振动监测基本常识分析
(2) 第1章振动测试的基本知识
1.2.2 有阻尼的自由衰减振动的测试 参数 m cx kx 0 x
解得x(t )
Ae
nt
sin( p n t
2 n 2
Ae Ae
nt nt
sin( Pd t sin( 2f d t
A–位移振幅，C–阻尼系数，n–衰减系数 (2n c / m)
例：
电测法 宽（大、中、小量程均有） 宽（大、中、小量程均有） 规格型号多 需要 中、小（Kistler 公司 1mm 注塑监控用力传感器） 高、中、低均有 高、中、低档均有 接触式、需考虑温度、湿 度、腐蚀及电磁干扰等影 响 伺服式加速度计 压电式加速度计 惯性式速度计 角位移计
传感器生产 商：
VdB 20 log x dB
式中：a1，v1，x1是指测量得到的有效值（或峰 值） a2，v2，x2是指某一参考值（一般取
a2=10-2mm/s2，v2=10-5mm/s，x2=10-8mm;
x1 20 log dB x2
或者取为1)
例如：声级计的p2=20μpa 有的仪表1mv 0dB 或者 1v 0dB 某放大器的增益为40dB，表示输入信号的 幅值是输入信号幅值的100倍。 这种所谓的分贝标尺起到了将大范围的变 化加以等精度压缩的作用。
| X ( f ) |与 f )都是频率 f 的实函数 | X ( f ) |—幅频曲线
f ) —相频曲线 根据振动信号的频谱，可以判断振动系统 的动力学特性。
1.3 振动测试方法及分类
机械法 — 适用被测振动频率较低、振幅
较大和精度不高的场合。
测试方法 光学法 — 可实现无接触测量，但只能作 相对测试，故需良好隔振。 电测法 — 是瞬态、冲击和随机振动等复 杂参数的唯一测试手段。
振动测量分析基础知识
图14 振动的时域和频域波形比较
由图可以注意到， 总振动波形是如何由一 系列小的振动波形构成 的，每一个小的振动波 形各自对应1XRPM、 2XRPM、3XRPM、等等。 将这些个别振动波形代 数相加就得到总振动的 波形，可在示波器上或 振动分析仪上显示出来。
什么是振动频谱（也称为“FFT”）？
利用示波器可观察振动波，将来自振动传感器的电信号加到示波器 的两极板上，这样就会将通过极板的电子束产生转移，从而在屏幕上显 示出振动波形。如下图所示。
图21是针对振动加速度的振动等级图。振动加速度分级也是具有 频率依赖性。如例如，在18000 CPM时，2g’s的振动是处于较差的范 围内，而在180000 CPM（3000Hz）时的2g’s振动侧是处于优秀的范 围内。
图17 实际振动转换成FFT的过程
什么时候使用位移、速度或加速度？
当对机器振动进行分析时，重要的一点是尽可能多地收集到有关 该机器的资料（如轴承类型和型号、每根轴的精确转速、齿轮的齿数、 叶轮的叶片数等）。不了解这些信息资料将会影响振动分析的准确性。 振动幅值是是振动分析中经常使用的重要振动参数之一，它于机器存 在的潜在故障问题的严重程度成正比，并且它也是显示机器状态的首 选参数之一。振动幅值的测量类型可以是位移、速度或加速度。但总 的来说更比较常用的是速度。 通常认为当测量的频率范围在600CPM(10Hz)以下时，采用位移测 量单位是很有利的。振动幅值必须有相应的振动频率值做补充说明才 能正确评估振动的严重程度。而只是简单地说“1X RPM 振动是2mils 是不够的，没有足够的信息评价机器的状态是好还是不好。例如，在 3600 CPM转速下振动2mils pk-pk 要比在300 CPM转速下振动2mils pk-pk 对设备的损坏程度要大得多（见图22）。所以，在整个频率范 围内，单独使用位移值是不能对机器进行评估的。
振动监测基础知识
一、名词和术语1. 振动的基本参量：幅值、周期（频率）和相位机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。
振动通常以其幅值、周期（频率）和相位来描述，它们是描述振动的三个基本参量。
a．幅值：表示物体动态运动或振动的幅度，它是机械振动强度的标志，也是机器振动严重程度的一个重要指标。
机器运转状态的好坏绝大多数情况是根据振动幅值的大小来判别的。
针对机械设备的振动信号，选择有效的特征参数指标，是实现状态监测的关键，常用的特征参数包括:有量纲参数: 均方根(RMS)，峰值(Peak)，峰峰值(Peak-Peak)。
均方根(RMS):表征信号的能量，其定义为:均方根是对机组进行状态监测最重要的指标，由于均方根振动信号的能量，当机组正常运转时，振动信号的能量处于比较稳定的状态，当机组某个零部件出现异常后，信号的能量增加，当增知到超过设定阅值时，就可以判断出机组出现异常、对于速度信号的评估，通常用均方根表示。
均方根的稳定性和趋势性较好，许多标准都采用均方根来作为状态监测的参数.ISO 10816是针对通用机械的状态监测标准，采用速度信号的RMS作为特征参数。
VDI 3834作为唯一一个针对风电机组的振动标准，采用速度和加速度的RMS作为监测指标.峰值是指某段采集的信号中的最高值和最低值，其中，最高值表示为Peak(+)，最低值表示为Peak(-)，由于加速度信号主要表征受力的大小，因此通常用峰值来表征加速度的大小.峰峰值(Peak-Peak)是指某段采集的信号中，最高值和最低值之间的差值，它是峰值(+)和峰值(-)之间的范围，由于峰峰值描述的是信号值的变化范围大小，因此对于位移信号，通常用峰峰值表示。
峰－峰值等于正峰和负峰之间的最大偏差值，峰值等于峰－峰值的 1/2。
只有在纯正弦波的情况下，均方根值才等于峰值的0.707 倍，平均值等于峰值的0.637倍。
而平均值在振动测量中一般则很少使用。
振动测量基础知识
在垫板（BASE PLATE)和支 承混凝土基础（CONCRETE BASE)之间存在着显著的振动幅 值和相位的变化，这说明，很可 能是由于在两部件间的水泥灌浆 不充分所引起的。
不对中问题的相位表现
联轴节两侧轴承的振动相位差接近180°。振动幅值和相位角的测量 应该在联轴节相邻的两个轴承座的4个象限位置进行。
• 即使机器稳态运行，也不是完全重复性周期 • 其它力的响应
– 共振，外界干扰，管道扰动等随机因素
旋转机器可视为机械振荡器 所有机器的振动表现为稳态随机振动
随机振动和冲击脉冲
• 随机振动不能重复自身，不能确定频率
– 流体漩涡，紊流，摩擦，风，轮胎噪声，泵气穴
• 真正的随机振动在频域表现为水平线，如果观察时间 足够，如2分钟，所有频率将出现。 • 冲击脉冲是单事件瞬态过程
• 推荐应用在振源频率超 过5000Hz以上，如齿轮 啮合频率、电机笼条通 过频率、叶片通过频率 等，这些振源在很多情 况下会产生多阶谐频
水平安装转动机械振动 加速度/速度等级图表
振动速度幅值直接与机 器的状态有关
振动速度在10-2000Hz频 率范围内不存在对频率 的依赖关系。振源频率 范围5-5000Hz时，一般 选择测量振动速度 一台转速为1800 RPM的 机器，7.6mm/s的振动与 另一台转速为10000 RPM，振动也为 7.6mm/s的机器，具有同 样的振动损坏程度。
不平衡的相位表现
比较转子两端轴承座上水平和垂直相位差，确认不平衡 1XRPM振动幅值肯定是较高的，并且在两个轴承座上水平方向的振 动相位差等于垂直方向的振动相位差（±30°）。这说明，转子 的运动状态在水平方向和垂直方向是相同的，否则，其主要问题 可能就不会是不平衡问题了。
振动监测基础知识
一、名词和术语1. 振动的基本参量：幅值、周期（频率）和相位机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。
振动通常以其幅值、周期（频率）和相位来描述，它们是描述振动的三个基本参量。
a．幅值：表示物体动态运动或振动的幅度，它是机械振动强度的标志，也是机器振动严重程度的一个重要指标。
机器运转状态的好坏绝大多数情况是根据振动幅值的大小来判别的。
针对机械设备的振动信号，选择有效的特征参数指标，是实现状态监测的关键，常用的特征参数包括:有量纲参数: 均方根(RMS)，峰值(Peak)，峰峰值(Peak-Peak)。
均方根(RMS):表征信号的能量，其定义为:均方根是对机组进行状态监测最重要的指标，由于均方根振动信号的能量，当机组正常运转时，振动信号的能量处于比较稳定的状态，当机组某个零部件出现异常后，信号的能量增加，当增知到超过设定阅值时，就可以判断出机组出现异常、对于速度信号的评估，通常用均方根表示。
均方根的稳定性和趋势性较好，许多标准都采用均方根来作为状态监测的参数.ISO 10816是针对通用机械的状态监测标准，采用速度信号的RMS作为特征参数。
VDI 3834作为唯一一个针对风电机组的振动标准，采用速度和加速度的RMS作为监测指标.峰值是指某段采集的信号中的最高值和最低值，其中，最高值表示为Peak(+)，最低值表示为Peak(-)，由于加速度信号主要表征受力的大小，因此通常用峰值来表征加速度的大小.峰峰值(Peak-Peak)是指某段采集的信号中，最高值和最低值之间的差值，它是峰值(+)和峰值(-)之间的范围，由于峰峰值描述的是信号值的变化范围大小，因此对于位移信号，通常用峰峰值表示。
峰－峰值等于正峰和负峰之间的最大偏差值，峰值等于峰－峰值的 1/2。
只有在纯正弦波的情况下，均方根值才等于峰值的0.707 倍，平均值等于峰值的0.637倍。
而平均值在振动测量中一般则很少使用。
振动检测基础知识
基频分量的幅值和相位
基频是转速频率，记作 1R。 基频分量的幅值与转子的不平衡大小有关。 基频分量的相位与不平衡在转子上的方位有 直接对应关系。 基频大小和相位由基频分析仪或频率分析方 法求得。
键相与相位参考脉冲
参考脉冲
K’ K
t 1转
在转子上刻印键相标记K ，在轴承座上布置键相传感器K （光电式或涡流式），其输出为相位参考脉冲。 参考脉冲是测量相位的基准。 参考脉冲也可用于测量转子的转速。
振动检测基础知识
工程技术领域中，振动现象也比比皆是。例如， 桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动，飞机和 船舶在航行中的振动，机床和刀具在加工时的振动， 各种动力机械的振动，控制系统中的自激振动，等 等。
振动测量是指检测振动变化量，将其转换为与之 对应的，便于显示、分析和处理的电信号，并从中 提取所需的有用信息的测量技术。
xav
1 T
T
x dt
0
value)
均值 (Mean value)
x 1
T
x dt
T0
又称平均值或直流分量。
有效值 (Root mean square value) xrms
1 T x2 dt T0
简谐振动的幅值参数
平均绝对值
正峰值
有效值
峰峰值
平均值
负峰值
各幅值参数是常数，彼此间有确定关系
峰值 xp=A; 峰峰值 xp-p=2A
平均绝对值 xav=0.637A
有效值
xrms=0.707A
平均值
x0
复杂振动的幅值参数
峰峰值 正峰值 xrms
负峰值
各幅值参数随时间变化， 彼此间无明确定关系
常用的幅值参数及其单位
振动测试必须知道的27个基本常识
振动测试必须知道的27个基本常识振动测试必须知道的常识1、什么是振动振动是机械系统中运动量（位移，速度和加速度）的振荡现象。
2、振动实验的目的振动试验的目的是模拟一连串振动现象，测试产品在寿命周期中，是否能承受运输或使用过程的振动环境的考验，也能确定产品设计和功能的要求标准。
振动试验的精义在于确认产品的可靠性及提前将不良品在出厂前筛检出来，并评估其不良品的失效分析使其成为高水平，高可靠性的产品。
3、振动分几种振动分确定性振动和随机振动两种。
4、什么是正弦振动能用一项正弦函数表达式表达其运动规律的周期运动。
例如凡是旋转、脉动、振荡（在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的）所产生的振动均是正弦振动。
5、正弦振动的目的正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、储存、使用过程中所遭受的振动及其影响，并考核其适应性。
6、正弦振动的试验条件正弦振动试验的验条件（严酷等级）由振动频率范围、振动量、试验持续时间（次数）共同确定。
7、什么是振动频率范围振动频率范围表示振动试验由某个频率点到某个频率点进行往复扫频。
例如：试验频率范围5-50Hz，表示由5Hz到50Hz进行往复扫频。
8、什么是频率频率：每秒振动的次数.单位：Hz。
9、什么是振动量振动量:通常通过加速度、速度和位移来表示。
加速度：表示速度对时间倒数的矢量。
加速度单位:g或m/s2速度：在数值上等于单位时间内通过的路程位移：表示物体相对于某参考系位置变化的矢量。
位移单位:mm10、什么是试验持续时间振动时间表示整个试验所需时间,次数表示整个试验所需扫频循环次数。
11、什么是扫频循环扫频循环：在规定的频率范围内往返扫描一次：例如：5Hz→50Hz→5Hz,从5Hz扫描到50Hz后再扫描到5Hz。
12、什么是重力加速度重力加速度：物体在地球表面由于重力作用所产生的加速度。
1gn=10m/s2（GB/T 2422-1995 电工电子产品环境试验术语）13、扫描方式分几种线性扫描：是线性的，即单位时间扫过多少赫兹，单位是Hz/s或Hz/min，这种扫描用于细找共振频率的试验。
振动分析基础知识
旋转机械振动分析基础汽轮机、发电机、燃气轮机、压缩机、风机、泵等都属于旋转机械，是电力、石化和冶金等行业的关键设备。
这些设备出现故障后，大多会带来严重的经济损失。
振动在设备故障中占了很大比重，是影响设备安全、稳定运行的重要因素。
振动又是设备的“体温计”，直接反映了设备健康状况，是设备安全评估的重要指标。
一台机组正常运行时，其振动值和振动变化值都应该比较小。
一旦机组振动值变大，或振动变得不稳定，都说明设备出现了一定程度的故障。
振动对机组安全、稳定运行的危害主要表现在：(1)振动过大将会导致轴承乌金疲劳损坏。
(2)过大振动将会造成通流部分磨损，严重时将会导致大轴弯曲。
统计数据表明，汽轮发电机组 60％以上的大轴弯曲事故就是由于摩擦引起的。
(3)振动过大还将使部件承受大幅交变应力，容易造成转子、联结螺栓、管道、地基等的损坏。
正因为振动对设备安全运行相当重要，人们对振动问题都很重视。
目前大型机组上普遍安装了振动监测系统，并将振动信号投了保护。
振动超标时，保护动作，机组自动停机，从而保证设备的绝对安全。
一、振动分析基本概念振动是一个动态量。
图所示是一种简单的振动形式－简谐振动，即振动量按余弦（或正弦）函数规律周期性地变化，幅值反映了振动大小；频率反映了振动量动态变化的快慢程度；相位反映了信号在t=0时刻的初始状态。
可见，为了完全描述一个振动信号，必须同时知道幅值、频率和相位这三个参数，人们称之为振动分析的三要素。
振动是一个动态变化量。
为了突出反映交变量的影响，振动监测时常取波形中正、负峰值的差值作为振动幅值，又称为峰峰值。
简谐振动是一种简单的振动形式，实际机组上发生的振动比简谐振动要复杂得多。
不管振动多么复杂，由信号分析理论可知，都可以将其分解为若干具有不同频率、幅值和相位的简谐分量的合成。
旋转机械振动分析离不开转速，为了方便和直观起见，常以 1x 表示及转动频率相等的频率，又称为工（基）频；以 0.5x、2x、3x 等表示及转动频率的 0.5 倍、2 倍和 3 倍等相等的频率，又称为半频、二倍频、三倍频。
振动试验基本知识及振动图像和波动图像
专业知识1、振动试验基本知识1.1 振动试验方法试验方法包括试验目的，一般说明、试验要求、严酷等级及试验程序等几个主要部分。
为了完成试验程序中规定的试验，在振动试验方法中又规定了“正弦振动试验”和“随机振动试验”两种型式的试验方法。
正弦振动试验正弦振动试验控制的参数主要是两个，即频率和幅值。
依照频率变和不变分为定频和扫频两种。
定频试验主要用于：a）耐共振频率处理：在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上，施加规定振动参数振幅的振动，以考核产品耐共振振动的能力。
b）耐予定频率处理：在已知产品使用环境条件振动频率时，可采用耐予定频率的振动试验，其目的还是为考核产品在予定危险频率下承受振动的能力。
扫频试验主要用于：●产品振动频响的检查（即最初共振检查）：确定共振点及工作的稳定性，找出产品共振频率，以做耐振处理。
●耐扫频处理：当产品在使用频率范围内无共振点时，或有数个不明显的谐振点，必须进行耐扫频处理，扫频处理方式在低频段采用定位移幅值，高频段采用定加速度幅值的对数连续扫描，其交越频率一般在55-72Hz，扫频速率一般按每分钟一个倍频进行。
●最后共振检查：以产品振动频响检查相同的方法检查产品经耐振处理后，各共振点有无改变，以确定产品通过耐振处理后的可靠程度。
随机振动试验随机振动试验按实际环境要求有以下几种类型：宽带随机振动试验、窄带随机振动试验、宽带随机加上一个或数个正弦信号、宽带随机加上一个或数个窄带随机。
前两种是随机试验，后两种是混合型也可以归入随机试验。
电动振动台的工作原理是基于载流导体在磁场中受到电磁力作用的安培定律。
1.2 机械环境试验方法标准电工电子产品环境试验国家标准汇编（第二版）2001年4月汇编中汇集了截止目前我国正式发布实施的环境试验方面的国家标准72项，其中有近50项不同程度地采用IEC 标准，内容包括：总则、名词术语、各种试验方法、试验导则及环境参数测量方法标准。
其中常用的机械环境试验方法标准：（1）GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击（2）GB/T 2423.6-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Eb和导则：碰撞（3）GB/T 2423.7-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ec和导则：倾跌与翻倒（主要用于设备型产品）（4）GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ed和导则：自由跌落（5）GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）（6）GB/T 2423.11-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fd：宽频带随机振动——一般要求（7）GB/T 2423.12-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fda：宽频带随机振动——高再现性（8）GB/T 2423.13-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fdb：宽频带随机振动——中再现性（9）GB/T 2423.14-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fdc：宽频带随机振动——低再现性（10）GB/T 2423.15-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ga和导则：稳态加速度（11）GB/T 2423.22-1986 电工电子产品基本环境试验规程温度（低温、高温）和振动（正弦）综合试验导则（12）GB/T 2423.24-1995 电工电子产品环境试验温度（低温、高温）/低气压/振动（正弦）综合试验导则GJB150.1～150.20-86 军用设备环境试验方法标准中共包括1个总则和19个试验方法，以美国军用标准MIL-STD-810C或810D为依据制订，其中涉及机械环境试验的是：（1）GJB150.15-86 军用设备环境试验方法加速度试验（2）GJB150.16-86 军用设备环境试验方法振动试验（3）GJB150.17-86 军用设备环境试验方法噪声试验（4）GJB150.18-86 军用设备环境试验方法冲击试验（5）GJB150.20-86 军用设备环境试验方法飞机炮振试验依据MIL-STD-810F修订的GJB150即将颁布。
振动测量的主要内容
振动测量的主要内容振动测量是一种广泛应用于各个领域的技术，用于检测和分析物体的振动行为。
它在工程、科学、医学等领域中都有着重要的应用，可以帮助人们了解物体的动态特性和结构健康状况。
以下是关于振动测量的主要内容的详细介绍。
一、振动的基本概念1. 振动的定义：振动是物体围绕平衡位置来回运动的现象，包括周期、频率、幅值和相位等基本概念。
2. 振动的分类：振动可以分为自由振动和受迫振动，自由振动是物体在没有外力作用下的振动，受迫振动是外力作用下的振动。
3. 振动的参数：描述振动行为的参数包括振幅、频率、周期、相位等，这些参数对于振动测量非常重要。
二、振动传感器1. 加速度传感器：加速度传感器是最常用的振动传感器之一，它可以测量物体在某一方向上的加速度，并通过积分得到速度和位移信息。
2. 速度传感器：速度传感器用于测量物体的振动速度，它可以直接测量速度而无需进行积分运算。
3. 位移传感器：位移传感器可以直接测量物体的振动位移，常用的位移传感器包括电感式传感器、光电传感器等。
4. 压电传感器：压电传感器利用压电效应将振动转化为电信号，常用于高频振动测量。
三、振动测量方法1. 时域分析：时域分析是最基本的振动分析方法，通过记录振动信号的时间历程，可以获取振动信号的幅值、频率、周期等信息。
2. 频域分析：频域分析是将振动信号从时域转换到频域的方法，常用的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度分析等，可以得到振动信号的频率成分和能量分布情况。
3. 阶次分析：阶次分析是将振动信号从时间域转换到转速域的方法，可以分析旋转机械系统中的振动特性，如齿轮啮合频率、轴承故障频率等。
4. 模态分析：模态分析用于研究结构振动的固有特性，可以确定结构的固有频率、振型等信息，常用的方法有模态测试和有限元模态分析等。
四、振动测量应用1. 结构健康监测：振动测量可以用于结构健康监测，通过对建筑物、桥梁、飞机等结构的振动进行监测和分析，可以及早发现结构的损伤和故障。
振动测试必须知道的27个基本常识
振动测试必须知道的27个基本常识振动测试必须知道的常识1、什么是振动振动是机械系统中运动量（位移，速度和加速度）的振荡现象。
2、振动实验的目的振动试验的目的是模拟一连串振动现象，测试产品在寿命周期中，是否能承受运输或使用过程的振动环境的考验，也能确定产品设计和功能的要求标准。
振动试验的精义在于确认产品的可靠性及提前将不良品在出厂前筛检出来，并评估其不良品的失效分析使其成为高水平，高可靠性的产品。
3、振动分几种振动分确定性振动和随机振动两种。
4、什么是正弦振动能用一项正弦函数表达式表达其运动规律的周期运动。
例如凡是旋转、脉动、振荡（在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的）所产生的振动均是正弦振动。
5、正弦振动的目的正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、储存、使用过程中所遭受的振动及其影响，并考核其适应性。
6、正弦振动的试验条件正弦振动试验的验条件（严酷等级）由振动频率范围、振动量、试验持续时间（次数）共同确定。
7、什么是振动频率范围振动频率范围表示振动试验由某个频率点到某个频率点进行往复扫频。
例如：试验频率范围5-50Hz，表示由5Hz到50Hz进行往复扫频。
8、什么是频率频率：每秒振动的次数.单位：Hz。
9、什么是振动量振动量:通常通过加速度、速度和位移来表示。
加速度：表示速度对时间倒数的矢量。
加速度单位:g或m/s2速度：在数值上等于单位时间内通过的路程位移：表示物体相对于某参考系位置变化的矢量。
位移单位:mm10、什么是试验持续时间振动时间表示整个试验所需时间,次数表示整个试验所需扫频循环次数。
11、什么是扫频循环扫频循环：在规定的频率范围内往返扫描一次：例如：5Hz→50Hz→5Hz,从5Hz扫描到50Hz后再扫描到5Hz。
12、什么是重力加速度重力加速度：物体在地球表面由于重力作用所产生的加速度。
1gn=10m/s2（GB/T 2422-1995 电工电子产品环境试验术语）13、扫描方式分几种线性扫描：是线性的，即单位时间扫过多少赫兹，单位是Hz/s或Hz/min，这种扫描用于细找共振频率的试验。
振动测量分析基础知识
振动测量分析基础知识振动测量分析是指对物体振动特性进行测量和分析的过程，常用于工程领域的振动分析、故障诊断和结构健康监测。
在进行振动测量分析时，需要掌握一些基础知识，包括振动的基本概念、振动测量的方法、振动信号的分析与处理等。
一、振动的基本概念1.振动：物体围绕其中一位置或平衡位置作往复或周期性运动的现象。
2.振动的主要参数：振幅、周期、频率、相位和相位差。
3.振动的分类：自由振动和受迫振动，以及简谐振动和非简谐振动。
二、振动测量的方法1.直接法：通过直接接触目标物体或其附近的测点，使用传感器实时测量振动信号。
常用的传感器有加速度计、位移传感器和速度计等。
2.非接触法：通过无线传感技术、光学传感技术或红外线传感技术等，对远离目标物体的振动信号进行测量。
常用的传感器有激光测振仪、红外线摄像机和毫米波雷达等。
3.振动传感网络：通过多个传感器分布在目标物体上，实现多点同时测量和数据采集，进行全局振动监测和分析。
三、振动信号的分析与处理1.时域分析：通过对振动信号的波形进行观察和分析，得到信号的振幅、周期、频率以及时间变化规律。
2.频域分析：将时域信号转换为频域信号，通过傅里叶变换等方法，得到信号的频率成分和能量分布，可进行频谱分析和频率响应分析。
3.相位分析：通过测量不同测点的相位差，可以获得信号的相位关系和振动传播速度。
4.整频带法：对振动信号进行整个频率范围的分析，用于诊断和评估整个系统的振动特性。
5.专频法：对振动信号在特定频率范围内的分析，用于更精确地检测特定故障或异常情况。
振动测量分析在工程领域有着广泛的应用，例如在机械设备的故障诊断中，可以通过振动信号的分析来判断设备的健康状况和故障原因；在建筑物结构健康监测中，可以通过振动传感器对结构的振动参数进行实时监测，预防和诊断结构损伤等。
随着传感器技术和信号处理算法的不断发展，振动测量分析的精度和应用范围也在不断扩大，对振动的研究和应用产生了积极的推动作用。
振动监测基本常识课件
① 分析方法 幅 值 分 析：振 动 总 值（ 振 动 水 平、烈 度）、变 化
趋 势、机 械 动 态 特 性 频 谱 分 析：引 起 设 备 振 动 原 因 的 具 体 分 析 相 位 分 析：共 振（ 相 频 特 性）、 动 平 衡 分 析 波 形 分 析：振 动 总 值（ 峰 值、 峰 峰 值…）、 周 期、
措 施：给 出 结 论
• 继 续 运 行； 还 能 运 行 多 久? • 维 修、 检 查； 部 位?
6
二、 振 动 分 析 基 础
2.1、 机 械 振 动 的 意义及其类型
稳态振动 周期振动 简谐振动 周期振动 非周期振动 衰减振动 准周期振动
随机振动 稳态振动 非稳态振动
③ 维 修 体 制： 事后维修 计划维修 预 测 维 修： 趋 势 分 析、 状 态 监 测 主 动 维 修： 消 除 隐 患。 如 用 动 平 衡 机 →不 平 衡；
对 中 仪→不 对 中；油 液 分 析 仪→ 油 液 污 染
2
1.2、 故 障 诊 断 的 手 段 与 方 法
①机械设备故障的起因
7
2.2、单 自 由 度 振 动 问 题 及 其 基 本 概 念
m x c x k x f ( t )
惯性力 阻尼 力 弹性力 干扰力
8
① 简谐振动及其基本特性
• f (t) 0，c0
• x m k x0 xp2x0 它 的 解 为：
x c 1 s i n p t c 2 c o s p t A s i n ( p t )
②机械设备故障的前期表现 振动过大 局部温度升高 油液污染 不正常音响 过 程 参 数 变 化： 压 力、 应 力、 扭 矩、 电 参 数… 表 面 形 貌 改 变： 变 形、 裂 纹、 斑 点、 色 泽 变 化…
国洲电力振动监测基础知识
国洲电力振动监测基础知识国籍电力振动监测是指对电力设备、工业设备等在运行过程中产生的振动信号进行监测、分析和诊断的一种技术手段。
其目的是为了保障设备正常运行，防止设备故障和事故的发生，从而提高生产效率和安全性。
在电力行业中，振动监测主要针对发电机、变压器、轴承、传动装置等关键设备进行。
通过观测这些设备在运行过程中的振动状况，可以了解设备的健康状况，及时发现设备故障，然后采取相应措施进行维修或更换，以避免故障引发的损失。
振动监测的基础知识包括振动信号的种类、振动传感器的类型、振动参数的测量和分析方法等。
振动信号常见的种类包括加速度、速度、位移等。
振动传感器主要分为压电式、电感式、电容式和光学式等，不同类型的传感器在适用范围、精度和灵敏度等方面都有所不同。
在实施振动监测时，需要测量相应的振动参数，例如加速度、速度、位移和随时间变化的频率等。
这些参数的测量可以通过振动传感器和信号采集设备实现。
通过对这些参数的分析，可以深入评估设备的健康状况，并判断设备是否需要维修或更换。
另外，在实施振动监测时，还需要注意振动信号的处理和分析。
常见的处理和分析方法包括峰值、均方根、功率谱密度以及时域、频域等方面的分析法。
这些方法可以帮助工程师评估设备是否健康，检测可能存在的问题，并确定需要采取的措施。
综上所述，国籍电力振动监测是一项重要的技术手段，用于保障设备正常运行，防止故障发生。
要实施好振动监测，需要掌握相关的基础知识，并选用合适的振动传感器和处理分析方法。
通过正确的监测、分析和维护，可以最大程度地保证设备的正常运行，提高生产效率和安全性。
振动测试必须知道27个基本常识
振动测试一定知道的27个根本知识振动测试一定知道的知识1、什么是振动振动是机械系统中运动量〔位移，速度和加快度〕的振荡现象。
2、振动实验的目的振动试验的目的是模拟一连串振动现象，测试产品在寿命周期中，能否能蒙受运输或使用过程的振动环境的考验，也能确立产品设计和功能的要求标准。
振动试验的精义在于确认产品的靠谱性及提早将不良品在出厂前筛检出来，并评估其不良品的无效剖析使其成为高水平，高靠谱性的产品。
3、振动分几种振动分确立性振动和随机振动两种。
4、什么是正弦振动能用一项正弦函数表达式表达其运动规律的周期运动。
比方但凡旋转、脉动、振荡〔在船舶、飞机、车辆、空间飞翔器上所出现的〕所产生的振动均是正弦振动。
5、正弦振动的目的正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、储藏、使用过程中所遭到的振动及其影响，并查核其适应性。
6、正弦振动的试验条件正弦振动试验的验条件〔严酷等级〕由振动频次范围、振动量、试验连续时间〔次数〕共同确立。
7、什么是振动频次范围振动频次范围表示振动试验由某个频次点到某个频次点进行来去扫频。
比方：试验频次范围5-50Hz，表示由5Hz到50Hz进行来去扫频。
8、什么是频次频次：每秒振动的次数.单位：Hz。
9、什么是振动量振动量:往常经过加快度、速度和位移来表示。
加快度：表示速度对时间倒数的矢量。
加快度单位:g或m/s2速度：在数值上等于单位时间内经过的行程位移：表示物体相关于某参照系地点变化的矢量。
位移单位:mm10、什么是试验连续时间振动时间表示整个试验所需时间,次数表示整个试验所需扫频循环次数。
11、什么是扫频循环扫频循环：在规定的频次范围内来回扫描一次：比方：5Hz→50Hz→5Hz,从5Hz扫描到50Hz后再扫描到5Hz。
12、什么是重力加快度重力加快度：物体在地球外表因为重力作用所产生的加快度。
1gn=10m/s2〔GB/T2422-1995电工电子产品环境试验术语〕13、扫描方式分几种线性扫描：是线性的，即单位时间扫过多少赫兹，单位是Hz/s或Hz/min，这类扫描用于细找共振频次的试验。
振动基础知识分析
振动基础知识分析基本概念和基础知识⼀、常见的⼯程物理量⼒、压⼒、应⼒、应变、位移、速度、加速度、转速等（⼀）⼒：⼒是物体间的相互作⽤，是⼀个⼴义的概念。
物体承受的⼒可以有加载⼒，也可以有动态⼒，我们常测试的⼒主要是动态⼒，即给结构施加⼒，激发结构的某些特性，便于测试了解其结构特性，如模态试验⽤的⼒锤。
（⼆）应⼒应变：材料或构件在单位截⾯上所承受的垂直作⽤⼒称为应⼒。
在外⼒作⽤下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。
在⼀定的应⼒范围（弹性形变）内，材料的应⼒与应变量成正⽐，它们的⽐例常数称为弹性模量或弹性系数。
（三）振动位移：位移就是质量块运动的总的距离，也就是说当质量块振动时，位移就是质量块上、下运动有多远。
位移的单位可以⽤µm 表⽰。
进⼀步可以从振动位移的时间波形推出振动的速度和加速度值。
可以是静态位移，可以是动态位移。
通常我们测试的都是动态位移量。
有⾓位移、线位移等。
（四）振动速度：质量块在振荡过程中运动快慢的度量。
质量块在运动波形的上部和下部极限位置时，其速度为0，这是因为质量块在这两点处，在它改变运动⽅向之前，必须停下来。
质量块的振动速度在平衡位置处达到最⼤值，在此点处质量块已经加速到最⼤值，在此点以后质量块开始减速运动。
振动速度的单位是⽤mm/s来表⽰。
（五）振动加速度：被定义为振动速度的变化率，其单位是⽤有多少个m/s2 或g来表⽰。
由下图可见加速度最⼤值处是速度值最⼩值的地⽅，在这些点处质量块由减速到停⽌然后再开始加速。
（六）转速：旋转机械的转动速度（七）简谐振动及振动三要素振动是⼀种运动形式――往复运动d＝Dsin（2πt/T＋Φ）D――振动的最⼤值，称为振幅T――振动周期，完成⼀次全振动所需要的时间f――单位时间内振动的次数,即周期的倒数为振动频率，f ＝1/T （Hz）(1)频率f ⼜可⽤⾓频率来表⽰，即ω＝2π/T （rad/s）ω和f的关系为ω＝2πf （rad/s）(2)f ＝ω/2π（Hz）(3)将式（1）、（2）、（3）代⼊式可得d ＝D sin（ωt＋Φ）＝Dsin（2πft＋Φ）可以⽤正⽞或余⽞函数描述的振动过程称之为简谐振动振动三要素：振幅D、频率f和相位Φ（⼋）、表⽰振动的参数：位移、速度、加速度振动位移： d = DsinωtDπ)振动速度：v = Dωcosωt =Vsin(ωt +2V= Dω振动加速度：a = -Dω2sinωt =Asin(ωt +π)A＝-Dω2（九）振动三要素在⼯程振动中的意义1、振幅○振幅～物体动态运动或振动的幅度。
振动测试所需的基础知识
信号测试分析基础机械振动：物体在其平衡位置附近的往复运动振动的基本参数：位移D、速度v、加速度a声源：产生声音的振动物体称作声源声波：向前推进着的空气振动称作声波声音传播的实质：声音传播是指物体振动形式的传播物理量的测量：测试精度、可靠性、成本、方便性物理量形式转换—传感器传感器是一种把特定的被测信息量按照一定的规律转换成可用信号输出的器件和装置敏感元件+转换电路=传感器电阻应变式传感器——应变片：基于金属导体的应变效应；应变片测量电路——电桥：由于电阻的变化率非常小，需要电桥电路将这一变化输出电涡流式传感器：通高频交流电流的线圈靠近金属导体时，金属导体表面产生感应电流（电涡流）压电式传感器：如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部被极化，表面会产生电荷，当外力去掉时，又回到原来的状态，这种现象称为压电效应电容式传感器：将被测物理量转换为电容变化的装置，它实质上是一个具有可变参数的电容器振动测量传感器的选择：1、选择传感器类型。
如位移、速度、加速度2、量程3、结构条件，接触式非接触式4、测试频率，精度信号的预处理1、信号调理2、放大：可编程放大器3、滤波：低通滤波、高通滤波低通滤波一般由硬件和软件共同实现4、数字采样A/D转换——得到数字信号，便于处理与存储信号检测与处理的流程信号的时域波形分析是最常用的信号分析手段，常有信号的周期、频率、峰值、有效值、均值等。
任何时域信号都能分解为一组单频正弦信号之和简单正弦波在FFT被表达为1点一个任意的时域信号能被转换成FFT，得到频谱题外话90分贝以上不能超过10小时数字信号处理基础将传感器输入的电信号进行必要的预处理 信号采集与调理1、IEPE （ICP ）恒流源2、2、电荷放大器3、滤波：高通滤波、低通滤波4、放大：程控放大器 采样是模拟信号的数字化信号幅值离散化精度取决于ADC 的位数 采样频率：单位是内的采样次数，单位Hz在实际使用中，应根据信号的频宽，合理选择采样频率。
振动监测基本常识
案例二：桥梁结构的振动监测
总结词
桥梁结构的振动监测对于保障桥梁安全具有重要意义，可以及时发现桥梁损伤和潜在的 安全隐患。
详细描述
桥梁在受到车辆、风、地震等外部激励时会产生振动。通过安装振动传感器和采集振动 数据，可以对桥梁的结构状态进行实时监测。通过对振动数据的分析，可以判断桥梁的 稳定性、损伤情况和承载能力，及时发现潜在的安全隐患并进行维修，确保桥梁的安全
如桥梁、建筑、大 坝等结构的振动监 测。
02
CATALOGUE
振动监测基础知识
振动信号的描述
振动信号的时域描述
包括振幅、相位、频率等参数，用于分析振动的动态特性。
振动信号的频域描述
通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，用于分析振动的频率 成分。
振动信号的能量分布
描述振动能量在各频率段上的分布情况，有助于判断振动的来源和 影响。
振动监测基本常识
contents
目录
• 振动监测概述 • 振动监测基础知识 • 振动监测技术与方法 • 振动监测标准与规范 • 振动监测案例分析
01
CATALOGUE
振动监测概述
定义与目的
定义
振动监测是对设备或结构的振动特性 进行测量、分析和评估的过程，以了 解其运行状态和性能。
目的
振动监测的主要目的是及时发现设备 故障、评估设备性能、预测潜在风险 ，并采取相应的维护措施，确保设备 安全、稳定、高效地运行。
02
03
安装方式确定
布置要点
根据设备类型和监测要求，选择 合适的安装方式，如固定式、便 携式等。
合理布置测点，确保能全面监测 设备的振动情况，同时考虑便于 后续维护和数据采集。
振动监测的数据采集与处理
振动监测常识
振动监测常识
进行振动测量时，振幅和频率是分析设备故障的主要参数。
机器故障通常在某些特定频率下发生，有助于区分故障类型。
另外，频率和故障的关系并不是互相对应的，就是说，某一特定频率的振动通常和多种机器故障相联系，在振动频率和机器故障之间并不存在一一对应关系。
在对设备进行分析时，频率是重要的参数，有助于对机器故障进行分类，但仅是一种参量。
如果要得到正确结果，还必须对波形等参量进行分析。
如果一倍频很突出，一般认为是不平衡故障。
但有时候如果除了一倍频很突出外，2倍频和3倍频也很明显，则可能是不平衡和不对中综合引起的。
例如转子可能因积渣、结垢严重，而出现不平衡，产生自激振动。
自激振荡的起因归之于转子支撑系统中存在某一机械能量的反馈环节。
这一反馈环节使转子从转动中获取能量，并转变为某一特定频率下的横向振动能量。
而这一横向振动又通过反馈环节进一步从转动中取得能量，从而加剧了横向振动。
这个例子的处理办法很简单，就是调整改善联轴器的平行度和同心度并且对叶轮进行彻底清灰。
频率分析的最大贡献在于揭示了振动的组成，。
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② 机 械 设 备 故 障 的 前 期 表 现 振 动 过 大 局 部 温 度 升 高 油 液 污 染 不 正 常 音 响 过 程 参 数 变 化： 压 力、 应 力、 扭 矩、 电 参 数… 表 面 形 貌 改 变： 变 形、 裂 纹、 斑 点、 色 泽 变 化…
3
③ 故 障 诊 断 的 方 法 与 技 术
A0 cos(0t ) A0 sin(0t 2 ) vx
2 2 a x A0 sin(0t ) A0 sin(0t )
9
1 k 1 • 周 期 T f f 2 2 m 2f • 峰 值 xmax A ， 峰- 峰 值 2 xmax 2 A
• 平 均 值
x AV
2
1 T
T
2
0
A sin 0 tdt
• 有 效值 xrms
T
0
A2 sin 2 0tdt A 2
10
②
有 阻 尼 的 强 迫 振 动 及 其 特 性
• f (t ) F0 sin t ，c 0
F0 2px p x sin t • x m
它 的 解 为：
x c1 sin pt c2 cos pt A sin( pt )
为 初 相 角， A 振 幅， p 为 角 频 率（ 固 有 频 率）， 令
0 p ;
k 则： 0 p m
当 初 始 条 件：t
0 x A
0 时， x
:
x A sin 0t
确 定 振 动 分 析 方 案
监 测:
•
• • •
测 测 绝 测 数 信
试 试 对 试 据 号
的 参 振 振 类 检
工 况（ 转 速、 负 荷）； 测 点 位 置； 数（ 振 动 位 移、 速 度、 加 速 度）； 动、 相 对 振 动 动 的 方 向（H/V/A） 型（ 幅 值、 频 谱、 波 形） 测 类 型： 峰 值、 峰 峰 值、 有 效 值
振 动 监 测 基 本 常 识
一、设 备 故 障 诊 断 技 术 与 预 测 维 修
1.1、故障诊断与预测维修的概念
① 故 障 ： 设 备 由 于 某 种 原 因“ 丧 失 了 应 有、 规 定 的 功 能”
② 故 障 诊 断： 判 定、 分 析 设 备 故 障 的 过 程。 故 障 的 部 位： 指 导 维 修 引 起 故 障 的 原 因，判 断 故 障 周 期 ③ 维 修 体 制： 事 后 维 修 计 划 维 修 预 测 维 修： 趋 势 分 析、 状 态 监 测 主 动 维 修： 消 除 隐 患。 如 用 动 平 衡 机 →不 平 衡； 对 中 仪→不 对 中；油 液 分 析 仪→ 油 液 污 染
4
②
振 动 分 析 的 过 程： 问 诊→ 监 测→ 诊 断→ 措 施
问 诊：了 解 设 备 背 景， 列 出 可 能 引 起 振 动 的 原 因
•
•
•
设 备 结 构 （ 传 动 链 参 数， 如 齿 轮 齿 数、 轴 承 型 号、 皮 带 轮 直 径 等）、设 备 的 动 态 特 性 等 信 息; 设 备 运 行 工 况，过 程 参 数：温 度、压 力、转 速、 负 荷 设 备 维 修 档 案
7
2.2、单 自 由 度 振 动 问 题 及 其 基 本 概 念
cx kx f ( t ) mx
惯 性 力 阻 尼 力 弹 性 力 干 扰 力
8
①
简 谐 振 动 及 其 基 本 特 性
• f (t ) 0， c 0
• x
k m
x0
2 x p x0
x e pt A0 sin( pd t 0 ) A sin(t )
瞬 态 解 稳 态 解
其 中 有 阻 尼 情 况 下 的 固 有 频 率： pd p 1 2 p
2
1.2、 故 障 诊 断 的 手 段 与 方 法
① 机 械 设 备 故 障 的 起 因 起 因
腐 疲 过 过 卡 磨 污 蚀 劳 热 应 力 死 损 染 性 腐 蚀
部 位
轴 承、 液 压 系 统、 燃 气 轮 机 叶 片、 传 动 件、 轴 承、 齿 轮、 曲 轴 轴 承、 火 花 塞 齿 轮 的 齿、 紧 固 螺 栓 轴 承、 联 轴 节 传 动 件、 离 合 器、 轴 承、 齿 轮 螺 旋 桨、 液 压 系 统、轴 承
措 施：给 出 结 论
• •
继 续 运 行； 还 能 运 行 多 久? 维 修、 检 查； 部 位?
6
二、 振 动 分 析 基 础
2.1、
机 械 振 动 的 意 义 及 其 类 型
稳 态 振 动 周 期 振 动 简 谐 振 动 周 期 振 动 非 周 期 振 动 衰 减 振 动 准 周 期 振 动 随 机 振 动 稳 态 振 动 非 稳 态 振 动
5
②
振 动 分 析 的 过 程： 问 诊→ 监 测→ 诊 断→ 措 施
诊 断：引 起 振 动 的 原 因 和 部 位
• • • • •
•
• •
振 相 频 包 频 瞬 模 诊
动 波 形 识 别 关 时 差 定 位 谱 与 倒 谱 分 析 络 分 析 响 特 性 与 相 干 分 析 时 频 率 变 化 与 相 位 分 析 糊、 灰 色 方 法 分 析 断 的 专 家 系 统
振 油 红 人
动 液 外 工
分 分 测 经
析： 振 动 的 程 度、 振 动 的 起 因 析 温 验 分 析 诊 断： 听、 看、 触 摸
1.3、 振 动 分 析 方 法 简 介
①
分 析 方 法 幅 值 分 析：振 动 总 值（ 振 动 水 平、烈 度）、变 化 趋 势、机 械 动 态 特 性 频 谱 分 析：引 起 设 备 振 动 原 因 的 具 体 分 析 相 位 分 析：共 振（ 相 频 特 性）、 动 平 衡 分 析 波 形 分 析：振 动 总 值（ 峰 值、 峰 峰 值…）、 周 期、 拍 节 包 络 谱 分 析：轴 承、 齿 轮…