振动信号分析方法共54页

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AHAI6256型振动分析仪使用说明书

该仪器可广泛应用在环境保护、劳动卫生、科研教学、工业企业、计量检测等领域，完成环境振动测量、机器设备的振动分析等应用上。
2 主要特点
大于 110 dB 的超大级线性范围，1 档大量程，无需切换；多分析功能、记录、录音同步启动；彩屏显示器，分辨率 240×320，阳光下可读，显示内容丰富，亮度可自动调节；具有电池和外接电源自动切换功能；低功耗，续航时间长； RS232/485 可切换通信接口；内嵌蓝牙模块，实现无线打印和手机 app 通信（选配）；大容量存贮：最大支持 32 GB SD 卡（选配）。
手传振动测量 Vwhi、VwheqT、Vwheq4h、Vwheq8h
Max、Min、Leq,T、5 个 Ln(n 可以从 1 到 99 低频 1/3 OCT 分析之间设定)、30 个中心频率点、AP、SD、5
振动 1/3 OCT 分析
个合成频率计权（wz、wx、wm、wk、wu） Max、Min、Leq,T、30 个中心频率点、acc、 vel、disp
1
AHAI6256 型振动分析仪使用说明书
3 主要技术性能
1) 符合标准： —— GB/T 23716—2009 人体对振动的响应测量仪器（ISO 8041：2005 , IDT）； —— GB/T 3241—2010 电声学倍频程和分数倍频程滤波器（IEC 61260：1995, MOD）； —— GB/T 10071—1988 城市区域环境振动测量方法； —— GB/T 13441.1—2007 机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第 1 部分：一般要求（ISO 2631-1:1997 , IDT）； —— GB/T 13441.2—2008 机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第 2 部分：建筑物内的振动（1 Hz～80 Hz）（ISO 2631-2:2003, IDT）； —— GB/T 14790.1—2009 机械振动人体暴露于手传振动的测量与评价第 1 部分：一要求（ISO 5349-1:2001, IDT）； —— GB/T 14790.2—2014 机械振动人体暴露于手传振动的测量与评价第 1 部分：工作场所测量实用指南（ISO 5349-1:2001, IDT）； —— GB/T 50355-2005 住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准； —— JGJ/T 170-2009 城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准； —— 其他相关标准等；

两种传递路径不同振动信号的特征分析

两种传递路径不同振动信号的特征分析牛雪梅;李敏;熊晓燕【摘要】In gear fault diagnosis, box vibration acceleration signal pass many transmission link and there is nonlinear cross couple of signals, the torsional vibration signals measured from transmission axle is studied to carry out fault diagnosis. The btspectrum characteristics of vibration signals obtained Through two different kinds of transfer paths are compared. Frequency components of box vibration acceleration signal are complex, while torsional vibration signal transfer links are less, transfer path is direct, thus interference factors are reduced , and frequency components of the signal are simpler. ' Through spectrum analysis, fault feature can be clearly extracted, which is helpful for accurate fault diagnose.%针对齿轮故障诊断中使用的齿轮箱箱体振动加速度信号的传递环节多,信号存在非线性交叉耦合的情况,研究了使用从传动轴端测取的扭转振动信号进行诊断的方法.对比了这两种传递路径不同振动信号的双谱特征,箱体振动加速度信号的传递路径复杂,导致其频率成分复杂；而扭转振动信号的传递环节少,获取信号的路径直接,干扰因素减少,信号频率成分比较单纯,利用通常使用的谱分析,故障特征就可以清晰地提取出来,利于齿轮故障的准确判断.【期刊名称】《中北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)003【总页数】4页(P336-339)【关键词】传递路径;振动加速度信号;扭转振动信号;特征分析【作者】牛雪梅;李敏;熊晓燕【作者单位】太原科技大学电子信息工程学院,山西太原030024;太原理工大学机械电子工程研究所,山西太原030024;太原理工大学机械电子工程研究所,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TP277;TH1650 引言在齿轮故障诊断中,齿轮箱箱体的振动加速度信号是使用最广泛的一种振动信号,已有大量文献研究对其进行各种分析和处理来提取故障特征,在很多情况下也是有效的[1-3].但若齿轮箱内部的传递环节较多时,各种因素会使系统的非线性特征明显,在箱体测得的振动信号是各种信号的交叉耦合,给特征提取带来困难,或者造成故障误判.若从轴端测取扭转振动信号,传递环节少,传递路径简单直接,干扰因素减少,信号比较单纯,经过简单的处理,故障特征就可以清晰地提取出来,利于故障的准确判断.根据实际对象或工业现场的条件,扭振信号的测取可以采取两种方式,一种由高精度编码器信号经变换处理得到[4],另一种使用定子电流信号解调而来.1 扭振信号的获取扭转振动是旋转机械中的一种重要的振动形式,传动轴及与其有关联的部件的损伤或故障的信息都可以反映在扭振信号中,并且由于其未经过复杂的传递路径,因而更容易提取出准确的故障特征.有如下两种方法可以比较有效地获取扭转振动的信号:1)在轴端安装高精度增量型光电编码器.这种编码器可以产生几千甚至几万个脉冲,其角度分辨率很高,可以感测到幅度(角度)较小的扭转振动,再经过频率-电压转换电路,就能获得扭转振动信号;也可以将编码器输出的信号经过希尔伯特变换而获取扭振信号.有些工业现场的旋转机械就安装有测量转速的编码器,经过适当的改造,可在工业现场方便地测得扭振信号.2)使用电流传感器提取电机的电流信号,再经过解调分析来得到轴的扭振信号.2 两种传递路径不同的振动信号的双谱特征齿轮箱在许多机械系统中都是重要的组成部分,其主要作用是传递动力和改变转速.它的结构形式也多种多样.一般来说,齿轮上的振动激励到箱体上安装的振动加速度计的传递路径是:齿轮→轴→轴承→齿轮箱箱体→加速度计.在这个传递过程中,由于结构本身存在的非线性因素(如间隙、磨损及非线性刚度等)以及传递过程中混入的其它噪声,会使测得的信号非线性程度加强,给诊断带来困难.而直接从轴端测得的扭转振动信号,传递路径简单,非线性因素和干扰噪声减少,利于后续的诊断.本文使用高阶谱分析对两种传递路径得到的振动信号进行了研究.这里把传递路径作为系统考虑.对于非线性系统,当谐波信号作用于它时,系统的输出信号既包含输入信号原有的频率成分,又会由于非线性耦合而出现新的频率成分.高阶谱可以识别出非线性相位耦合的情况.这里,高阶谱所检测和描述的信号是指随机激励非线性系统得到的响应信号.设二次非线性系统的输入信号系统的响应信号式中:X为非零常数.信号 z(k)含有余弦项(λ1,h1),(λ2,h2),(2 λ1,2 h1),(2 λ2,2 h2),(λ1- λ2,h1-h2),(λ1+ λ2,h1+h2).响应信号中不但含有激励信号的频率成分,同时也出现了新的频率成分,它等于激励信号某两个频率成分的和(或差),同时其相位也等于两个相位的和(或差),这种现象就称为二次相位耦合.功率谱是不含有相位信息的,故其无法检测二次相位耦合,而双谱(三阶累积量)就能检测及表征二次相位耦合的情况[5-15].齿轮箱-电机实验台如图 1所示,由电机,单级传动齿轮箱,加载装置,振动加速度计和扭转振动测量装置组成.当齿轮箱中的齿轮、轴和轴承均无故障时,对上述两种传递路径不同的振动信号进行双谱分析.由图 2可以看出,在箱体上测得的振动加速度信号已出现了非线性相位耦合现象,若齿轮箱中的零部件再出现故障时,信号的非线性情况会更加严重;若故障很轻微时,故障特征提取就变得较困难,有时也会出现误判的情况.扭振信号没有经过复杂的传递路径,由于传递路径的因素导致的非线性就不严重,当出现轻微故障时,简单的信号处理就能提取出明显的特征.图 3为扭振信号的双谱图,在 6个对称区域的某个区域中,频率成分简单,没有二次相位耦合现象.图1 齿轮箱-电机实验台Fig.1 Test-bed of gearbox-motor图2 箱体振动加速度信号的双谱图Fig.2 Bispectrum of box acceleration sig nal图3 扭振信号的双谱图Fig.3 Bispectrum of to rsional vibration signal3 故障特征提取从上面的分析可以看出,当齿轮传动系统中的零部件有故障或损伤时,箱体振动加速度信号的频率成分就比扭振信号的频率成分复杂的多.当齿轮上存在点蚀、裂纹等故障时,其接触刚度随之发生变化,这会造成扭转刚度的瞬时改变,这种变化会反映在扭振信号中.对于上述齿轮箱-电机实验台,经过理论计算,传动轴的转动频率为 3.4 Hz,齿轮的啮合频率为 100.4 Hz.这个特征也可以从扭振信号的频谱图中非常明显地体现出来,如图 4所示.当发生故障时,齿轮啮合而产生的信号被上述故障信号调制,在频谱图上就表现为在啮合频率及其各次谐频的两侧出现间隔均匀的边频带.图 5为点蚀齿轮扭振信号的频谱图.从图 5中可以明显地得到点蚀齿轮的信号特征:在 3.4 Hz处有一突出谱线,在 100.1 Hz处也有一突出谱线,在其两边,存在以 3.4 Hz为间隔的均匀明显的边频带,这与理论计算是基本吻合的.图4 提取的无损伤齿轮的扭振信号的频谱图Fig.4 Torsional vibration sig nal spectrum of undamag ed gear图5 提取的点蚀齿轮的扭振信号的频谱图Fig.5 Torsional vibration signal spectrum of pitting gear对箱体振动加速度信号施以与扭振信号相同的处理,其故障特征就远没有扭振信号的特征明显,如图 6所示.图6 提取的点蚀齿轮的振动加速度信号的频谱图Fig.6 Vibration acceleration signal spectrum of pitting gear4 结论当齿轮箱中的齿轮、轴和轴承均无故障时,对箱体振动加速度信号和传动轴端测取扭振信号这两种传递路径不同的振动信号进行双谱分析.振动加速度信号频率成分较复杂,出现了非线性相位耦合的现象.若齿轮箱中的零部件在出现故障时,信号的非线性情况会更加严重;若故障很轻微时,故障特征提取就变得较困难,有时也会出现误判的情况.扭振信号没有经过复杂的传递路径,由于传递路径的因素导致的非线性就不严重,双谱图中没有二次相位耦合的现象.当出现轻微故障时,谱分析就能提取出明显的特征.参考文献:[1]EndoH,Randall R B,Gosselin C. Differential diagnosis of spall vs.cracks inthe gear tooth fillet region: experimentalvalidation[J]. Mechanical Systems and Signal Processing,2009,23(3):563.[2]王楠,陈长征 ,孙长城,等.基于应力波与小波分析的低速滚动轴承故障诊断研究 [J].振动工程学报,2007,20(3):280-284.Wang Nan,Chen Changzheng,Sun Changcheng,et al. Studyon fault diagnosis of low-speed rolling bearing using stress waves and wavelet analysis[J].Journal of Vibration Engineering,2007,20(3):280-284.(in Chinese)[3]程发斌,汤宝平,刘文艺.一种抑制维格纳分布交叉项的方法及在故障诊断中应用[J].中国机械工程,2008,19(14):1727-1731.Chen Fabin,Tang Baoping,Liu Wenyi.Method to suppress cross-terms of wigner-ville distribution and its application in fault diagnosis[J].China MechanicalEngineering,2008,19(14):1727-1731.(in Chinese)[4]熊晓燕.高分辨率扭振测量方法及其应用[J].振动、测试与诊断,2003,23(1):41-43.Xiong Xiaoyan.High resolution torsional vibration measurement and its applications[J]. Journal of Vibration Measurement&Diagnosis,2003,23(1):41-43.(in Chinese)[5]张贤达.现代信号处理 [M].北京:北京大学出版社,2002.[6]陈仲生.基于 M ATLAB 7.0的统计信息处理 [M].长沙:湖南科学技术出版社,2005.[7]Proakis J G.统计信号处理算法 [M].汤俊译.北京:清华大学出版社,2006.[8]苏文斌,史维祥,温熙森.故障诊断中非线性耦合特征提取(一)[J].机械研究与应用,1998,11(2):12.Su Wenbin,Shi Weixiang,Wen Xisen.Nonlinear coupling signature extracting in fault diagnosis(one)[J].Mechanical Research& Application,1998,11(2):12.(in Chinese)[9]李学军,蒋玲丽,杨大栋.基于双谱分布区域的齿轮聚类分析与故障诊断 [J].振动工程学报,2011,24(3):304-308.Li Xuejun, Jiang Lingli,Yang Dadong. Cluster analysis and faultdiagnosis forgearbased on bispectrum distribution[J]. Journal of Vibration Engineering,2011,24(3):304-308.(in Chinese)[10]李凌均,韩捷,李朋勇.矢双谱分析及其在机械故障诊断中的应用 [J].机械工程学报,2011,47(17):50-54.Li Lingjun, Han Jie, Li Pengyong. Vectorbispectrum analysis and its application in machinery fault diagnosis [J]. Journal of Mechanical Engineering,2011,47(17):50-54.(in Chinese)[11]苏文斌,史维祥,温熙森.故障诊断中非线性耦合特征综合优化 [J].机械应用与研究,1998,11(3):10-12.Sun Wenbin, Shi Weixiang, Wen prehensive optimization of nonlinearcoupling signature extracting in fault diagnosis [J].Mechanical Research& Application,1998,11(3):10-12.(in Chinese) [12]马瑞,陈予恕.含裂纹故障齿轮的非线性动力学研究[J].机械工程学报,2011,47(21):84-90.Ma Rui,Chen Yushu.Nonlinear dynamic researcher on gear system with cracked failure[J].Journal of Mechanical Engineering,2011,47(21):84-90.(in Chinese)[13]张青峰,唐立伟,郑海起.基于非线性动力学模型的齿根裂纹故障分析 [J].机械传动,2010,34(11):58-65.Zhang Qingfeng, Tang Liwei, Zheng Haiqi.Nonlinear dynamics fault model analysis on gear tooth crack[J].Journal of Mechanical Transmission,2010,34(11):58-65.(in Chinese)[14]李辉,郑海起,唐立伟.基于双谱的齿轮箱升降速过程故障诊断研究 [J].中国机械工程,2006,17(16):1665-1668.Li Hui,Zheng Haiqi,Tang Liwei.Study on order bispectrum to fault diagnosis of gearbox during runup[J].Chinese Mechanical Engineering,2006,17(16):1665-1668.(in Chinese)[15]张园,李力,邹隽.基于双谱的滚动轴承非线性耦合特征提取与故障分类 [J].轴承,2008(7):37-42.Zhang Yuan,Li Li,Zou Jun.Non-linear coupling characteristics extraction and classification for rolling based on bispectrum[J].Bearing,2008(7):37-42.(in Chinese)。

EMD信号分析方法端点效应分析

西南交通大学本科毕业设计（论文）EMD信号分析方法端点效应分析年级:2005级学号:20051198姓名:郭云喜专业:测控技术与仪器指导老师:宁静2009年6月西南交通大学本科生毕业设计（论文）第I页院系机械工程学院专业测控技术与仪器年级 2005级姓名郭云喜题目 EMD信号分析方法端点效应分析指导教师评语指导教师 (签章)评阅人评语评阅人 (签章) 成绩答辩委员会主任 (签章)年月日毕业设计（论文）任务书班级测控二班学生姓名郭云喜学号20051198发题日期：2009年4月27日完成日期：6月15日题目 EMD信号分析方法端点效应分析1、本论文的目的、意义经验模态分解（EMD）是一种新的信号分析方法，运用EMD方法对信号进行分析，把复杂的信号分解成若干个IMF分量之和。

使用BP 神经网络对信号进行训练、延拓，以抑制端点效应对信号EMD分解的影响，然后同样进行EMD分析，再同之前未经过训练、延拓的信号进行对比，以验证BP神经网络延拓对抑制端点效应的可行性和有效性。

2、学生应完成的任务（1）查阅资料了解希尔伯特黄变换以及EMD方法。

（2）熟悉MATLAB编程语言，能使用它进行信号分析。

（3）选择信号处理方案，了解神经网络。

（4）用选择的方案编程，对信号进行相关的分析处理。

3、论文各部分内容及时间分配：（共 12 周）第一部分查阅希尔伯特黄变换和EMD方法的相关资料，从总体上了解毕业设计的主要要求。

（2周）第二部分熟悉需要用到的相关软件的使用。

（3周）第三部分编写和调试设计中的各种程序。

（4周）第四部分针对毕业设计系统里面的出现问题进行修改和完成毕业论文的撰写。

（2周）评阅及答辩毕业论文答辩和论文的后续修改。

（1周）指导教师：宁静 2009年 4月 27日审批人：年月日经验模态分解(EMD)是一种新的处理非线性、非平稳的数据分析方法，在应用经验模态分解（EMD）处理数据的时候，端点效应成为影响该方法精度的主要因素，即在“筛分”的过程中上下包络在数据序列的两端会出现发散现象。

基于振动法的变压器在线故障诊断的研究

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变压器的振动是通过两条路径传递给箱体的，一条是通过铁心垫脚传至油箱；另一条是通过绝缘油传至油箱。这样，
振动信号。
１时频域特征分析．我们利用自行开发的监测系统采集到的正常运行的变压器振动信号如图１，可以看出监测的信号中混有噪声，经去噪后的波形如图２。我们对数据中含５０（００时间为００．５秒）点的一段数据进行分析，本文选用Ｄ４小波进行９层的正交离散小波变换，ｂ
胶贴面，最后粉面。３对窗台下出现的外墙细缝，采用透明无色防水涂料沿．缝喷两遍，可有效抵御开裂，防止渗水效果好。
（）按要求在顶层端开问内外墙门、窗洞两侧加插筋构４
造柱改为顶层端头单元门、窗洞两侧均设插筋构造柱，插筋
（）裂缝的处治方法四
对己出现的各类裂缝在分析原因的基础上，针对裂缝形成的形状和特征，分别采用不同的修补方法进行。１对大于ｌｍ宽的斜向阶梯缝，用膨胀水泥掺石棉绒嵌．ｍ
缝修补。具体操作是沿裂缝凿剔约３ｍ０ｍ宽、５０ｍ１￣２深的缝，ｍ清扫干净缝内后嵌入石棉绒水泥浆，养护后刮糙抹面。２对小于ｌｍ宽的余缝和水平缝，用白胶布贴补处理。．ｍ先将墙面沿缝清至刮糙层，刷粘结剂，用石膏水泥嵌缝，白

复线隧道爆破振动信号的HHT分析

垂直方向的爆破振动速度居中∞ 。本次测试得到的与隧道掘进方向垂直的振动分量如图２示。所
的爆破振动信号进行分析，号采集测试仪器选用信
ＵＢ一０６破振动智能检测仪及配套的水平、ＯＸ５１爆垂直速度传感器，一测点测试３分量，１每个即个垂直分量和２个水平分量。为了准确评价爆破作业对已有隧道产生的影响，已有隧道每间隔６ｍ处布置在０
ａｉｍｎｄｆｅｅｔｆｅｅｃｅｉｓｗａｔｄｉｄｆｏｔｓｅｔｏｈｅｉｓａａｏｕｓｅｒｙ．Ｓｔｏｄｐｎｓｉｉｆｒｎｒｑｕｎｙｓｒｅｓｓｕｅｒｍｈｅａｐｃｆｔｎｔｎｔｎｅｎｅｇｒｎｇａａ —
ｃｐｏｎｔｎｄｔｅｎｖｌｐｅｕｖｔｗａｔｉｅｏｍｎｅ，ａｈｅｅｏｃｒｅｏｆｉｓｏｂａｎｄ，ｔｎｔｃｕａｌｙｔｍｅｗａｔｄｕｒｎｇｄｌｙｈｅｈｅａｔｌｄｅａｉｓｇｏｉｅａ
ｓｇｎｌｗａｓｃｒｉｄｏｕｉａａｒｅｔｂｙＥＭＤ，ｔｎｔｉｂｅｔｅｒｙｓｃｒｍａｂｔｉｄ，ｔｎｒｕｔｏｅｈｈｅｈｅＨｌｒｎｅｇｐｅｔｕｗｓｏａｎｅｈｅｅｅｇｙｆｎｃｉｎｍｃ —
信号处理中的叮行性。首先采用经验模态分解（ＥＭＤ提取爆破振动信号的固有模态函数（ＭＦ分量，）Ｉ）对主成分分量作Ｈｉｅｔ换，取其包络曲线，到实际延时爆破中的延时时间。再对原始信号经ｌｒ变ｂ提得ＥＭＤ得到的ＩＭＦ分量进行Ｈｉｅｔ换，到信号的Ｈｉｅｔ量谱，ｌｒ变ｂ得ｌｒ能ｂ并从瞬时能量的角度研究了爆破振动不同频率的能量作用机理。从而验证了ＨＨＴ方法的自适应强和高效性在爆破振动信号分析中的

振动分析仪的使用方法

说明CoCo-80X是CI公司的新一代手持式数据记录仪，动态信号分析仪和振动数据采集器。

适用于石化，造纸，钢铁等金属，汽车，航空，航天，电子，军事等行业。

这些行业不但需要对数据进行实时处理，还需要对数据进行快速、简便和准确的记录。

CoCo-80X是是一款完美的机器状态监测仪器，同时也是一款坚固，轻便，电池供电的手持系统，它具有优良的性能和测量精度。

直观的用户界面专为易于操作而设计，同时还提供各种各样的分析功能。

基于CoCo-80的成功，新的CoCo-80X具有更快的运行速度、更大的显示屏幕和更多的连接选项。

一个功能更强大的处理器可以实时释放DSP资源，实现更快，更可靠和更复杂的处理。

这款手持式数据采集仪还配备了具有多点触控的7.0英寸彩色液晶显示屏和物理键盘，USB 2.0端口，100Base-T以太网端口，802.11 b/g/n Wi-Fi连接，SD卡接口，HDMI接口，CANbus串行端口，立体声耳机和麦克风插孔以及GPS连接。

用户可以通过多种网络连接方式将CoCo-80X连接到个人PC，以完成文件下载、远程操作控制和软件升级的操作。

CoCo-80X配备了8个输入通道。

嵌入式固件包含一个产品密钥，该密钥可扩展通道数。

这意味着最初作为4通道CoCo-80X购买的设备可以通过购买升级程序升级到8通道。

每个模拟输入由两个24位的A/D转换器和一个实现美国专利号7,302,354 B2的双AD采样技术的DSP提供服务，以实现超过150 dBFS的动态范围(同时测量小至6μV和大至±20 V的信号)。

测量的原始时域波形以32位单精度浮点格式(IEEE 754-2008)存储，所有后续的信号处理都是使用浮点运算进行。

提供了从0.48 Hz到102.4 kHz共54种采样率，具有优于150 dB的无混叠数据，每通道配置有超过160 dB/Octave抗混叠滤波器，有效分析频率可达45KHz。

八个通道的振幅匹配在0.1 dB以内，相位匹配在0.1°@1KHz以内。

振动分析原理

振动分析原理振动分析是一种通过观察和分析物体振动的特性来了解其结构和性能的工程技术手段。

振动分析原理是基于物体在受到外力作用时产生的振动现象，通过对振动信号的采集、处理和分析，可以得到物体的结构特性、动力特性和损伤状态等重要信息，对于工程结构的设计、运行和维护具有重要的意义。

首先，振动分析原理是基于振动信号的采集。

在进行振动分析时，需要通过加速度传感器、速度传感器或位移传感器等设备来采集物体振动的信号。

这些传感器可以将物体振动产生的信号转化为电信号，并传输给数据采集系统进行记录和存储。

其次，振动分析原理是基于振动信号的处理。

采集到的振动信号往往包含大量的干扰信息，需要经过滤波、去噪等信号处理技术，将所需的振动信号提取出来。

同时，还需要对信号进行时域分析、频域分析、阶次分析等处理，得到物体振动的频率、幅值、相位等重要参数。

然后，振动分析原理是基于振动信号的分析。

经过信号处理后，得到了物体振动的相关参数，可以通过模态分析、频谱分析、阶次分析等方法，对物体的结构特性、动力特性进行分析和诊断。

通过对振动信号的分析，可以得到物体的固有频率、振型、阻尼比等重要信息，为进一步的结构优化和故障诊断提供依据。

最后，振动分析原理是基于振动信号的应用。

通过振动分析，可以对工程结构的设计和改进提供参考依据，对设备的运行状态进行监测和评估，对结构的损伤和故障进行诊断和预测。

同时，振动分析还可以应用于航空航天、汽车工程、机械制造、建筑结构等领域，为工程技术的发展和进步提供支持。

总之，振动分析原理是一种基于振动信号的采集、处理、分析和应用的工程技术手段，通过对物体振动特性的研究，可以为工程结构的设计、运行和维护提供重要的信息和支持。

振动分析在工程领域具有广泛的应用前景，对于提高工程结构的安全性、可靠性和性能具有重要的意义。

振动分析仪的工作原理

振动分析仪的工作原理
振动分析仪是一种用于测量和分析振动的设备，其工作原理涉及到振动传感器、信号处理和分析系统。

以下是一般振动分析仪的可能工作原理：
1.振动传感器：振动分析仪通常搭载振动传感器，这可以是加速度传感器、速度传感器或位移传感器。

传感器负责感知物体或系统的振动，并将振动转换为相应的电信号。

2.信号调理：传感器输出的电信号可能需要进行信号调理，包括放大、滤波等操作，以确保信号的质量和适用性。

3.模数转换：信号通常是模拟信号，而振动分析仪中的模数转换器将模拟信号转换为数字信号，以便进行数字信号处理和分析。

4.频谱分析：数字信号通过频谱分析，将振动信号在频域上进行分解，得到频率成分的信息。

这有助于确定振动的频率分布，识别振动的主要频率和频率分量。

5.数据采集和处理：振动分析仪采集振动信号的数据，并通过内部的数据处理系统进行处理。

这可能包括对振动信号的滤波、平均化和其他数字信号处理技术。

6.结果显示：处理后的数据结果可以在振动分析仪的显示屏上显示，以直观地展示振动的特征。

这可能包括频谱图、波形图等。

7.数据存储和导出：振动分析仪通常具有数据存储功能，允许用户保存振动数据以备将来参考。

此外，设备可能提供数据导出接口，以便将数据传输到计算机或其他设备进行进一步分析。

8.报警功能：一些振动分析仪具有报警功能，可以根据预设的阈值或条件触发报警，提醒用户关注异常振动情况。

需要注意的是，不同型号和品牌的振动分析仪可能采用不同的传感器类型、信号处理算法和分析技术，因此具体的工作原理可能有所不同。

在使用振动分析仪时，应仔细阅读设备的说明书以了解其工作原理和正确操作方式。

振动力学的60对概念

振动力学的60对概念1 广义坐标与自由度广义坐标：能够完全确定系统在运动过程中的某一瞬时在空间所处的几何位置与形状的独立参变量。

自由度：系统独立坐标的数目。

2 线性振动与非线性振动根据系统运动微分方程的性质划分，微分方程中只包含位移、速度的一次方项称为线型振动，如果还包含位移、速度的二阶或高阶项则是非线性振动。

3 离散（集中参数）系统与连续（分布参数）系统单自由度和多自由度振动系统统称为离散系统。

无限自由度系统具有连续分布的质量与连续分布的弹性，称为分布参数系统。

4角振动与扭转振动角振动:振动按位移的特征分为直线振动和角振动。

当质点只作围绕轴线的振动，就称为角振动。

扭转振动:弹性体绕其纵轴产生扭转变形的振动。

5 简谐振动与谐波分析用时间t的正弦或余弦函数表示的运动规律称为简谐振动。

一般的周期振动可以借助傅里叶级数表示成一系列简谐振动的叠加，该过程称为谐波分析。

6 简谐振动的振幅与相位角振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离叫振动的振幅。

相位角：某一物理量随时间(或空间位置)作正弦或余弦变化时，决定该量在任一时刻(或位置)状态的一个数值。

7 简谐振动的周期与频率一次振动循环所需的时间T称为周期；单位时间内振动循环的次数f称为频率。

8 简谐振动的旋转矢量与复指数描述方法（书P4页图1-2 公式1-6）9 幅值谱与相位谱在信号的频域描述中，以频率作为自变量，以组成信号的各个频率成分的幅值作为因变量，这样的频率函数称为幅值谱，它表征信号的幅值随频率的分布情况。

相位谱，指的是相位随频率变化的曲线，是信号的重要特征之一。

10粘性阻尼与等效粘性阻尼粘性阻尼，是振动系统的运动受大小与运动速度成正比而方向相反的阻力所引起的能量损耗。

等效粘性阻尼：11临界阻尼与阻尼比任何一个振动系统，当阻尼增加到一定程度时，物体的运动是非周期性的，物体振动连一次都不能完成，只是慢慢地回到平衡位置就停止了。

当阻力使振动物体刚能不作周期性振动而又能最快地回到平衡位置的情况，称为“临界阻尼”。

控制工程基础控制系统的频率特性

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例:一单位反馈系统的开环传递函数为
Gs
ss
1
10.5s
1
G（jω）轨迹与M轨线和N轨线，如下图所
示。闭环频率特性曲线如图（b）所示。由
于G（jω）轨迹是与M=5dB的轨迹相切，
所以闭环频率特性的谐振M峰r 值为 =5dB
，而谐r 振 0频.8率rad / s
线。
如果M≠1，式（4.26）可化成
(4.27X)
M M2
2
2
1
Y
2
M2 M 2 1 2
该M式2 就是一个圆的方程M，其圆心为
[
M
2
, 1
j0]
，半径为M 2 1
。如下图。
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在复平面上，等M轨迹是一族圆，对于给定的M值，可计算出它的圆心坐标和半径。下图表示的一族等M圆。由图上可以看出，当M>1时，随着M的增大M圆的半径减小，最后收敛于点（ - 1 , j0）。当 M＜1 时，随着M的减小M圆的半径亦减小，最后收敛于点（ 0 , j0）。M=1 时，其轨迹是过点（-1/2,j0）且平行于虚轴的直线。
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由开环频率特性估计闭环频率特性
设闭环频率特性的幅值为M（ω），相位角为 φ（ω）, 闭环频率响应可表示为
Xi Xo
j j
M
e
j
类似于地图上等高线的思路，我们可求出闭
环频率特性的等幅值轨迹和等相角轨迹，在
由乃奎斯特图确定闭环频率特性及系统校正
时，这将带来方便。
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。此外G（jω

国外著名振动教材书籍介绍

国外著名振动教材书籍今天从陈立群老师的科学网博客看到一篇介绍国外振动力学教材的博文,觉得挺有参考价值，于是转载了这篇博文。

值得一提的是，陈老师介绍的一部专著--William T. Thomson和Marie Dillon Dahleh合作完成的Theory of Vibration withApplication（5th edtion),是我学习振动力学的主要书籍之一。

记得这本书是几年前在清华大学校园的书店购买，由清华大学出版社影印，到现前我虽已反复仔细阅读了很多遍，但仍旧经常拿出来翻阅参考，爱不释手。

陈老师介绍的另一部教材是Daniel J. Inman的Engineering Vibrations，也是国际上广受好评的振动力学书籍，由于这本书没有电子版，于是我就从图书馆借来（由于山口大学图书馆没有，还是从其他大学图书馆转借），复印后我反复阅读了多遍，获益很深，他的另一部专著--Vibration with Control,是学习振动控制的优秀教材，也是我经常翻阅参考的振动专业书籍之一。

另外，有一部陈老师没有提到的专著就是Ray W. Clough和Joseph Penzien合著的Dynamics of Structures，这是一部极其经典的结构动力学著作，它偏重于土木结构方面，这本书的电子版在网上广泛流传，也因此它成为我开始学习振动力学的第一本书籍，后来在深入学习有限元时，才知道在有限元发展历程中，‘有限元’这一名词是Ray W. Clough 在20世纪50年代首先提出的，他对有限元的发展以及有限元的工程应用做出了了很大贡献。

振动是国内理论与应用力学专业和工程力学专业本科必修课，也是机械、土木、航空等专业本科生或研究生的选修课。

北美大学的情况基本类似，机械、土木、航空、航天和工程力学系一般都开设振动课程。

初级课程由学过工程力学(静力学和动力学)的二、三年级本科生选修，高级课程主要是研究生选修甚至必修。

Plaxis中常见问题集锦讲解

2008/6/5 Z-Soil软件比较？Plaxis，1问：Geo FEM，9:34:48答：三者针对某个算例计算结果相差不大，误差在可接受范围之内。

的建模可以在前Z-SoilGEO。

Plaxis大家都用得很多了，就易用性来说，Plaxis好于Z-Soil好于比较烦琐。

只能输入剖面线的坐标，或者通过dxf文件导入；GEO4处理模块中用CAD元素绘制，只能解决隧道、基本可以解决岩土工程所有问题，但GEO4由于建模功能的限制，Plaxis 和Z-soil 可以进行渗流分析（非饱和）包括流固偶合分析。

Plaxis和Z-Soil边坡等相关问题；里面的一个工具GEO4是专业的岩土工程有限元程序；GEO FEM是总的来说，Plaxis和Z-Soil类似于国内的理正一样，是遵循Eurocode的设计软件。

包，而GEO4问：在plaxis中，用折减系数作出它的几个滑裂面，如何查看滑裂面的角度、圆心、半径等2008/6/5 2 这些滑裂面的相关参数呢？9:36:26slip surface，故不会有这些数据。

答：使用强度折减法，不用假定问：Plaxis怎么模拟路堤分步填筑？在实际施工中，填筑不是一次加载的，可能先填一半，2008/6/5 过个月再填一半，而且这一半也不是一次填完，要在几天内完成，请问怎么在3Plaxis中模拟，怎9:47:25么设置可以反应填筑速率，请高手指教？答：手册里有相关例子，你可以参考一下lesson 5。

堆载速率可以通过设置堆载这个stage的时间间隔来设置。

如果只有基本模块，可以设置mstage的数值。

mstage=1.0，说明100％施加上去了，mstage＝0.1，说明只有10%的荷载。

由于Plaxis不能设置load function，比较麻烦。

当然，你可以将一层土细分成几个stage完成，也可以实现。

问：Plaxis 3D 用这个软件分析基坑时，基坑是钢格栅喷混凝土支护，支护用板来模拟，ＥＩ2008/6/5 4 和ＥＡ中的Ｉ和Ａ分别指哪个面的惯性矩和面积，以及单位后面的／ｍ应该是哪个长度？9:49:13是弹性模量I是惯性矩答：应该是：A=沿着洞轴方向L×厚度d E问：在网上看到有人怀疑Plaxis 3D Foundation 和3D Tunnel的真三维性，有人说它们不是2008/6/5 5真正的三维计算，有谁知道是怎么回事吗？9:59:42答：Plaxis 3D Tunnel计算内核是三维的。

针对造纸设备的振动监测算法的研究

图 4 齿轮正常与故障频域对比
倒频谱是信号功率谱对数值进行傅立叶逆变换的结果，信号经过求功率谱、求对数、求傅里叶逆变换三个步骤完成倒频谱变换。其横坐标是时间 t，由于时间 t 与频率 f 互为倒数，所以称之为倒频谱。倒频谱可以把叠加在一起的边频成分逐一分解成直观的单线谱，从而将叠加的边频带从功率谱中分离出来便于分析故障问题[4]。倒频谱的计算方法如公式(1)所示：
(2)
定义信号 h(t)为 (3)
h(t)的幅值就是 x(t)的包络信号，用 g(t)表示
(4)
根据以上分析，在轴承故障初期频谱上会产生一些微小的非同步频率，这些微小的频率成分虽然不易被察觉，但是故障产生初期的特征故障信号中，可以对故障振动信号通过采用包络解调分析法捕捉故障信息，并在图谱上表达出来，为分析故障提供了有效的方法。
Techniques of Automation & Applications 23
《自动化技术与应用》 2021 年第 40 卷第 6 期
谱分析方法引入到齿轮故障诊断里来。
工业控制与应用
Industry Control and Applications
也不易被察觉。所以，如何从复杂的噪声信号中提取出故障初期特征信号是滚动轴承故障算法的关键。
3.3 悬臂转子不平衡、转子偏心故障算法分析
悬臂转子不平衡和转子偏心故障是电机提供机械动力中常见的故障问题，造纸厂的机械设备主要动力来源同样是电机，对于任何旋转机械来说转子不平衡是无法排除的[3]。通过对转子不平衡故障的研究发现，转子不平衡故障信号中夹杂着二阶转速频率为主的轴向振动信
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3.1 齿轮故障算法分析
一般来说，如果齿轮正常工作就会在频谱上出现 1 倍频、2 倍频、轴转速频率以及齿轮啮合频率，同时，在齿轮内核频率旁也会出现以轴转速为边频的边频带成分。当旋转机械设备的齿轮发生故障时，在频谱图中齿轮啮合频率两边会出现因故障引起的边频带，随着故障的发生边频带逐渐增多互相叠加，在处理分析故障时难以分辨，如图 4 所示齿轮正常与故障频域对比图，可见出现齿轮不同故障时，会出现不同频率成分。各种频率成分相互混叠，简单的功率谱分析是不能满足诊断要求的，因此将倒

伸缩振动PPT学习教案

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F-H 4000 Cl-H 2890 Br-H 2650 I-H 2310
2、电子效应
a. 诱导效应
诱导效应使基团电荷分布发生变化，从而改变了键
的力常数，使振动频率发生变化.
O
例：
RCX
X= R/
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
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X= R/
2.3 红外光谱的测定方法
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2.制样方法 (1) 固体样品的制备 a.压片法 : 将1~2mg固体试样与200mg纯K Br研细混合，研磨到粒度小于2μ m，在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。 b.糊状法: 研细的固体粉末和石蜡油调成糊状，涂在两盐窗上，进行测试，此法可消除水峰的干扰。液体石蜡本身有红外吸收，此法不能用来研究饱和烷烃的红外吸收。
O=C=O O=C=O O=C=O O=C=O
对称伸缩振动反对称伸缩振动面内弯曲振动
不产生吸收峰
2349
667
面外弯曲振动 667
因此O=C=O的 IR光谱只有2349 和 667cm-1 二个吸收峰
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H2O有3种振动形式，相应的呈现3个吸收谱带。
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结论：
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
O RCX
• 推电子基，C=O电荷中心向O移动， C=O极性增强，双键性降低，低频移动； • 吸电子基， C=O电荷中心向几何中心靠近， C=O极性降低，双键性增强，高频移动。

交叉更新参考信号的振动主动控制方法

交叉更新参考信号的振动主动控制方法刘锦春;何其伟;朱石坚【摘要】针对参考频率与振源信号频率不一致时自适应前馈式振动主动控制方法无法取得良好控制效果的问题,提出了一种交叉更新参考信号的方法.该方法将余弦、正弦信号分量通过交叉更新得到带有幅值和相位信息的初始信号,再经正交化处理来保证正弦、余弦信号幅值稳定且只含有相位的更新信息.结合传统的滤波-X最小均方(FXLMS)方法,通过带通滤波器,有效滤除了谐波成分的残余振动信号,从而形成了一种振动主动控制方法.仿真和试验结果表明,振动主动控制方法能够在获得的参考信号频率不准确的情况下,通过交叉更新参考信号将参考信号频率收敛到实际的振源信号频率,在无法获得准确的振源信号频率的条件下进行有效的振动主动控制.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2015(049)007【总页数】6页(P49-54)【关键词】交叉更新参考信号;振动主动控制;前馈控制【作者】刘锦春;何其伟;朱石坚【作者单位】海军工程大学动力工程学院,430033,武汉;海军工程大学动力工程学院,430033,武汉;海军工程大学动力工程学院,430033,武汉【正文语种】中文【中图分类】O32舰船上旋转机械设备的振动及其辐射噪声是舰船线谱噪声的主要来源。

抑制线谱振动噪声传播的方法主要有两种:被动控制方法和主动控制方法。

被动控制方法能够有效隔离线谱振动的高频成分,而低频线谱振动的抑制则要通过主动控制方法来实现。

周期性旋转机械设备的振动主动控制方法有多种,如自适应控制、重复控制等[1-4],在这些控制方法当中自适应前馈控制由于实现方便、振动抑制效果良好而引起了国内外众多学者的研究和关注。

自适应前馈控制方法主要分为滤波-X最小均方(FXLMS)和滤波-X递推最小二乘(FXRLS)两大类。

相比FXRLS方法,FXLMS方法计算简单、稳定性好,因此在工程中得到了较为广泛的应用[1]。

自适应窄带FXLMS控制方法往往要求参考信号频率与实际振源信号的频率较为一致,这样才能取得较好的振动抑制效果,当参考信号频率与振源信号频率偏差过大时振动抑制性能明显下降[3-7]。

机械振动实验报告

《机械振动基础》实验报告（2015年春季学期）姓名学号班级专业机械设计制造及其自动化报告提交日期 2015.05.07哈尔滨工业大学报告要求1.实验报告统一用该模板撰写，必须包含以下内容：(1)实验名称(2)实验器材(3)实验原理(4)实验过程(5)实验结果及分析(6)认识体会、意见与建议等2.正文格式：四号字体，行距为1.25倍行距；3.用A4纸单面打印；左侧装订；4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档，电子文档由班长收齐，统一发送至：。

5.此页不得删除。

评语：教师签名：年月日实验一报告正文一、实验名称：机械振动的压电传感器测量及分析二、实验器材1、机械振动综台实验装置(压电悬臂梁) 一套2、激振器一套3、加速度传感器一只4、电荷放大器一台5、信号发生器一台6、示波器一台7、电脑一台8、NI9215数据采集测试软件一套9、NI9215数据采集卡一套三、实验原理信号发生器发出简谐振动信号，经过功率放大器放大，将简谐激励信号施加到电磁激振器上，电磁激振器振动杆以简谐振动激励安装在激振器上的压电悬臂梁。

压电悬臂梁弯曲产生电流显示在示波器上，可以观测悬臂梁的振动情况；另一方面，加速度传感器安装在电磁激振器振动杆上，将加速度传感器与电荷放大器连接，将电荷放大器与数据采集系统连接，并将数据采集系统连接到计算机（PC机）上，操作NI9215数据采集测试软件，得到机械系统的振动响应变化曲线，可以观测电磁激振器的振动信号，并与信号发生器的激励信号作对比。

实验中的YD64-310型压电式加速度计测得的加速度信号由DHF-2型电荷放大器后转变为一个电压信号。

电荷放大器的内部等效电路如图1所示。

q图1 加速度传感器经电荷放大的等效电路压电悬臂梁的简谐振动振幅与频率测量实验原理如图2所示，实验连接图如图3所示。

图2 简谐振动振幅与频率测量原理图图3 实验连接图四、实验过程打开所有仪器电源，将DG-1022型信号发生器的幅值旋钮调至最小，采用正弦激励信号， DHF-2型电荷放大器设置为100mv/UNIT （YD64-310型加速度计的标定电荷灵敏度为13.2PC/ms-2，本实验中将电荷放大器的灵敏度人工设定为132PC/ms-2，并且增益调至10mV/Unit档，则该设定下电荷放大器的总增益为100mV/Unit。

索力振动测量的传递矩阵法

索力振动测量的传递矩阵法刘志军;芮筱亭;杨富锋;于海龙;姜世平【摘要】振动法测量拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系,在建立拉索振动的离散模型基础上应用传递矩阵法计算拉索固有频率,通过求解特征方程建立了索力与振动频率的关系;然后将计算得到的模态频率与测试得到的模态频率比较,通过修正拉索张力计算值使计算频率与实测频率误差最小,最后修正的拉索张力则为拉索实际张力.通过对实际工程的测试结果分析表明,该方法具有准确、实用和易编程的特点,完全能满足工程应用要求.%The relation between cable tension and natural vibration frequencies needs to be defined accurately for measurement of cable tension with vibration method. Transfer matrix method of a multibody system was used to compute natural vibration frequencies of a cable based on a cable-vibration discrete model. The relation between cable tension and natural vibration frequencies was described by solving a characteristic equation. The computed value of cable tension was modified until the difference between the theoretical calculation frequencies and the measured ones reached the minimum. The final computed value of cable tension was regarded as the actual cable tension. The field measurement results were analyzed and it was indicated that the proposed method has higher computational efficiency because of lower order of system matrices and can effectively satisfy the requirements for measurement precision of cable tension.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2011(030)010【总页数】4页(P270-273)【关键词】传递矩阵法;索力;固有频率【作者】刘志军;芮筱亭;杨富锋;于海龙;姜世平【作者单位】南京理工大学发射动力学研究所,南京210094;南京理工大学发射动力学研究所,南京210094;南京理工大学发射动力学研究所,南京210094;南京理工大学发射动力学研究所,南京210094;南京理工大学发射动力学研究所,南京210094【正文语种】中文【中图分类】U448.27拉索作为结构的主要承重构件在工程中得到了广泛应用，拉索张力的大小直接关系到结构的受力状况。