念和原理
通过本课程的学习，使学生了解随机振动的基本 概念、原理和分析方法，为后续的工程应用和研 究打下基础。
功率谱密度法
功率谱密度法是一种基于频域分 析的方法，用于研究随机振动信
号的频率特性。
它通过对随机振动信号进行频谱 分析，提取出信号的功率谱密度 函数，从而描述随机振动信号在
不同频率范围内的能量分布。
功率谱密度法在随机振动分析中 具有广泛的应用，可以用于研究 结构的振动模态、地震工程等领
本课程注重理论与实践相结合，通过案例分析和 实验操作，培养学生解决实际随机振动问题的能 力。
培养跨学科的思维方式
通过本课程的学习，培养学生具备跨学科的思维 方式，能够综合运用多学科知识进行复杂工程问 题的分析和解决。
02
随机振动概述
随机振动定义
随机振动定义
随机振动是指一种具有随机特性的振动，其参数（如振幅、频率、相位等）在 一定的统计规律下变化。
03
随机振动理论基础
概率论基础
概率
描述随机事件发生的可能性，通常用0到1之间的实数 表示。
随机变量
表示随机事件的数值结果，可以是离散的也可以是连 续的。
概率分布
描述随机变量取值的可能性，常见的概率分布有正态 分布、泊松分布等。
随机过程基础
01
02
03
随机过程
由随机变量构成的序列或 函数，每个随机变量表示 某一时刻的状态。
传统振动分析方法的局限性
传统的确定性振动分析方法难以处理随机振动问题，需要 引入概率统计方法进行深入研究。
学科交叉的重要性
随机振动分析涉及到多个学科领域，如概率论、统计学、 结构动力学等，需要跨学科的知识和思维方式。
课程目的
1 2 3
掌握随机振动的基本概念和原理
通过本课程的学习，使学生了解随机振动的基本 概念、原理和分析方法，为后续的工程应用和研 究打下基础。
功率谱密度法
功率谱密度法是一种基于频域分 析的方法，用于研究随机振动信
号的频率特性。
它通过对随机振动信号进行频谱 分析，提取出信号的功率谱密度 函数，从而描述随机振动信号在
不同频率范围内的能量分布。
功率谱密度法在随机振动分析中 具有广泛的应用，可以用于研究 结构的振动模态、地震工程等领
《振动分析基础》课件
主动控制和被动控制的应用实例
主动控制应用实例
在桥梁、高层建筑等大型结构中，采用主动控制技术抑制地震、风等引起的振动；在精 密仪器中，采用主动控制技术抑制微小振动，提高测量精度。
被动控制应用实例
在汽车和航空器中，采用被动控制技术降低振动和噪音；在电子设备中，采用被动控制 技术吸收电磁干扰，提高设备性能。
REPORTING
振动分析的基本概念和原理
频率
单位时间内振动的次数。
阻尼
振动系统内部或外部阻力使振 幅逐渐减小的性质。
振幅
振动物体离开平衡位置的最大 距离。
周期
完成一次振动所需的时间。
共振
当策动力的频率与物体的固有 频率相等时，振幅急剧增大的 现象。
PART 02
振动分析的基本理论
单自由度系统的振动分析
自由振动分析
环境工程中的振动分析应用
总结词
环境保护、噪声控制
详细描述
在环境工程中，振动分析被应用于环境保护和噪声控制等领域。通过分析环境中的振动信号，工程师可以了解噪 声的来源和传播途径，制定有效的噪声控制措施，从而改善环境质量，保护人们的健康和生活质量。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
PART 05
振动分析的工程应用
机械工程中的振动分析应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
广泛应用、提高效率和性能
在机械工程中，振动分析被广泛应用于各种设备和机器的 设计、优化和故障诊断。通过分析振动数据，工程师可以 了解设备的运行状态，预测潜在的故障，从而提高设备的 效率和性能，延长使用寿命。
航空航天工程中的振动分析应用
振动信号的处理和分析
机械故障类型： 轴承故障、齿轮 故障、转子不平 衡等
振动信号处理技 术：信号采集、 信号预处理、特 征提取、模式识 别等
地震信号分析
01
02
03
04
地震信号的特点： 频率范围广、信 号强度低、噪声 干扰大
地震信号处理的 方法：滤波、降 噪、特征提取、 模式识别等
地震信号分析的 应用：地震预警、 地震监测、地震 灾害评估等
连续小波变换（CWT）：将信 号分解成一系列小波基的线性 组合，得到信号的时频分布。
离散小波变换（DWT）：将信 号分解成一系列离散小波基的 线性组合，得到信号的时频分 布。
希尔伯特-黄变换（HHT）：将 信号分解成一系列瞬时频率和 瞬时相位的组合，得到信号的 时频分布。
经验模态分解（EMD）：将信 号分解成一系列固有模态函数 （IMF）的线性组合，得到信 号的时频分布。
故障类型识别算法
基于时域特征的识别算法
基于深度学习的识别算法
基于频域特征的识别算法
基于模式识别的识别算法
基于时频域特征的识别算法
基于数据融合的识别算法
0 1
振动信号的采集：使用加速度 计、陀螺仪等传感器进行数据 采集
0 4
模式识别：使用机器学习算法 对振动信号进行分类和识别
实例分析
0 2
信号预处理：对采集到的数据 进行滤波、降噪等处理
数据存储：将采集 到的信号存储到计 算机或存储设备中
采集过程中的影响因素
01
传感器的选择：根据信号类型和频率选择合适的传 感器
02
采样频率：采样频率应满足信号频率的两倍以上
03
采样精度：根据信号精度要求选择合适的采样精度
04
抗干扰能力：采集过程中需要考虑电磁干扰、机械 振动等干扰因素
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第一部分 频域信号处理
1.1 傅里叶级数 频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变
换为频域信号X(f)。
周期信号的频谱分析
傅立叶级数——周期信号分析的理论基础——任何 周期信号都可以利用傅里叶级数展开成多个乃至无穷 多个不同频率的谐波信号的线性叠加。
Dirichlet条件（在一个周期内满足） ——函数或者为连续的，或者具有有限个第一类间断
频谱图
工程上习惯将频域描述用图形方式表示。 ——以ω为横坐标，bn、an (或cn的实部或虚
部）为纵坐标画图，称为实频－虚频谱图； ——以ω为横坐标，An、(或|cn|、)为纵坐标
画图，则称为幅值－相位谱； ——以ω为横坐标，为纵坐标画图，则称为功 率谱
频谱图例
【例1】求如图示周期性方波的频谱，其在一个 周期内可表达为
频率图例如：振动信号波形和频谱
信号的时频域描述
描述信号在不同时间和频率的能量密度或强度，是 非平稳随机信号分析的有效工具。
可以同时反映其时间和频率信息，常用于图像处理、 语音处理、医学、故障诊断等信号分析中。
典型的时频分析方法有：小波变换、短时傅立叶变换 等。
信号的各种描述方法提供了从不同角度观察和分析信 号的手段，可以通过一定的数学关系相互转换。
傅里叶级数的复指数函数表达形式： 欧拉公式
傅里叶级数的复指数函数表达形式：
傅立叶级数的复指数函数表达式表明：
周期信号x(t) 可分解成无穷多个指数分量之 和；而且傅立叶系数Cn完全由原信号x(t) 确 定，因此包含原信号x(t)的全部信息。
Cn称为 x(t) 的复振幅，Cn是关于nw 0 t 的 复变函。它的模和相角表示n次谐波的幅值和 相位信息
振动信号处理
徐敏强 2012.3
课程主要内容
0. 信号的分类与描述 一、离散傅立叶变换与频谱分析 二、细化选带频谱分析、功率谱及其应用 三、包络分析及其应用 四、短时傅利叶变换 五、Wigner-Ville 分布及其应用 六、小波变换及其应用 七、Hilbert-Huang 变换及其应用 八、时间序列分析
1）周期信号：按一定时间间隔重复出现的信 号x(t)=x(t+nT)
2）非周期信号：不会重复出现的信号
准周期信号:由多个周期信号合成，但各信号周期没有最小公倍数。 如：x(t) = sin(t)+sin(√2.t)
3)随机信号：不能用数学式描述，其幅值、相 位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机 过程。
振动信号分类
随机振动是一种非确定性振动，它只服从一定的 统计规律性。可分为平稳随机振动和非平稳随 机振动。平稳随机振动又包括各态历经的平稳 随机振动和非各态历经的平稳随机振动。
一般来说，仪器设备的振动信号中既包含有确定 性的振动，又包含有随机振动，但对于一个线 性振动系统来说，振动信号可用谱分析技术化 作许多谐振动的叠加。因此简谐振动是最基本 也是最简单的振动
点； ——函数的极值点有限； ——函数是绝对可积的；
傅里叶级数的三角函数表达形式：
傅立叶级数的三角函数表达式表明：
——周期信号可以用一个常值分量a0和无限多 个谐波分量之和表示；
——A1cos(ω0t-ϕ1)为一次谐波分量（或称基 波），基波的频率与信号的频率相同，高次谐 波的频率为基频的整倍数。
波形图：时间为横坐标的幅值变化图，可计算信号的 均值、均方值、方差等统计参数。
信号的频域描述
应用傅里叶变换，对信号进行变换（分解），以频率
为独立变量，建立信号幅值、相位与频率的关系 频谱图：以频率为横坐标的幅值、相位变化图幅值
谱： 幅值—频率图功率谱：功率—频率图相位谱：相位—
解：由图可知，该信号为奇函数，因此a0＝0，an＝0
周期性方波可写成
周期信号频谱的特点
离散性：周期信号的频谱是离散谱； 谐波性：每个谱线只出现在基波频率的整数倍
上，基波频率是诸分量频率的公约数； 收敛性：一般周期信号展开成傅立叶级数后，
在频域上是无限的，但从总体上看，其谐波幅 值随谐波次数的增高而减小。因此，在频谱分 析中没有必要取次数过高的谐波分量。
教学目的
了解各种信号处理方法的特点 能够根据实际情况正确使用信号处理方法
一、信号的分类及描述
信号: 定义为一个或多个独立变量的函数, 该 函数含有物理系统的信息或表示物理系统状态 或行为
信号表示：数学解析式、图形 信息: 表示对一个物理系统状态或特性的描述。
振动信号分类
机械振动
确定性 的的
周期的
非周期 的
随机的
平稳的
非平稳 的
简谐振 动
复杂周期 振动
准周期 振动
瞬态和冲 击
各态历经 非各态历
的
经
振动信号分类
振动信号按时间历程的分类如图所示，即将振动 分为确定性振动和随机振动两大类。 确定性振动可分为周期性振动和非周期性振动。周期性
振动包括简谐振动和复杂周期振动。 非周期性振动包括准周期振动和瞬态振动。 。
1.2离散富里叶变换
1。信号的离散化 取样： 将连续信号变成离散信号有各种取样方法，其
中最常用的是等间隔周期取样，即每隔固定时
间T取一个信号值，如图2-1所示。其中T称为 取样周期，T的倒数称为取样频率或取样率。
记为
fS=1/T
前置预 滤波器
PrF
x(n)
y(n)
A/D 变换器
数字信号 处理器
D/A 变换器
ADC
P
DAC
模拟 滤波器
PoF
常用序列
(1)
单位取样序列的定义为：
(n)
1 0
n0 n0
其图形如图所示。
(2)
单位阶跃序列的定义为：
U
n
1 0
n0 n0
其图形如图所示。
(3)
矩形序列的定义为
连续时间信号与离散时间信号
1) 连续时间信号:在所有时间点上有定义,幅值可连续或 离散（模拟信号、量化信号）
2）离散时间信号：在若干时间点上有定义,幅值可连续 或离散（采样信号、数字信号）
信号的描述
信号的时域描述：
以时间为独立变量，描述信号随时间的变化特征， 反映信号幅值随时间变化的关系