机械振动及信号
机械系统的振动信号处理与分析
机械系统的振动信号处理与分析振动是机械系统中常见的现象之一，它反映了系统内部的运动和变化。
因此，对机械系统的振动信号进行处理和分析，可以帮助我们了解系统的运行状态、故障原因以及优化设计。
一、振动信号的获取与处理要进行振动信号的处理与分析，首先需要获取振动信号。
常见的获取方式有加速度传感器、振弦传感器、振动接头等。
这些传感器可以将机械系统的振动转化为电信号，并输出到数据采集设备中。
在进行振动信号处理之前，我们需要进行预处理。
预处理包括滤波、抽取等操作，旨在去除噪声、减小数据量，提高信号的质量。
常见的滤波方法有低通滤波、带通滤波等，可以根据实际需要选择合适的滤波器和参数。
二、振动信号的特征提取与分析在获得干净的振动信号后，我们需要对其进行特征提取与分析。
振动信号的特征包括幅值、频率、相位等，通过分析这些特征可以了解振动信号的性质与变化规律。
幅值是振动信号的大小，可以反映系统的振动强度。
通过计算振动信号的均方根值、峰值等指标，可以获得信号的幅值特征。
频率是振动信号的变化速度，可以反映系统的运行状态。
通过傅里叶变换、小波变换等方法，可以将振动信号从时域转换到频域，进而得到信号的频率特征。
相位表示振动信号的相对位置关系，可以通过相关分析等方法得到。
三、振动信号的故障诊断与预测振动信号处理与分析可以用于机械系统的故障诊断与预测。
通过对振动信号的特征进行分析，我们可以识别出常见的故障模式，如轴承故障、齿轮故障等。
不同的故障模式在振动信号上表现出不同的特征，通过比较故障信号与正常信号的差异，可以判断系统是否存在故障。
此外，振动信号处理与分析还可以用于故障预测。
通过对机械系统的振动信号进行长期监测，可以建立故障预测模型，并预测系统的寿命和故障发生的时间。
这对于制定维护计划和提前采取措施具有重要意义，可以减少故障带来的停机时间和维修成本。
四、振动信号处理与分析的应用领域振动信号处理与分析广泛应用于工业领域。
在制造业中，通过对机械设备的振动信号进行监测与分析，可以实现设备状态的实时监控与故障预测，提高设备的稳定性和可靠性。
机械振动信号分析与故障诊断
机械振动信号分析与故障诊断一、引言机械设备在日常运行中常常会出现各种各样的故障问题，其中振动问题是比较常见的一种。
通过对机械振动信号的分析与诊断，可以提前预知机械设备的潜在故障，从而采取相应的维修措施，保证设备运行的可靠性和安全性。
本文将主要介绍一些常见的机械振动信号分析方法和故障诊断技术。
二、机械振动信号的特点机械设备在运行过程中会产生各种各样的振动信号，这些信号包含了丰富的信息，能够反映出机械设备的工作状态和故障状况。
机械振动信号的特点主要包括以下几个方面：1. 频谱特性：机械振动信号的频谱分布通常是不均匀的，其中包含了各种不同频率的分量。
通过对振动信号的频谱进行分析，可以确定频谱分量的大小和分布情况。
2. 时域特性：振动信号的时域特性主要包括振动波形的幅值、时间和频率等参数。
通过对振动信号的时域分析，可以了解振动信号的动态变化。
3. 能量特性：机械振动信号的能量分布通常是不均匀的，其中一部分能量是由于机械设备本身的运动引起的，另一部分能量则是由于机械故障引起的。
通过对振动信号的能量特性进行分析，可以判断机械设备是否存在故障问题。
三、机械振动信号分析方法为了对机械设备进行故障诊断，需要采用一些有效的机械振动信号分析方法。
下面介绍几种常用的方法：1. 频谱分析法：频谱分析法是一种将振动信号转换为频谱图的方法。
通过对振动信号进行傅里叶变换，可以得到振动信号的频谱分布情况。
通过分析频谱图，可以确定机械设备的主要频率分量和故障频率分量。
2. 小波分析法：小波分析法是一种将振动信号分解成不同频率的分量的方法。
通过小波分析，可以得到振动信号的时间-频率分布情况。
与频谱分析相比，小波分析具有更好的时间-频率分辨率。
3. 瞬时参数分析法：瞬时参数分析法是一种分析振动信号的瞬时变化的方法。
通过对振动信号的瞬时参数进行分析，可以了解到机械设备的动态变化和故障情况。
四、机械故障诊断技术机械故障诊断技术主要是通过对机械振动信号的分析，判断机械设备是否存在故障问题，并确定故障的类型和位置。
机械振动信号分析与诊断
机械振动信号分析与诊断机械振动是指机械系统在工作中发生的振动现象。
这种振动不仅会影响设备的性能和寿命，还可能导致设备故障和事故。
因此，对机械振动信号进行分析与诊断至关重要。
机械振动信号的分析与诊断是通过对振动信号的采集、处理和分析，来判断机械设备的运行状态，并预测是否会出现故障。
这一领域的研究主要涉及到信号处理、特征提取和故障诊断等方面。
首先，信号处理是机械振动信号分析与诊断的基础工作。
在实际应用中，振动信号通常包含大量的噪声和干扰，因此需要对信号进行去噪和滤波处理。
常用的信号处理方法有小波变换、谱分析和时频分析等。
其次，特征提取是机械振动信号分析与诊断的关键步骤。
通过提取振动信号中的特征指标，可以判断机械设备的运行状态。
常用的特征指标包括振动幅值、频率和相位等。
特征提取可以采用时间域分析、频域分析和时频域分析等方法。
最后，故障诊断是机械振动信号分析与诊断的最终目标。
通过对振动信号特征的分析和比较，可以识别各种机械故障，如轴承故障、齿轮故障和轴弯曲等。
故障诊断可以采用模式识别、人工智能和专家系统等方法。
除了以上的基本内容，还有一些延伸和应用方向。
例如，机械振动信号分析与诊断可以应用于早期故障预测和健康监测。
通过对振动信号的持续监测和分析，可以提前预测机械设备的故障和损坏，从而采取相应的维修和保养措施。
此外，机械振动信号分析与诊断还可以结合其他信息，如声音信号、温度信号和电流信号等，进行多模态诊断和综合评估。
通过对不同类型信号的分析和融合，可以更准确地判断机械设备的状态和故障。
综上所述，机械振动信号分析与诊断在机械工程领域具有重要的应用价值。
通过对振动信号的采集、处理和分析，可以判断机械设备的运行状态，并预测是否会出现故障。
这对于提高设备的可靠性、延长设备的使用寿命和降低维修成本具有重要意义。
机械振动信号分析及诊断
机械振动信号分析及诊断引言机械振动是工业生产中常见的现象，它可能是机器运行正常的表现，也可能是机器存在故障的信号。
因此，对机械振动信号进行分析和诊断具有重要意义。
本文将探讨机械振动信号的分析方法以及如何通过分析振动信号进行故障诊断。
一、机械振动信号的特点机械振动信号具有以下几个特点：1. 多频率成分：机械振动信号通常由多个频率的成分组成。
这是由于机械系统中存在多种运动模式和受力情况引起的。
因此，要准确地分析机械振动信号，必须考虑到多频率成分的影响。
2. 非线性特性：机械系统中的振动通常是非线性的，这意味着振动信号的幅度与其频率之间存在复杂的关系。
非线性特性对信号分析和诊断提出了更大的挑战，需要使用适当的分析方法来处理。
3. 随机性：机械振动信号通常是随机的，即其幅度和相位是不确定的。
这是因为机械系统中存在多种随机因素，如摩擦、磨损、材料不均匀性等。
因此，在对机械振动信号进行分析时，需要采用适当的统计方法来描述其特征。
二、机械振动信号的分析方法为了准确地分析机械振动信号，需要使用一些专门的信号分析方法。
以下介绍几种常用的方法：1. 频谱分析：频谱分析是将时域信号转换为频域信号的一种方法。
通过计算信号的频谱，可以得到信号的频率成分和它们的幅度。
频谱分析可用于确定振动信号中的主要频率成分，并帮助判断故障类型。
2. 小波分析：小波分析是一种时频分析方法。
与传统的傅里叶变换只能提供信号的频率信息不同，小波分析能够提供信号在时间和频率上的局部信息。
这对于分析非平稳信号和瞬态信号非常有用。
3. 统计特征分析：由于机械振动信号具有随机性，因此可以使用统计方法来描述其特征。
通过计算信号的均值、方差、相关系数等统计特征，可以得到信号的一些重要信息，如振动幅度的稳定性、信号的相干性等。
三、机械振动信号的故障诊断机械振动信号分析的最终目的是进行故障诊断。
通过对信号进行分析，可以判断机械系统是否存在故障，并确定故障类型。
机械系统的振动信号识别与分类
机械系统的振动信号识别与分类机械系统的振动信号是一种重要的检测和分析手段，广泛应用于工业生产、设备维修、结构安全评估等领域。
振动信号可以包含丰富的信息，通过对其进行识别和分类，可以帮助人们了解机械系统的运行状态、健康状况以及可能存在的故障和隐患。
本文将探讨机械系统振动信号的识别与分类方法，并介绍其在实际应用中的意义和挑战。
一、振动信号的特征提取机械系统的振动信号包含了丰富的信息，如频率、振幅、相位等。
为了对振动信号进行识别和分类，首先需要提取振动信号的特征。
常用的特征提取方法包括时域分析、频域分析和时频域分析。
时域分析主要通过计算信号的均值、方差、峰值等统计量，得到信号的时域特征。
频域分析则是将信号转换到频域，计算信号的频谱特征，如功率谱密度、频率分量等。
时频域分析则结合了时域和频域的特征，可以得到信号在时间和频率上的变化情况。
二、振动信号分类方法振动信号的分类是指将不同特征的振动信号归类到不同组别或状态中。
常见的分类方法包括有监督学习和无监督学习。
有监督学习是指依据已知类别的样本数据，通过建立分类模型对新样本进行分类。
常用的有监督学习算法包括支持向量机、决策树、神经网络等。
无监督学习则是对振动信号进行聚类分析，将具有相似特征的信号分为一类。
常用的无监督学习算法包括K-means聚类、层次聚类等。
三、振动信号识别与故障诊断振动信号的识别与故障诊断是指通过分析振动信号的特征，判断机械系统是否存在故障或隐患，并确定故障类型和位置。
振动信号的识别与故障诊断可以帮助人们及时采取维修措施，减少生产事故和停机损失。
例如，对于旋转机械来说，不同的故障类型会产生不同的振动频率特征，通过分析频谱特征可以判断故障的类型，如轴承故障、不平衡、失衡等。
同时，故障诊断还可以根据振动信号的幅值变化和相位变化，确定故障位置，指导具体的维修措施。
四、振动信号识别与分类的应用机械系统的振动信号识别与分类在工业生产中有着广泛的应用。
机械故障诊断技术2机械振动及信号
机械振动的特征
机械振动有多种特征，如幅值、频率、相位等。通 过这些特征分析振动信号可以判断机械是否存在故 障。
机械振动信号的获取方法
1 加速度法
通过加速度传感器将机器 的振动转化为电信号，再 通过信号分析来判断机械 故障的类型。
3
齿轮故障
振动频率为齿轮转速的整数倍。在小齿轮齿顶位置时振动幅值最大。
机械故障诊断技术的应用案例
类型 齿轮箱 变压器 泵
故障说明 齿轮损伤 噪声异常 泵轴承磨损
振动特征 振动频率相同 振动幅值增大 振动频率变化
总结和展望
机械故障诊断技术的发展是必然趋势，未来将会有更多的技术应用到机械故障的诊断和预测中。深入研究机械 故障的产生原因和振动特征分析方法对于我们提高机械故障诊断技术水平具有重要意义。
机械故障的原因和影响
原因
机械故障的原因很多，比如材料损伤、疲劳破 坏、腐蚀磨损、结构失稳等等。我们需要通过 分析来找出故障产生的原因。
影响
机械故障的影响也很大，不仅影响工作效率， 还会导致生产线停工，甚至损坏其他设备，增 加成本。因此，尽早发现和诊断故障非常重要。
机械振动的基本概念和特征
振动的基本概念
2 速度法
通过速度传感器来获得速 度大小和方向信号，分析 信号判断故障类型。
3 位移法
通过位移传感器获取振动 位移信息，分析位移信号 来判断机械故障。
常见机械故障的振动特征分析
1
失衡故障
振动呈现一定的周期性，与转速同频率。振动幅值随转速增高而增大。
2
轴承故障
振动频率与转速成不同的倍数关系。振动幅值随转速增高而变化不大。
机械系统的振动信号分析与诊断
机械系统的振动信号分析与诊断一、引言在工业生产中，机械设备的故障是不可避免的。
为了保证设备的正常运行和减少意外停机时间，振动信号分析与诊断成为了一种非常重要的技术手段。
本文将介绍机械系统的振动信号分析与诊断的原理、方法和应用，并探讨其在实际生产中的重要性。
二、振动信号的产生原理振动信号是由机械系统运动时产生的，其波形特征反映了机械部件的运动状态。
振动信号的产生主要有以下几个方面的原理：摩擦振动、冲击振动、噪声振动和共振振动。
摩擦振动是由于机械部件之间的接触面摩擦而引起的，主要体现在运动副的摩擦部分。
冲击振动是由于机械部件在过程中突然发生位移或速度变化而引起的，如传动链中的冲击。
噪声振动是由外界环境产生的，如电机的噪声振动。
共振振动是由于机械系统的固有频率与外界激励频率相近而引起的，如桥梁共振。
三、振动信号的特征参数振动信号的特征参数是对振动信号进行分析和诊断的基础。
常见的振动信号特征参数有振幅、频率、相位和能量等。
振幅是振动信号的振动幅度，反映了振动的大小。
频率是振动信号的周期性波动中，单位时间内重复出现几次，反映了振动信号的周期性。
相位是振动信号的波形特征，表示波形的起伏变化情况。
能量是振动信号的能量密度，反映了振动信号的强弱。
通过对振动信号的特征参数分析，可以了解机械系统的运动状态、故障原因和严重程度。
四、振动信号分析与诊断的方法振动信号分析与诊断的方法有很多种，常见的有时域分析、频域分析和时频域分析。
时域分析是指对振动信号进行时间序列统计分析，包括振动信号的波形、峰值、均值等参数，通过观察波形变化和峰值的大小来判断机械系统的运动状态。
频域分析是指对振动信号进行频谱分析，从频谱图中得到具体频率和幅值信息，来判断机械系统的共振情况和频率分布。
时频域分析是将时域分析和频域分析相结合，综合考虑振动信号的时域和频域信息，更全面地分析和诊断机械系统的振动信号。
五、振动信号分析与诊断的应用振动信号分析与诊断广泛应用于各个工业领域中，如航空航天、汽车制造、石油化工等。
机械振动学基础知识振动系统的振动信号处理方法
机械振动学基础知识振动系统的振动信号处理方法机械振动学是研究物体在受到外力作用时所表现出来的振动现象的学科。
在振动系统中，振动信号处理是非常重要的一环，它可以帮助我们更好地了解振动系统的性能和特性，为系统的设计和维护提供重要依据。
本文将介绍振动信号处理的方法及其在机械振动学中的应用。
1. 时域分析时域分析是最基本的信号处理方法之一，它通过对信号在时间轴上的变化进行观察和分析，来获取有关信号的信息。
在振动系统中，我们通常会采集到振动信号的波形，通过时域分析可以得到信号的幅值、频率、周期等特征参数，从而判断系统的运行状态和存在的问题。
2. 频域分析频域分析是将信号在频率域上进行分析的方法。
在机械振动学中，频域分析是非常重要的一种信号处理方法，因为振动信号往往包含了多种频率成分，通过频域分析可以将这些频率成分清晰地展现出来。
常用的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度分析、频谱分析等。
3. 频谱分析频谱分析是频域分析的一种重要形式，它可以将信号在频率轴上的能量分布清晰地表示出来。
在机械振动系统中，频谱分析可以帮助我们识别系统中存在的谐波成分、共振频率等信息，为系统的故障诊断和预防提供有力支持。
4. 转子动平衡技术转子动平衡技术是振动信号处理中的一种重要方法，通过对转子在运转时的振动信号进行处理，可以判断转子系统的不平衡情况，并进行相应的校正。
转子动平衡技术在机械工程中有着广泛的应用，可以有效降低机械设备的振动和噪声。
5. 振动传感器技术振动传感器是用于采集振动信号的一种重要设备，它可以将系统振动转化为电信号，并传输给信号处理系统进行分析。
振动传感器技术在机械振动学中有着重要的应用，可以帮助我们实时监测系统的振动情况，及时发现问题并进行处理。
总结：振动系统的振动信号处理是机械振动学中的重要领域，它可以通过时域分析、频域分析、频谱分析、转子动平衡技术和振动传感器技术等方法，来获取系统运行状态和特性的信息，为系统的设计、监测和维护提供支持。
机械振动信号分析算法及应用
机械振动信号分析算法及应用近年来，机械振动信号分析算法在工业领域得到了广泛的应用。
通过对机械振动信号的分析，我们可以获取关于机械系统运行状态、故障诊断和预测等重要信息，从而实现故障预防和设备维护的目的。
一、机械振动信号的特点与采集方法机械振动信号是一种具有周期性和不稳定性的信号。
它包含了各种频率和幅值的成分，反映了机械系统运行时的振动情况。
为了准确获取机械振动信号，我们需要采用适当的传感器和采集设备。
在机械振动信号的采集中，最常用的传感器是加速度传感器。
加速度传感器能够在三个方向上测量振动信号，并将其转化为电信号输出。
采集设备一般包括数据采集卡和信号采集软件，可以实时记录振动信号，并进行后续的处理与分析。
二、机械振动信号的分析算法1. 时域分析时域分析是振动信号分析中最常用的方法之一。
时域分析主要基于振动信号的波形特点，通过时域图形的形状、振幅和周期等参数，分析机械系统的运行状态。
2. 频域分析频域分析是将时域信号转化为频域信号的一种方法。
通过对振动信号进行傅立叶变换，我们可以得到振动信号在不同频率上的成分。
频域分析可以帮助我们了解机械系统中存在的谐波、共振等问题。
3. 小波分析小波分析是一种时频分析方法，能够同时提供时域和频域信息。
通过小波变换，我们可以得到具有不同频率和时间分辨率的子带信号，从而更好地揭示机械系统的振动特性。
4. 健康状态监测健康状态监测是机械振动信号分析的重要应用之一。
通过对机械设备的振动信号进行实时监测和分析，我们可以判断设备是否存在故障，并及时采取维修措施，避免设备故障带来的经济损失。
三、机械振动信号分析算法的应用1. 故障诊断机械振动信号分析可以帮助我们对机械设备的故障进行诊断。
通过分析振动信号的频谱特征，我们可以判断设备是否存在轴承磨损、不平衡、杂音等问题，从而指导维修工作。
2. 故障预测机械振动信号分析还可以用于故障的预测。
通过对设备振动信号的长期监测和分析，我们可以获取设备的状态演变趋势，并预测故障的发生时机，从而提前采取维修措施，避免设备停机造成的损失。
机械系统的振动信号分析与识别
机械系统的振动信号分析与识别振动信号分析是机械系统故障诊断和健康监测的重要手段之一，通过对机械系统振动信号的分析与识别，可以有效提高机械系统的可靠性和安全性。
本文将介绍机械系统振动信号的基本概念、分析方法和识别技术，帮助读者更好地理解和应用振动信号分析与识别技术。
一、振动信号的基本概念振动信号是指由机械系统在运行过程中产生的振动所产生的信号，一般包含时间域和频域两个方面的信息。
时间域振动信号可以描述机械系统振动的波形特征，频域振动信号可以揭示机械系统在不同频率上的振动成分。
振动信号的分析与识别需要对时间域和频域振动信号进行处理和转换，从而获取更多的振动特征信息。
二、振动信号的分析方法振动信号的分析方法主要包括时域分析和频域分析两种方法。
1. 时域分析时域分析是对振动信号在时间轴上的变化进行描述和分析的方法。
常用的时域分析方法包括时域波形图、自相关函数、功率谱密度等。
时域波形图可以直观地展示振动信号的振动形态，自相关函数可以用来计算振动信号的周期性，功率谱密度可以用来研究振动信号的频谱特性。
2. 频域分析频域分析是对振动信号在频率轴上的变化进行描述和分析的方法。
常用的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度、频谱图等。
傅里叶变换可以将时域振动信号转换到频域，得到振动信号在不同频率上的振幅信息，功率谱密度可以用来计算振动信号在不同频率上的能量分布情况，频谱图可以直观地展示振动信号在不同频率上的成分。
三、振动信号的识别技术振动信号的识别是指通过分析振动信号的特征和模式，判断机械系统是否存在故障或异常状态。
常用的振动信号识别技术包括模式识别、频谱分析与特征提取、人工智能技术等。
1. 模式识别模式识别是一种基于已有模式或模型进行分类和识别的技术。
通过建立机械系统正常和故障状态的模式，可以通过对振动信号的特征进行判断和分类，从而实现故障的诊断和预警。
2. 频谱分析与特征提取频谱分析与特征提取是振动信号识别的重要技术手段。
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。
机械振动信号的特征提取与分析
机械振动信号的特征提取与分析机械振动信号的特征提取与分析是一项重要的技术，它可以帮助我们了解机械设备的工作状态并及时发现问题。
在工业生产中，常常会出现各种振动信号，例如机械设备的运行振动、故障振动以及环境噪音等。
通过对这些信号的分析，我们可以判断设备的运转情况，识别设备故障，并采取相应的措施来保障生产安全和设备的正常运行。
在对机械振动信号进行特征提取与分析之前，首先需要采集信号数据。
信号采集系统通常由传感器、数据采集卡和计算机组成。
通过传感器对机械设备振动进行感知，并将振动信号转化为电信号。
数据采集卡将电信号转化为数字信号，并通过计算机进行存储和处理。
特征提取是对振动信号进行初步处理的重要步骤。
振动信号具有复杂的波形，其中蕴含了很多信息。
通过对信号进行特征提取，可以提取出信号的主要特点和特征参数，为后续的进一步分析和判断提供依据。
常用的特征参数包括频率特征、能量特征、幅度特征和相位特征等。
这些参数能够反映振动信号的频率分布、振幅大小以及相位差异等信息。
频率特征是对信号频谱进行分析得到的，可以帮助我们了解振动信号在频域上的特点。
频率特征包括主频和谐波频率等，通过分析不同频率成分的大小和分布，可以识别出信号中的异常频率，并判断是否存在故障。
能量特征是对信号能量分布的描述，常用的能量特征参数有均方根、峰值等。
幅度特征是对信号振幅的描述，可以反映出信号的幅值大小和振动的强度。
相位特征是反映信号相位关系的参数，可以帮助我们了解振动信号的相位差异和相位变化情况。
特征提取之后，我们需要对提取出的特征参数进行分析和判断。
常用的分析方法包括统计分析、时域分析和频域分析等。
统计分析主要通过计算特征参数的均值、标准差、变异系数等统计量来描述信号的分布特征。
时域分析是通过对信号波形的观察和分析，了解信号在时间轴上的变化规律和特点。
频域分析是通过将时域信号转化为频域信号，在频域上观察和分析信号的频谱特征。
通过对机械振动信号的特征提取与分析，我们可以得到信号的特征参数和分析结果。
机械系统振动信号处理与特征提取
机械系统振动信号处理与特征提取引言机械系统振动信号的处理与特征提取是一门重要的学科，它在机械故障诊断、结构健康监测和质量控制等领域起着关键作用。
本文将探讨机械系统振动信号的处理方法及特征提取技术，旨在帮助读者进一步了解这一领域的基本知识，并为实际应用提供一些思路和参考。
一、机械系统振动信号的采集机械系统振动信号的采集是开始振动信号处理的第一步。
常用的振动信号采集方法有加速度传感器和速度传感器。
加速度传感器可以测量运动物体在空间方向上的加速度，并通过积分得到速度信号；速度传感器则可直接测量物体的速度。
一般情况下，采用加速度传感器以获得机械振动信号的更详细信息。
二、机械系统振动信号的预处理振动信号在采集过程中常伴随着噪声的干扰，因此需要对信号进行预处理，以提高信号的质量和可靠性。
常用的振动信号预处理方法包括滤波、去除基线漂移、数据对齐和数据归一化等。
滤波可以去除高频噪声，低通滤波器常用于去除高频噪声，而带通滤波器常用于滤除特定频率的噪声。
去除基线漂移可以使信号的均值为零，提高后续特征提取的准确性。
数据对齐和归一化是为了保证不同采集点的数据具有可比性，方便后续数据分析和特征提取。
三、机械系统振动信号的时域特征时域特征是对振动信号振动行为的直接刻画，是机械系统振动信号处理中最常用的特征。
常见的时域特征包括平均值、方差、峰值、峭度和偏度等。
平均值可以反映振动信号的整体能量；方差可以表征振动信号的波动性；峰值则表示信号的局部极大值；峭度和偏度分别刻画了信号的尖锐程度和偏斜程度。
通过提取时域特征，可以初步了解振动信号的基本状态和特性。
四、机械系统振动信号的频域特征频域特征是通过对振动信号进行傅里叶变换得到的。
振动信号的频域特征可以反映振动信号的频率成分和能量分布，对故障检测和结构健康监测具有重要意义。
常见的频域特征包括功率谱密度、频率响应函数和谱峰等。
功率谱密度可以显示振动信号在不同频率下的能量密度分布；频率响应函数可以反映系统在不同频率下的振动特性；谱峰则表示频谱中的主要频率，是故障诊断中常用的特征之一。
机械振动信号的特征提取与诊断
机械振动信号的特征提取与诊断机械振动信号是机械故障诊断中非常重要的参数之一，它可以反映机械设备的运行状态和故障情况。
因此，有效地提取机械振动信号的特征并进行诊断，对于机械故障预测和维护非常有意义。
一、机械振动信号的特征机械振动信号通常包括时间域信号、频率域信号和时频域信号。
通过这些信号可以得到许多与机械运行状态相关的特征。
1. 时间域信号时间域信号是指机械振动信号在时间轴上的变化过程。
通过对时间域信号进行分析，我们可以得到以下特征：(1) 峰值信号: 时间域信号中的峰值表示机械振动的最大值或最小值，可以反映机械设备振动的强度。
(2) 均方根信号: 均方根信号反映了机械振动的整体能量水平。
(3) 自相关函数: 自相关函数可以用来分析信号的周期性，如果自相关函数呈现出周期性，则说明信号存在周期性振动。
2. 频率域信号频率域信号是指机械振动信号在频率轴上的分布情况。
通过对频率域信号进行分析，我们可以得到以下特征：(1) 频率谱: 频率谱是指机械振动信号在频率轴上的分布情况，可以用来判断是否存在故障频率。
(2) 峰值频率: 峰值频率是指频谱中最大振幅对应的频率，可以用来判断机械振动信号是否存在某个重要故障频率。
(3) 能量比: 能量比是指不同频段的信号能量之比，可以用来判断机械设备是否优化，或者是否存在故障。
3. 时频域信号时频域信号是指机械振动信号在时频平面上的分布情况。
通过对时频域信号进行分析，我们可以得到以下特征：(1) STFT谱图: STFT谱图可以用来分析机械振动信号的瞬时频率，通过确定峰值频率在时间轴上的分布情况，可以识别出一些故障。
(2) 小波变换: 小波变换可以将信号分解成多个频带，不同频带表现出的特征不同，可以用来判断不同故障类型。
(3) Wigner-Ville分布: Wigner-Ville分布是时频域分析中的一种重要方法，它可以提取出机械振动信号的瞬时频率和瞬时振幅，可以识别出一些瞬时故障。
机械故障诊断技术2_机械振动及信号
按振动规律分类
这种分类，主要 是根据振动在时间 按振动的动力学特征分类
（1）自由振动与固有频率
这种振动靠初始激励一次性获得振动能量，历程有限，一般不会 对设备造成破坏，不是现场设备诊断所需考虑的目标。描写单自由度 线性系统的运动方程式为： d 2 x(t ) m kx(t ) 0 dt 2 通过对自由振动方程的求解，我们导出了一个很有用的关系式： 无阻尼自由振动的振动频率为:
物体在持续的周期变化的外力作用下产生的振动叫强迫振动，如 不平衡、不对中所引起的振动。
由图2—3所见，衰减自由振动随时间 推移迅速消失，而强迫振动则不受阻 尼影响，是一种振动频率和激振力同 频的振动。从而可见，强迫振动过程 不仅与激振力的性质（激励频率和幅 值）有关，而且，与物体自身固有的 特性（质量、弹性刚度、阻尼）有关， 这就是强迫振动的特点。
m
d x dx c kx Fo sin t dt dt 2
（ 惯 性 力 ） （ 阻 尼 力 ） （ 弹 性 力 ） （ 激 振 力 ）
2
图2－2强迫振动力学模型
图2－3 强迫振动响应过程 a)强迫振动 b)衰减振动 c)合成振动
(3) 自激振动
自激振动是在没有外力作用下，只是由于系统自身的原因所产生的 激励而引起的振动，如油膜振荡、喘振等。自激振动是一种比较危险的 振动。设备一旦发生自激振动，常常使设备运行失去稳定性。 比较规范的定义是：在非线性机械系统内，由非振荡能量转变为振 荡激励所产生的振动称为自激振动。
第二章 机械振动及信号
在冶金、化工、机械等企业中旋转机械设备 约占80％，这些旋转设备主要包括发电机、电动 机、透平制氧机、鼓风机、大型轧钢机等，在众 多的诊断技术中，没有任何技术能比振动信号分 析对机器设备状况提供更深刻的了解。另外，由 于旋转机械设备在运行中易出现不对中或受外力 作用而产生振动的现象，其大小与安装质量和使 用中的故障有直接关系。由此可见，振动分析及 测量在诊断旋转机械中有着重要的地位。
机械振动系统的信号处理与分析
机械振动系统的信号处理与分析随着科技的不断发展，机械振动系统在工业生产中扮演着重要角色。
机械振动是机械系统运行中常见的现象，可以通过信号处理和分析来了解系统的性能、运行情况以及可能存在的问题，从而采取相应的措施进行修复和优化。
机械振动系统产生的原因多种多样，如不平衡、轴承故障、松动等。
这些问题会导致机械系统产生振动，进而影响到系统的工作效率、精度和寿命。
因此，对机械振动信号进行处理和分析，不仅是提高生产效率，还是确保操作安全的重要步骤。
首先，机械振动信号的采集是信号处理和分析的第一步。
一般来说，可以通过加速度传感器、速度传感器或位移传感器等获取振动信号。
这些传感器可以将振动信号转化为电信号，然后通过模数转换器转化为数字信号，最终存储和分析。
接下来，信号处理是对振动信号进行滤波、去噪和降噪的过程。
由于振动信号中往往会存在噪声，噪声会对信号的有效信息进行掩盖，影响信号分析的准确性。
因此，通过滤波器对信号进行滤波，通过去噪算法对信号进行去噪，可以提高振动信号的质量和可靠性。
信号分析是对振动信号的频域、时域和幅值等方面进行研究和分析，以获取有关振动系统工况和故障的信息。
频域分析可以通过傅里叶变换将信号从时域转换为频域来研究信号的频谱特性。
时域分析则通过测量信号在时间上的变化来研究信号的波形特征。
振动信号的幅值分析可以帮助判断系统的健康状况以及可能存在的故障。
在信号处理和分析过程中，还可以利用一些高级技术和算法来优化和提高分析结果的准确性。
例如，小波变换可以更好地捕捉信号中的瞬时特征；自适应滤波可以根据信号的特点自动调整滤波器的参数；谱分析方法可以进一步研究信号的频谱特性。
除了针对信号的处理和分析，还可以利用模型和算法对振动系统的工作状态进行建模和预测。
通过建立振动系统的数学模型，可以模拟系统在不同工况下的振动特性。
结合实际采集到的信号数据，可以进行状态诊断和故障预测，提前采取修复和维护措施，减少系统故障对生产的影响。
机械工程中的振动信号分析与故障诊断
机械工程中的振动信号分析与故障诊断引言振动是机械系统常见的现象之一，在机械工程领域中具有重要的意义。
振动信号的分析与故障诊断是机械工程师在日常工作中必须面对的挑战。
本文将探讨机械振动信号的分析方法和故障诊断技术，为机械工程师提供一些参考和指导。
一、振动信号的特点在机械工程中，机械系统的运动通常会产生振动信号。
振动信号具有以下几个主要特点：1. 频率特性：振动信号的频率可以提供有关振动的信息，可以判断是否存在某种故障。
2. 幅值特性：振动信号的振幅可以反映机械系统的振动强度，从而判断是否超出了设计范围。
3. 相位特性：振动信号的相位可以提供机械系统的动态特性。
二、振动信号的分析方法1. 傅里叶变换：傅里叶变换是一种常用的频域分析方法，可以将时域信号转换为频域信号，以便更好地理解振动信号的频率特性。
2. 小波分析：小波分析是一种比傅里叶变换更适合分析非平稳信号的方法。
它可以提供更详细的时间-频率信息，有助于故障的定位和诊断。
3. 时间域分析：时间域分析是一种直观的方法，可以观察振动信号的波形和振动特征。
通过对振动信号的包络线、峰值、峰-峰值等进行分析，可以获得有关机械系统的信息。
4. 频域分析：频域分析是通过对振动信号进行傅里叶变换或者功率谱分析，得到信号在频率上的分布情况。
通过分析频域中的谐波和频谱特性，可以判断机械系统是否存在故障。
三、振动信号的故障诊断振动信号的分析可以为机械系统的故障诊断提供有力的依据。
以下是几种常见的故障诊断方法：1. 基于特征提取的诊断方法：通过对振动信号提取特征参数，如频率、能量、幅值等，建立故障特征库，与已知故障特征进行对比，从而进行故障诊断。
2. 基于模式识别的诊断方法：利用机器学习、模式识别等方法，将振动信号与已知故障情况进行比较，通过建立分类模型进行故障识别和分类。
3. 基于故障共振的诊断方法：当机械系统存在故障时，常会引起共振现象。
通过分析振动信号的共振频率和共振特征，可以确定机械系统是否存在故障。
机械工程中机械振动信号的谱分析与识别
机械工程中机械振动信号的谱分析与识别机械振动信号的谱分析与识别引言机械工程中，机械振动信号的谱分析与识别是一个重要的研究领域。
振动信号可以提供机械设备的状态信息，通过对振动信号的谱分析和识别，可以检测出机械设备的故障，并进行预测与维护。
本文将介绍机械振动信号的谱分析方法、振动信号的特征提取以及故障诊断等相关内容。
一、机械振动信号的谱分析方法谱分析是对信号进行频域分析的方法。
在机械振动信号的谱分析中，常用的方法有傅里叶变换、小波变换和高阶谱分析等。
1. 傅里叶变换傅里叶变换是将时域信号转换为频域信号的数学工具，可以将信号分解为不同频率的正弦和余弦函数。
通过傅里叶变换，可以得到振动信号的频谱信息，从而分析机械系统的振动特性。
2. 小波变换小波变换是一种时频分析方法，可以同时提供时域和频域的信息。
相比于傅里叶变换，小波变换可以更好地分析非平稳信号的频谱特性。
在机械振动信号的谱分析中，小波变换常用于检测故障频率和跟踪频率的变化。
3. 高阶谱分析高阶谱分析是对信号进行高阶统计处理的方法，可以提供更多关于信号的非线性和非高斯特性的信息。
在机械振动信号的谱分析中，高阶谱分析常用于检测非线性振动和故障特征。
二、振动信号的特征提取振动信号的特征提取是将信号的频谱信息转化为能够描述机械系统状态的特征量。
常用的特征包括有效值、峰值、峰峰值、均方根值、偏度、峭度等。
1. 有效值有效值是振动信号在单位时间内的平均幅值，反映了振动信号的整体能量。
通过计算振动信号的有效值，可以了解机械设备的振动强度。
2. 峰值峰值是振动信号的最大值，表征了振动信号的峰峰值大小。
峰值是故障信号的重要特征，通过对峰值的分析，可以检测设备是否存在故障。
3. 偏度与峭度偏度和峭度是描述振动信号分布形态的统计特征。
偏度反映了振动信号分布的对称性，峭度反映了振动信号分布的尖锐程度。
通过对偏度和峭度的计算，可以判断振动信号是否存在异常状态。
三、故障诊断与机械振动信号的识别基于机械振动信号的谱分析和特征提取，可以实现对设备故障的诊断和识别。
机械系统的振动信号分析与识别
机械系统的振动信号分析与识别引言：机械系统的振动信号分析与识别是一门重要的技术领域，它涉及到工业制造、设备维护、故障诊断等多个方面。
通过对机械系统振动信号的分析与识别，可以有效地监测设备的运行状态，预测故障的发生，并采取相应的措施，以提高设备的可靠性和工作效率。
一、振动信号的特征分析振动信号是机械系统运行过程中产生的一种非稳态信号，它包含了丰富的信息，可以反映出机械系统的运行状态。
对振动信号进行特征分析，可以提取出信号的频率、幅值、相位等重要参数，从而揭示出机械系统的振动特性。
1.1 频域分析频域分析是通过将时域信号转换为频域信号，来分析信号的频率成分和能量分布。
常用的频域分析方法有傅里叶变换、功率谱密度分析等。
通过频域分析，可以确定振动信号的主要频率成分，进而判断机械系统是否存在异常振动。
1.2 时域分析时域分析是直接对振动信号在时间上的变化进行观察和分析。
常用的时域分析方法有均方根、峰值、波形图等。
时域分析可以揭示振动信号的幅值、波形等特征，从而判断机械系统的运行状态是否正常。
1.3 相位分析相位分析是对振动信号中不同频率分量之间的相位关系进行分析。
相位分析可以帮助我们了解振动信号的相位差异，从而判断机械系统中可能存在的故障类型。
二、振动信号的故障识别通过对机械系统振动信号的分析与识别，可以判断出机械系统中存在的故障类型，进而采取相应的维修措施，以避免故障的进一步发展。
2.1 轴承故障识别轴承是机械系统中常见的易损件，其故障会导致机械系统的振动异常。
通过对轴承振动信号的分析与识别，可以判断轴承是否存在疲劳、磨损、松动等故障，并及时采取维修措施，以延长轴承的使用寿命。
2.2 齿轮故障识别齿轮是机械系统中常用的传动装置，其故障会导致机械系统的振动异常和噪音增加。
通过对齿轮振动信号的分析与识别，可以判断齿轮是否存在磨损、断齿、错位等故障，并采取相应的修复措施，以保证齿轮的正常运行。
2.3 电机故障识别电机是机械系统中重要的动力源，其故障会导致机械系统的振动异常和运行不稳定。
机械振动对传输线性系统的影响分析
机械振动对传输线性系统的影响分析引言：在工程实践中，许多系统和设备都需要进行传输。
然而，机械振动作为一个常见的环境因素，对于传输线性系统的影响是不可忽视的。
本文将从不同方面分析机械振动对传输线性系统的影响，并探讨可能的解决办法。
一、机械振动对传输信号的影响1. 振动引起信号失真机械振动会导致传输信号的失真。
振动使得信号在传输过程中产生相位和振幅的变化，从而引起信号失真。
尤其是在高频传输中，振动对信号的影响更加显著。
因此，在设计传输线性系统时，需要考虑振动对信号的影响，并采取相应的补偿措施。
2. 振动引起传输噪声增加机械振动会引起传输线性系统中的噪声增加。
振动使得传输线性系统中的元件或连接部件发生微小的位移，从而使噪声的产生和传输增加。
这对于对噪声敏感的系统，如音频传输系统或精密测量系统，影响尤为明显。
因此，减少振动对传输线性系统的影响，是确保系统性能的关键。
二、机械振动对传输线性系统的解决办法1. 降低振动源的影响首先，我们需要找出振动源，采取相应措施降低其对传输线性系统的影响。
例如，在建筑物的结构设计中，可以采用减振措施，如增加阻尼器或吸振材料，来减少振动传输。
在设备安装中，可以使用减振垫或减振脚来隔离振动源。
2. 优化传输线性系统设计其次，通过优化传输线性系统的设计，减少振动对系统的影响。
例如，在电缆或导线设计中，可以采用屏蔽层或抗振结构来阻止振动对信号的传播。
在信号传输中，可以采用差分信号传输或抗噪声传输技术，提高系统的抗干扰性能。
3. 传输线性系统的故障诊断与监测此外，在传输线性系统运行过程中，需要进行故障诊断与监测，及时发现机械振动导致的问题。
通过使用传感器和监测设备，可以实时监测传输线性系统的振动状态，并对振动异常进行故障诊断。
这样可以及时采取措施修复或替换受损的部件，确保系统的正常运行。
结论：机械振动对传输线性系统的影响是不可忽视的。
它会引起传输信号的失真和噪声增加，对系统性能产生负面影响。
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第二章 机械振动及信号
• 2.3设备状态信号的物理表现
• 机械故障诊断技术的应用分为：
• 事故前预防 • 事故后分析
• 事故前预防不能预防突发性故障，只能预防渐变性故障。渐变 性故障时随着劣化的进展而逐步恶化，必有某些特征信号在这 个过程中相应的变化。事前预防就是抓住这些特征信号所发出 的预兆，及时采取措施，制止故障发展。 • 这些特征信号就是设备的状态信息，它们的物理表现就是检测、 分析的对象。
m kx 0 x
• 通过求解，可得系统的固有频率：
k wn m
第二章 机械振动及信号
• 注意：物体并不是一受到激励都可发生振动，实际的振动体在运 动过程中，总是会受到某种阻尼的作用，如空气阻尼、材料内摩 擦损耗等，只有当阻尼小于临界值时才能激发振动。临界阻尼是 振动体的一种固有属性，用Ce表示：
第二章 机械振动及信号
• 3、按振动频率分类
• 按照振动频率的高低，通常把振动分为三类：
• 低频振动： f <10Hz • 中频振动： f =10~1000Hz • 高频振动： f >1000Hz
• 低频振动：主要测量的振幅是位移量。这是因为在低频范围造 成破坏的主要因素是应力的强度，位移量是与应变、应力直接 相关的参数。 • 中频振动：主要测量速度量。这是因为振动部件的疲劳进程与 振动速度成正比，振动能量与振动速度的平方成正比。零件主 要表现为疲劳破坏，如点蚀、剥落等。 • 高频振动：主要测量加速度。加速度表征振动部件所受冲击力 的强度。冲击力的大小和冲击频率与加速度值正相关。
第二章 机械振动及信号
• 三种振动的主要使用领域
• 对于结构件，因局部裂纹、紧固件松动等原因导致结构件的特 性参数发生改变的故障，多利用脉冲力所激励的自由振动来检 测，以测定构件的固有频率、阻尼系数等参数的变化。 • 对于减速箱、电机、低速旋转设备等机械的故障，主要以强迫 振动为特征，通过对强迫振动的频率分析、振幅变化等特征参 数的分析，来鉴别故障。 • 对于高速旋转设备以及能被工艺流体所激励的设备，除了需要 监测强迫振动的特征参数外，还需要监测自激振动的特征参数。
• 前部为通解，衰减自由振动；后部为特解，稳态强迫振动。 • 特点：衰减振动随时间的推移迅速消失，而强迫振动则不受阻尼影响， 是一种和激振力同频率的振动。因此，强迫振动不仅与激振力的频率 和振幅有关，而且与物体自身固有属性有关。
第二章 机械振动及信号
• （3）自激振动 • 自激振动定义：在非线性机械系统内，由非振荡能量转变为振 荡激励能量所产生的振动。也即，设备在没有外力作用下，由 系统自身原因所产生的激励而引起的振动。它是一种比较危险 地振动，设备一旦发生自激振动，会使设备运行失去稳定性。 • 自激振动也称为负阻尼振动。 • 设备产生自激振动时，很小的能量即可产生强烈振动，只是由 于系统的非线性，振幅才被限制在一定量值之内。 • 小提琴琴弦的振动是随着你拨动的强度而变化的，属于自激 振动。
• 对s进行一次微分和二次微分，可分别得到速度v和加速度a： • v = Awcos(wt + φ)=Awsin(wt +PI/2+ φ) • a = Aw2sin(wt +PI+ φ) （图示） • 振幅反应振动的强度，振幅的平方常与物质振动的能量成正 比。因此，振动诊断标准都是用振幅来表示的。
第二章 机械振动及信号
Ce 2 km
• 实际阻尼C与临界阻尼之比称为阻尼比，记为ξ
C Ce
• 当ξ<1时，是一种振幅按指数规律衰减的振动，其振动频率与初 始振动无关，振动频w率略小于固有频率wn( w 1 2 wn )；当ξ ≥1时，物体不会振动。
第二章 机械振动及信号
• （2）强迫振动和共振 • 强迫振动：物体在持续周期变化外力作用下产生的振动，如不平衡 （画图示）、不对中所引起的振动。其力学模型如图所示。
简谐振动 （振动波形为单一 正弦波） 周期振动 周期振动 （振动波形为多余 正弦波的叠加） 确定性振动
A t O A t O
准周期振动 （信号经过处理后，可以 变换成周期振动） O 非周期振动 过渡振动 （单发的一次性振动） O 窄频带随机振动 （受频带限制的 随机振动）
t
t
机械振动
t O
平稳随机振动
（1）振动基本参数的测量（下图示例）
（2）结构和部件的动态特性测量
第二章 机械振动及信号
2.1机械振动基础 各种机械设备在运行中，都不同程度的存在振动，这是 运行机械的共性。然而，不同的设备，或同一台机器的不 同部位，以及设备在不同时刻或不同的状态下，其产生的 振动形式又往往是有差别的，所以应当从不同的角度来考 察振动问题。机械振动一般有以下几种分类方法。
t 随机振动 宽频带随机振动 （白噪声） O
t 不平稳随机振动（特殊的随机振动） O
第二章 机械振动及信号
• 2、按振动的动力学特征分类
• 设备产生振动的根本原因，在于存在一个或几个力的激励。 不同性质的力激起不同类型的振动。 • 了解பைடு நூலகம்动动力学特征，不仅有助于对振动动力学性质作出分 析，还有助于说明设备故障的机理。因此，掌握振动动力学 知识对设备故障诊断具有重要的意义。因此，可将机械振动 分为三种类型：
第二章 机械振动及信号
• 设备故障诊断技术必须获取表征设备状态信息的那些物理量，作 为诊断的依据。 • 以能量转换为主要工作任务的设备，其设备的状态信息包括转换 前的能量、转换后的能量以及因这些能量的损耗所衍生的物理量。
• 泵、风机、压缩机等是将机械能转换成介质能量的设备，其状态信息 包括机械能的参数：力、速度、振动、温度；也包含介质的能量：压 力、流量。 • 电动机是将电能转换为机械能的设备，其状态信息包括：电压、电流、 漏电流；也包括机械能的参数：力、速度、振动、温度。 • 内燃机类的设备是将燃料中的能量转换为机械能，其状态信息以机械 能的参数为主。 • 热工设备的状态信息主要为温度场分布，如工业炉、窑、化工反应塔 等。
第二章 机械振动及信号
• 2.2振动信号的描述
• • • • • • 确定性振动的三要素：振幅，频率和相位。 1、振幅 s 简谐振动可用函数表示： s= A sin(2 PI × t / T + φ) 用角频率w表示，即w = 2 PI / T ，所以又可以写成： s= A sin(wt + φ)
F(t)=F0sinwt
m x k c
第二章 机械振动及信号
• 其运动方程为：
• 这是一个常系数线性非齐次微分方程，其解由通解和特解组成：
m cx kx F0 sin wt x
x(t ) Ae wnt sin 1 2 wnt ) B sin( wt )
机械动态监测与故障诊断 第二章 机械振动及信号
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第二章 机械振动及信号
振动分析及测量在振动机械故障中有着重要的地位，为 此，本章主要介绍设备诊断技术中振动分析及振动测量的 基本知识。 振动测量简单的讲就是通过对机械设备所表现的振动信 号进行检测、分析，用以判断机械自身的劣化程度及预测 其寿命。一般进行振动测量大致有以下两个方面的内容：
• 2、频率 f • f ：振动物体（或质点）每秒振动的次数，单位Hz。
• 数值上： f =1/ T • 用角频率表示： w = 2 PI f
•
我国交流电源的频率为50Hz。若一台机器的转速为1500r/mi n，那么其转动频率 fr = 25Hz。
• 3、相位角Φ • Φ由转角wt与初相位角φ 两部分组成， 即Φ = wt + φ 。 • 相位表示振动质点的相对位置。不同振源产生的信号都有各 自的相位。相位相同会引起合拍共振产生严重后果。相位相 反，会产生互相抵消的作用，起到减振的效果。
1、按振动规律分类 2、按振动的动力学特征分类 3、按振动频率分类
第二章 机械振动及信号
• 1、按振动规律分
• 是根据振动在时间历程内的变化特征来划分（如图下页图） • 大多数机械设备的振动是周期振动、准周期振动、窄带随机 振动和宽带随机振动中的一种，或是某几种振动的组合。 • 一般在启动或停机过程中的振动信号是非平稳的。 • 设备在实际运行中，其表现的周期信号往往淹没在随机振动 信号之中。若设备故障程度加剧，则随机振动中的周期成分 就会加强，从而整台设备振动增大。 • 因此，从某种意义上讲，设备振动诊断的过程，就是从随机 信号中提取周期成分的过程。
• （1）自由振动 • （2）强迫振动 • （3）自激振动
第二章 机械振动及信号
• （1）自由振动与固有频率
• 自由振动是物体受到初始激励（通常是一个脉冲力）所引发 的一种振动：这种振动靠初始激励一次性获得能量，历程有 限，一般不会对设备造成破坏，不是现场设备振动所必须考 虑的因素。单自由度无阻尼线性系统的运动方程为：