振动图谱分析培训课件
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振动及频谱分析基础培训PPT课件
振动的基础知识及振动测量
状态监测与故障诊断概述 简谐振动三要素 振动波形 频率分析和频谱图 旋转机械振动测量框图 传感器及其选用 基频分量幅值和相位的测量 旋转机械的振动图示 定转速：波形图、频谱图、 轴心轨迹 变转速：波德图和极坐标图、三维频谱图、坎贝尔图、 轴心位置图 典型机械故障特征及频谱图 现场动平衡原理 诊断实例
图9 两个同相位振动的质量块振动系统
振动及频谱分析基础培训
17
什么是振动相位？
图10给出了，两个相位差为90度的振动系统，即#2质量块超前#1质 量块1/4周（或90度）运动，或#1质量块相对滞后#2质量块90度。
图11给出了同样的两个质量块，相位差为180度时的振动情况，在 任何时刻，#1质量块向下运动的同时，#2质量块向上运动。
振动及频谱分析基础培训
1
状态监测和故障诊断
振动及频谱分析基础培训
2
什么是状态监测和故障诊断？
在设备运行中或在基本不拆卸的情况下， 通过各种手段，掌握设备运行状态， 判定产生故障的部位和原因， 并预测、预报设备未来的状态。
是防止事故和计划外停机的有效手段。 是设备维修的发展方向。
振动及频谱分析基础培训
1987年国务院《全民所用制公交设备管理条例》
振动及频谱分析基础培训
9
监测和诊断的各种手段
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。
★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 ★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱） ：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 ★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。 ★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。 ★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。 ★ 工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
状态监测与故障诊断概述 简谐振动三要素 振动波形 频率分析和频谱图 旋转机械振动测量框图 传感器及其选用 基频分量幅值和相位的测量 旋转机械的振动图示 定转速：波形图、频谱图、 轴心轨迹 变转速：波德图和极坐标图、三维频谱图、坎贝尔图、 轴心位置图 典型机械故障特征及频谱图 现场动平衡原理 诊断实例
图9 两个同相位振动的质量块振动系统
振动及频谱分析基础培训
17
什么是振动相位？
图10给出了，两个相位差为90度的振动系统，即#2质量块超前#1质 量块1/4周（或90度）运动，或#1质量块相对滞后#2质量块90度。
图11给出了同样的两个质量块，相位差为180度时的振动情况，在 任何时刻，#1质量块向下运动的同时，#2质量块向上运动。
振动及频谱分析基础培训
1
状态监测和故障诊断
振动及频谱分析基础培训
2
什么是状态监测和故障诊断？
在设备运行中或在基本不拆卸的情况下， 通过各种手段，掌握设备运行状态， 判定产生故障的部位和原因， 并预测、预报设备未来的状态。
是防止事故和计划外停机的有效手段。 是设备维修的发展方向。
振动及频谱分析基础培训
1987年国务院《全民所用制公交设备管理条例》
振动及频谱分析基础培训
9
监测和诊断的各种手段
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。
★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 ★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱） ：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 ★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。 ★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。 ★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。 ★ 工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
振动分析基础讲义1ppt课件
5、ISO5347(GB/T13823.1-93) 振动与冲击传感器的校准方法 基 本概念…………………………………………………………………… 6、ISO1952/1(GBGB/T6444-1995) 机械振动----平衡术语……… 7、ISO1940/1(GB9239-88)刚性转子平衡品质许用不平衡的确定… 8、ISO5343(GB6558-86) 柔性转子平衡的评定准则 ……………… 9、ISO2372(GB6075-85) 工作转速在10200赫兹的机器的机械振 动----规定评定标准的基础…………………………………………… 10、ISO3945(GB11347-89)工作转速在10200赫兹的机器的机械振 动----现场振动烈度的测量和评定…………………………………… 11、ISO10817-1旋转轴振动测量系统--第一部分： 测量径向方向 相对振动信号和绝对振动信号………………………………………… 12、ISO10817-2 旋转轴振动测量系统 第二部分：信号处理…… 二、有关机器状态监测和故障诊断方面的国际标准…………………
3、ISO13374诊断用的机器状态监测数据处理和分析程序 (包括 通讯格式，数据显示交换的方法……………………………………
4、ISO13375为诊断目的交换与机器状态监测有关的信息的数据 通讯格式和方法……… ………………………………………………
5、ISO13376为诊断目的提供和显示机器状态监测中所用的数据 的格式………………… ………………………………………………
1、ISO13372机器状态监测和故障诊断领域的术语 ……………… 2、ISO13373机器的状态监测和故障诊断--机器的振动监测 …… 机器振动状态监测程序……………………………………………… 机器振动状态监测的数据处理和分析程序………………………… 与机器振动状态监测有关的信息交换的数据通讯格式和方法…… 提供和显示机器振动监测所用的数据的格式………………………
振动光谱课件
• 1、把晶格看作网络大分子，晶胞是 其基本组成单元，分析晶胞中原子的 振动模型。 • 2、络阴离子团进入晶格后，可视为 独立单元看作。
振动光谱
五、吸收谱带的强度
• 红外吸收谱带的强度决定于偶极矩的变化大小。 • 振动时偶极矩变化越大，吸收强度愈大。一般极性比较强的分子
或基团吸收强度都比较大。 • 例如C=C，C=N，C-C，C-H等化学键的振动吸收谱带都比较弱
； • 而C=O，Si-O,C-Cl,C-F等的振动，其吸收谱带就很强。
振动光谱
第二节 红外光和红外光谱
• 1800年 英国天文学家Hershl发现红外光（又称红外 辐射或红外线）。
• 物质因受红外光的作用，引起分子或原子基团的振 动（热振动），从而产生对红外光的吸收。利用物 质对不同波长红外光的吸收程度进行研究物质分子 的组成和结构的方法，称为红外吸收光谱法，常以 IR表示。
• 2、振动必须引起偶极矩变化，才是IR活性的。即 正负电荷中心的间距发生变化。——IR活性振动。
• 3、如果振动引起极化率变化，才是Raman活性 的。在电磁波的作用下，正负电荷出现诱导偶极矩 ，有些振动是红外活性的，但非拉曼活性，有些相 反。有些是双活性的，有些是双非活性的。
振动光谱
•四、晶格振动
二、分子光谱与原子光谱
1、原子运动与原子光谱
原子的运动主要是电子在原子核周围运动，因此原子运动的 能量叫电子能，是电子在核周围运动、电子与电子之间以及电 子与核之间的作用产生的。原子光谱是原子中电子能级跃迁产 生的光谱。包括原子吸收与发射光谱。
振动光谱
2、分子运动与分子光谱
与原子运动相比，分子运动较复杂，主要有分子的整个平动、 分子绕其质心的转动、分子中原子核的振动及分子中电子的运 动。各状态的能量为平动能、转动能、振动能和电子能。分子 的总能量由以下几种能量组成：
振动光谱
五、吸收谱带的强度
• 红外吸收谱带的强度决定于偶极矩的变化大小。 • 振动时偶极矩变化越大，吸收强度愈大。一般极性比较强的分子
或基团吸收强度都比较大。 • 例如C=C，C=N，C-C，C-H等化学键的振动吸收谱带都比较弱
； • 而C=O，Si-O,C-Cl,C-F等的振动，其吸收谱带就很强。
振动光谱
第二节 红外光和红外光谱
• 1800年 英国天文学家Hershl发现红外光（又称红外 辐射或红外线）。
• 物质因受红外光的作用，引起分子或原子基团的振 动（热振动），从而产生对红外光的吸收。利用物 质对不同波长红外光的吸收程度进行研究物质分子 的组成和结构的方法，称为红外吸收光谱法，常以 IR表示。
• 2、振动必须引起偶极矩变化，才是IR活性的。即 正负电荷中心的间距发生变化。——IR活性振动。
• 3、如果振动引起极化率变化，才是Raman活性 的。在电磁波的作用下，正负电荷出现诱导偶极矩 ，有些振动是红外活性的，但非拉曼活性，有些相 反。有些是双活性的，有些是双非活性的。
振动光谱
•四、晶格振动
二、分子光谱与原子光谱
1、原子运动与原子光谱
原子的运动主要是电子在原子核周围运动，因此原子运动的 能量叫电子能，是电子在核周围运动、电子与电子之间以及电 子与核之间的作用产生的。原子光谱是原子中电子能级跃迁产 生的光谱。包括原子吸收与发射光谱。
振动光谱
2、分子运动与分子光谱
与原子运动相比，分子运动较复杂，主要有分子的整个平动、 分子绕其质心的转动、分子中原子核的振动及分子中电子的运 动。各状态的能量为平动能、转动能、振动能和电子能。分子 的总能量由以下几种能量组成：
振动及频谱分析基础培训
3
两者相互促进
在许多应用中，信号处理和频谱分析是相辅相成 的，共同实现信号的准确分析和处理。
03
振动测量与仪器
振动测量系统的组成
传感器
用于将振动信号转换为 电信号，是振动测量的
关键元件。
信号线
用于传输传感器输出的 电信号，需具备抗干扰
和低损耗特性。
信号调理器
对电信号进行放大、滤 波等处理，以适应后续
谢谢观看
信号平滑
通过移动平均或低通滤波等方法， 消除信号中的突变和跳变，使信号 更加平滑。
信号的特征提取
时域特征
提取信号的峰值、均值、方差等 统计特征，用于描述信号的强度
和稳定性。
频域特征
通过傅里叶变换等手段将时域信 号转换为频域信号，提取频率成
分、频谱峰值等特征。
时频域特征
利用小波变换等方法，同时分析 信号的时域和频域特征，提取信
振动及频谱分析基础培训
目录
• 振动基础 • 频谱分析基础 • 振动测量与仪器 • 振动信号处理技术 • 振动故障诊断技术 • 实际应用案例
01
振动基础
振动的基本概念
01
02
03
04
振动
物体在平衡位置附近往复运动 的运动形式。
振动系统
由弹性元件、阻尼元件和质量 元件三个基本元件组成的系统
。
振动频率
信号采集
使用振动测量仪器采集设备的 振动信号。
数据处理
对采集的信号进行预处理，如 滤波、去噪等。
特征提取
从处理后的信号中提取出反映 设备状态的参数和特征。
故障诊断
根据提取的特征与标准库中的 数据进行比对，判断设备的状
态和故障类型。
振动分析常见图谱(图文借鉴)
振动分析常见图谱一、跟踪轴心轨迹轴心轨迹是轴心相对于轴承座的运动轨迹，它反映了转子瞬时的涡动状况。
对轴心轨迹的观察有利于了解和掌握转子的运动状况。
跟踪轴心轨迹是在一组瞬态信号中，相隔一定的时间间隔（实际上是相隔一定的转速）对转子的轴心轨迹进行观察的一种方法。
这种方法是近年来随着在线监测技术的普及而逐步被认可的，它具有简单、直观，判断故障简便等优点。
图4-20是某压缩机高压缸轴承处轴心轨迹随转速升高的变化情况，在能过临界转速及升速结束之后，轨迹在轮廓上接近椭圆，说明这时基频为主要振动成分，如果振幅值不高，应该说机组是稳定的。
如果达到正运行工况时机组振幅值仍比较高，应重点怀疑不平衡，转子弯曲一类的故障。
二、波德（Bode）图波德图是描述某一频带下振幅和相位随过程的变化而变化的两组曲线。
频带可以是1×、2×或其他谐波；这些谐波的幅、相位既可以用FFT法计算，也可以用滤波法得到。
当过程的变化参数为转速时，例如启、停机期间，波德图实际上又是机组随激振频率（转速）不同而幅值和相位变化的幅频响应和相频响应曲线。
当过程参数为速度时，比较关心的是转子接近和通过临界转速时的幅值响应和相位响应情况，从中可以辨识系统的临界转速以及系统的阻尼状况。
图4-21 某压缩机高压缸波德图图4-21是某转子在升速过程中的波德图。
从图中可以看出，系统在通过临界转速时幅值响应有明显的共振峰，而相位在临界前后转了近180。
除了随转速变化的响应外，波德图实际上还可以做机组随其他参数变化时的响应曲线，比如时间，不过这时的横坐标应是时间，这对诊断转子缺损故障非常有效。
也可以针对工况，当工况条件改变时做波德图，这时的幅频响应和相频响应如果不是两条直线，说明工况变化对振动的大小和相位有影响，利用这一特点可以甄别或确认其他症兆相近的故障。
三、极坐标图极坐标图实质上就是振动向量图，和波德图一样，振动向量可以是1×、2×或其他谐波的振动分量。
振动测量及频谱分析PPT
*
爆震测量
*
*
七、振动的频谱分析及仪器
*
测量时域图形用的是示波器，测量频域图形用频谱仪.
02
时域图形
01
*
频谱仪
*
频域图形 （频谱图）
频谱图或频域图：它的横坐标为频率f，纵坐标可以是加速度，也可以是振幅或功率等。它反映了在频率范围之内，对应于每一个频率分量的幅值。
基波与三次谐波的频谱
*
*
基波与3次谐波合成的波形
*
*
方波可分解成同频基波及 3、5、 7……奇次 谐波
依靠频谱分析法进行故障诊断
*
减速箱故障分析 时域波形 b）频域波形
*
爆破振动记录仪
*
打印机
*
海啸预警系统
*
地震是引发海啸的主要原因之一。地震中断层移动导致断层间产生空洞，当海水填充这个空洞时产生巨大的海水波动。这种海水波动从深海传至浅海时，海浪陡然升到十几米高，并以每秒数百米的速度传播。海浪冲到岸上后，将造成重大破坏。
单击添加副标题
休息一下
*
六、压电振动加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器可以用于判断汽车的碰撞，从而使安全气囊迅速充气，从而挽救生命；还可安装在气缸的侧壁上，尽量使点火时刻接近爆震区而不发生爆震，但又能使发动机输出尽可能大的扭矩。
爆震波形
*
汽车发动机中的气缸点火时刻必须十分精确。如果恰当地将点火时间提前一些，即有一个提前角，就可使汽缸中汽油与空气的混合气体得到充分燃烧，使扭矩增大，排污减少。但提前角太大时，混合气体产生自燃，就会产生冲击波，发出尖锐的金属敲击声，称为爆震，可能使火花塞、活塞环熔化损坏，使缸盖、连杆、曲轴等部件过载、变形，可用压电传感器检测并控制之。
爆震测量
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七、振动的频谱分析及仪器
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测量时域图形用的是示波器，测量频域图形用频谱仪.
02
时域图形
01
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频谱仪
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频域图形 （频谱图）
频谱图或频域图：它的横坐标为频率f，纵坐标可以是加速度，也可以是振幅或功率等。它反映了在频率范围之内，对应于每一个频率分量的幅值。
基波与三次谐波的频谱
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基波与3次谐波合成的波形
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方波可分解成同频基波及 3、5、 7……奇次 谐波
依靠频谱分析法进行故障诊断
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减速箱故障分析 时域波形 b）频域波形
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爆破振动记录仪
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打印机
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海啸预警系统
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地震是引发海啸的主要原因之一。地震中断层移动导致断层间产生空洞，当海水填充这个空洞时产生巨大的海水波动。这种海水波动从深海传至浅海时，海浪陡然升到十几米高，并以每秒数百米的速度传播。海浪冲到岸上后，将造成重大破坏。
单击添加副标题
休息一下
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六、压电振动加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器可以用于判断汽车的碰撞，从而使安全气囊迅速充气，从而挽救生命；还可安装在气缸的侧壁上，尽量使点火时刻接近爆震区而不发生爆震，但又能使发动机输出尽可能大的扭矩。
爆震波形
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汽车发动机中的气缸点火时刻必须十分精确。如果恰当地将点火时间提前一些，即有一个提前角，就可使汽缸中汽油与空气的混合气体得到充分燃烧，使扭矩增大，排污减少。但提前角太大时，混合气体产生自燃，就会产生冲击波，发出尖锐的金属敲击声，称为爆震，可能使火花塞、活塞环熔化损坏，使缸盖、连杆、曲轴等部件过载、变形，可用压电传感器检测并控制之。
《振动分析基础讲义》课件
齿轮故障诊断
通过观察振动信号的特征频率 和幅值变化，检测机械齿轮的 故障。
不平衡故障诊断
通过分析振动信号的频谱，判 断机械系统是否存在不平衡问 题。
振动分析实例分析
振动信号采集
使用振动传感器采集到的振动信 号，可以反映机械系统的振动情 况。
频谱分析
通过对振动信号进行频谱分析， 可以确定机械系统的频率分布和 频率特征。
故障诊断
根据振动信号的特征，可以判断 出机械系统可能存在的故障。
振动信号采集与采样
使用振动测量仪采集机械系统的振动信号，，去除噪声和干扰。
时域和频域分析方法
使用时域和频域分析方法对振动信号进行分析，从而了解机械系统的运行状态。
常见的振动故障诊断方法
轴承故障诊断
通过分析振动信号中的频谱和 特征值，判断轴承的健康状态。
《振动分析基础讲义》 PPT课件
本课程将全面介绍振动分析的基础知识，覆盖振动分析的应用、信号处理方 法和常见故障诊断方法。
课程简介
课程目标
学习如何进行有效的振动分 析，掌握振动信号处理的关 键技术。
适用对象
工程师、技术人员和对振动 分析感兴趣的人士。
课程内容
振动分析的基本原理、信号 采集与处理、故障诊断等方 面的知识。
振动分析基础概述
1 什么是振动分析
振动分析是通过对振动信号进行采集、处理和分析，来了解机械系统的运行状态和故障 情况。
2 振动分析的重要性
振动分析可以及早发现机械系统的故障，避免设备停机和不必要的损失。
3 振动分析的应用领域
包括航天航空、汽车制造、能源等领域，适用于各种机械系统的故障诊断。
振动信号处理方法
振动分析基础讲义1ppt课件
三、无损检测技术 …………………………………………………… 1、渗透探伤法…………………………………………………………
2、磁粉探伤法………………………………………………………… 3、涡流探伤法………………………………………………………… 4、射线探伤法………………………………………………………… 5、光学探伤法………………………………………………………… 四、油液分析技术……………………………………………………… 1、分析式铁谱仪分析技术…………………………………………… 2、直读式铁谱仪分析技术…………………………………………… 3、光谱分析技术……………………………………………………… 五、振动分析技术……………………………………………………… 1、频谱分析技术………………………………………………………
5、轴心位置图…………………………………………………………
6、全息谱图…………………………………………………………… 7、波德图……………………………………………………………… 8、奈奎斯特图…………………………………………………………
第五节 振动频谱分析技术 ………………………………
一、物理解释频谱中的每条谱线……………………………………… 1、振动频谱中存在哪些频谱分量…………………………………… 2、每条频谱分量的幅值多大………………………………………… 3、这些频谱分量彼此之间存在什么关系…………………………… 4、如果存在明显的高幅值的频谱分量，它的精确的来源…………
一、声学监测方法……………………………………………………… 1、声音和噪声的测量 ……………………………………………… 2、超声波诊断方法 …………………………………………………
二、温度监测方法……………………………………………………… 1、简易温度监测方法………………………………………………… 2、红外测温监测技术…………………………………………………
2、磁粉探伤法………………………………………………………… 3、涡流探伤法………………………………………………………… 4、射线探伤法………………………………………………………… 5、光学探伤法………………………………………………………… 四、油液分析技术……………………………………………………… 1、分析式铁谱仪分析技术…………………………………………… 2、直读式铁谱仪分析技术…………………………………………… 3、光谱分析技术……………………………………………………… 五、振动分析技术……………………………………………………… 1、频谱分析技术………………………………………………………
5、轴心位置图…………………………………………………………
6、全息谱图…………………………………………………………… 7、波德图……………………………………………………………… 8、奈奎斯特图…………………………………………………………
第五节 振动频谱分析技术 ………………………………
一、物理解释频谱中的每条谱线……………………………………… 1、振动频谱中存在哪些频谱分量…………………………………… 2、每条频谱分量的幅值多大………………………………………… 3、这些频谱分量彼此之间存在什么关系…………………………… 4、如果存在明显的高幅值的频谱分量，它的精确的来源…………
一、声学监测方法……………………………………………………… 1、声音和噪声的测量 ……………………………………………… 2、超声波诊断方法 …………………………………………………
二、温度监测方法……………………………………………………… 1、简易温度监测方法………………………………………………… 2、红外测温监测技术…………………………………………………
振动光谱ppt课件
E总=Ee + Ev + Er
电子能 振动能 转动能
紫外光谱
3、光谱分析法的分类 可见光谱
按物质吸收和产生的辐射能分：
红外光谱 所需能量较低，波长较长
XRD、紫外光谱、红外、NMR、拉曼光谱
按作用物质的微粒分：原子与分子光谱
按分子或原子能级跃迁方向分. ：吸收和发射光谱
原子吸收光谱
光谱分析
吸收光谱
T% I 100% I0
I：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。
.
5
.
.
横坐标：波数(v )400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。
纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。T↓，表明吸 收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
.
第三节、分子振动与红外光谱
1、分子的振动方式 (1)伸缩振动：
▪ 三、定义及分类
▪
所谓振动光谱是指物质分子或原子基团的振
动所产生的光谱。
▪
如果将透过物质的电磁辐射用单色器加以色
散，使波长按长短依次排列，同时测量在不同波
长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。
▪ 如果用的光源是红外光谱范围，即0.781000µm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单 色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
第三章 振动光谱
Vibrational Spectroscopy (IR & Raman
Spectra)
谭红琳
.
▪ 第一节 振动光谱的基本原理 ▪ 第二节 红外光和红外光谱 ▪ 第三节 红外光谱的应用 ▪ 第四节 拉曼光谱 ▪ 第五节 拉曼光谱与红外光谱分析方法比较 ▪ 第六节 拉曼光谱原理及应用
.
红外和拉曼光谱统称为分子振动光谱 但它们分别对基团的偶极矩和极化率的变化敏感
电子能 振动能 转动能
紫外光谱
3、光谱分析法的分类 可见光谱
按物质吸收和产生的辐射能分：
红外光谱 所需能量较低，波长较长
XRD、紫外光谱、红外、NMR、拉曼光谱
按作用物质的微粒分：原子与分子光谱
按分子或原子能级跃迁方向分. ：吸收和发射光谱
原子吸收光谱
光谱分析
吸收光谱
T% I 100% I0
I：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。
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5
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横坐标：波数(v )400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。
纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。T↓，表明吸 收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
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第三节、分子振动与红外光谱
1、分子的振动方式 (1)伸缩振动：
▪ 三、定义及分类
▪
所谓振动光谱是指物质分子或原子基团的振
动所产生的光谱。
▪
如果将透过物质的电磁辐射用单色器加以色
散，使波长按长短依次排列，同时测量在不同波
长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。
▪ 如果用的光源是红外光谱范围，即0.781000µm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单 色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
第三章 振动光谱
Vibrational Spectroscopy (IR & Raman
Spectra)
谭红琳
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▪ 第一节 振动光谱的基本原理 ▪ 第二节 红外光和红外光谱 ▪ 第三节 红外光谱的应用 ▪ 第四节 拉曼光谱 ▪ 第五节 拉曼光谱与红外光谱分析方法比较 ▪ 第六节 拉曼光谱原理及应用
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红外和拉曼光谱统称为分子振动光谱 但它们分别对基团的偶极矩和极化率的变化敏感
振动光谱分析-拉曼光谱ppt
❖ 普通拉曼光谱仪主要由激光光源，样品室，双 单色仪，检测器以及计算机控制和数据采集系 统组成。
❖ FT-Raman则由激光光源，样品室，干涉仪检测 器以及计算机控制和数据采集系统组成。
FT-拉曼光谱仪原理
❖ 当激发光源经发射镜照射到样品时，通常是在同入射光 成90度的方向收集散射光。散射信号经分光后，进入检 测器。经过光电倍增管将微弱信号转换为电信号，再经 放大检测。
1 S C S
2 S C S 3 S C S
4
拉曼活性 红外活性 红外活性
红外光谱—源于偶极矩变化 拉曼光谱—源于极化率变化
有对称中心的分子其分子振动，对红外和拉曼之一有活性，则另一非活 性。 无对称中心分子，三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。
3.5 FT-显微拉曼光谱仪结构
仪器结构
红外活性和拉曼活性振动
① 红外活性振动 ⅰ永久偶极矩；极性基团； ⅱ瞬间偶极矩；非对称分子。
红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带。
② 拉曼活性振动 诱导偶极矩 = E 非极性基团，对称分子；
拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振动。 对称分子： 对称振动→拉曼活性。 不对称振动→红外活性
Raman 特征频率
Raman 谱峰的改变
Raman 偏振峰
Raman 峰宽
材料的组成
MoS2, MoO3
加压/拉伸状态
每1%的应变，Si产生 1 cm-1 Raman 位移
晶体的对称性和 取向
用CVD法得到金 刚石颗粒的取向
晶体的质量
塑性变形的量
Intensity (A.U.)
2000200000 1500150000 1000100000
50050000 00
❖ FT-Raman则由激光光源，样品室，干涉仪检测 器以及计算机控制和数据采集系统组成。
FT-拉曼光谱仪原理
❖ 当激发光源经发射镜照射到样品时，通常是在同入射光 成90度的方向收集散射光。散射信号经分光后，进入检 测器。经过光电倍增管将微弱信号转换为电信号，再经 放大检测。
1 S C S
2 S C S 3 S C S
4
拉曼活性 红外活性 红外活性
红外光谱—源于偶极矩变化 拉曼光谱—源于极化率变化
有对称中心的分子其分子振动，对红外和拉曼之一有活性，则另一非活 性。 无对称中心分子，三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。
3.5 FT-显微拉曼光谱仪结构
仪器结构
红外活性和拉曼活性振动
① 红外活性振动 ⅰ永久偶极矩；极性基团； ⅱ瞬间偶极矩；非对称分子。
红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带。
② 拉曼活性振动 诱导偶极矩 = E 非极性基团，对称分子；
拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振动。 对称分子： 对称振动→拉曼活性。 不对称振动→红外活性
Raman 特征频率
Raman 谱峰的改变
Raman 偏振峰
Raman 峰宽
材料的组成
MoS2, MoO3
加压/拉伸状态
每1%的应变，Si产生 1 cm-1 Raman 位移
晶体的对称性和 取向
用CVD法得到金 刚石颗粒的取向
晶体的质量
塑性变形的量
Intensity (A.U.)
2000200000 1500150000 1000100000
50050000 00
振动图谱分析培训课件
倍频
频振动频率是6000/60=100HZ（每秒钟转速）。工频振动又叫基频振动。 倍频是指不管转速如何变化，它们之间总保持着一定的联系，这种联系是成倍 数关系的。
共振
共振是转子的频率与转子固有频率相同所引起的振幅显著增加。
边频
在主频率两边产生有规律的频率。
振动图谱
在振动频谱里，每个点的单位是Hz，代表每一个物体频率，例如100Hz点BF扭转轴频率，扭转轴每秒钟转速100圈； 如果是齿轮，皮带轮或叶轮，频率就等于他们每秒钟的转速乘以齿数/叶片数；皮带频率等于皮带轮/皮带齿数； 振动频谱取值一般要包含设备上所有频率，最低频率和最高频率，频率范围越大，方波所代表的带宽越长，所以，我们一般不 会将上线无限放大，而是取适中值。
预知维护-振动图谱分析知识培训
金宇轮胎--设备保全部—刘建 2015年7月
不平衡 不对中 轴弯曲
振动
摩擦
轴承 故障
齿轮 故障 其他
有一些设备缺陷会放 大机械振动（但不是 产生振动的原因） 其他包括： 1、松动 2、共振
工频振动
工频振动表示与所测机器转子的旋转频率相同的正弦振动的幅值。对于工作转 速为6000r/min 的机器，工
包络检波与Peakvue的区别
• • 包络检波和Peakvue之间的区别： 包络检波寻找的是高频信号（载波）被低频信号调制的现象。轴承故障产生 的冲击是高频信号（载波），但冲击信号的间隔（也即故障频率BPFI或BPFO 等）却是低频事件。 Peakvue寻找的是金属直接直接接触时产生的高频应力波。当滚珠通过缺陷 区时，由于油膜中断会使金属直接碰撞产生应力波。应力波会以光速向各个 方向发散，就像池塘里丢一块石子后水面的波纹向四周扩散。Peakvue利用 专利技术来捕获每个应力波事件的幅值、持续时间和重复比率。换句话说， Peakvue并不在乎载波或共振，Peakvue找寻的应力波大概在1000HZ以上，由 金属之间相互碰撞时产生。 包络检波可以告诉你轴承是否存在轴承故障，存在何种故障（内圈还是外 圈），但它不能告诉你这个轴承故障到底有多严重。因为包络检波后的时域 波形是没有用的。包络检波的主要作用是检测轴承早期故障。事实上，并不 是有早期故障的轴承就该更换的，也许它还可以用个5年以上。 Peakvue技术可以告诉你轴承是否存在轴承故障，存在何种故障（内圈还是 外圈），而且最重要的它可以告诉你这个轴承故障到底有多严重。Peakvue 可以检测早期轴承故障，而且跟踪Peakvue时域波形的峰峰值趋势就可以准 确跟踪轴承的损坏程度。 对于实际维修工作中，轴承故障到底有多严重是我们最为关注的。
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包络检波与Peakvue的区别
• • 包络检波和Peakvue之间的区别： 包络检波寻找的是高频信号（载波）被低频信号调制的现象。轴承故障产生 的冲击是高频信号（载波），但冲击信号的间隔（也即故障频率BPFI或BPFO 等）却是低频事件。 Peakvue寻找的是金属直接直接接触时产生的高频应力波。当滚珠通过缺陷 区时，由于油膜中断会使金属直接碰撞产生应力波。应力波会以光速向各个 方向发散，就像池塘里丢一块石子后水面的波纹向四周扩散。Peakvue利用 专利技术来捕获每个应力波事件的幅值、持续时间和重复比率。换句话说， Peakvue并不在乎载波或共振，Peakvue找寻的应力波大概在1000HZ以上，由 金属之间相互碰撞时产生。 包络检波可以告诉你轴承是否存在轴承故障，存在何种故障（内圈还是外 圈），但它不能告诉你这个轴承故障到底有多严重。因为包络检波后的时域 波形是没有用的。包络检波的主要作用是检测轴承早期故障。事实上，并不 是有早期故障的轴承就该更换的，也许它还可以用个5年以上。 Peakvue技术可以告诉你轴承是否存在轴承故障，存在何种故障（内圈还是 外圈），而且最重要的它可以告诉你这个轴承故障到底有多严重。Peakvue 可以检测早期轴承故障，而且跟踪Peakvue时域波形的峰峰值趋势就可以准 确跟踪轴承的损坏程度。 对于实际维修工作中，轴承故障到底有多严重是我们最为关注的。
倍频
频振动频率是6000/60=100HZ（每秒钟转速）。工频振动又叫基频振动。 倍频是指不管转速如何变化，它们之间总保持着一定的联系，这种联系是成倍 数关系的。
共振
共振是转子的频率与转子固有频率相同所引起的振幅显著增加。
边频
在主频率两边产生有规律的频率。
振动图谱
在振动频谱里，每个点的单位是Hz，代表每一个物体频率，例如100Hz点BF扭转轴频率，扭转轴每秒钟转速100圈； 如果是齿轮，皮带轮或叶轮，频率就等于他们每秒钟的转速乘以齿数/叶片数；皮带频率等于皮带轮/皮带齿数； 振动频谱取值一般要包含设备上所有频率，最低频率和最高频率，频率范围越大，方波所代表的带宽越长，所以，我们一般不 会将上线无限放大，而是取适中值。
轴承问题图谱
Peakvue取自于振动频谱的高频段，由于它所代表的速度较高，所以这里是频率较高的轴承和润滑信号的冲 击脉冲衍生的结果。 所以包络图中只有轴承问题和润滑问题，不包含其他问题； 包络图取值一般跟设备内部各个部件频率有关，没有具体要求，我们的原则是不要将低频率的信号脉冲显示 在包络图中；一般信号会传递5-30倍，所以，我们习惯性的将包络图设置为最低频率和最高频率的5-30倍。
预知维护-振动图谱分析知识培训
金宇轮胎--设备保全部—刘建 2015年7月
不平衡 不对中 轴弯曲
振动
摩擦
轴承 故障
齿轮 故障 其他
有一些设备缺陷会放 大机械振动（但不是 产生振动的原因） 其他包括： 1、松动 2、共振
工频振动
工频振动表示与所测机器转子的旋转频率相同的正弦振动的幅值。对于工作转 速为6000r/min 的机器，工
7.
8.
腐蚀（当轴承接触水，腐蚀性气体或流体会导致轴承腐蚀剥落和磨损）
不对中（不对中的征兆是滚珠在辊道上产生的磨痕和滚道边缘不平行，如果不对中偏高，会使轴承升温和 保持架磨损散架）
9.
配合松动（配合松动产生的部件间相对运动，如果这个相对运动轻微和不间断，则产生磨损；这种磨损产
生的颗粒会氧化成棕色，并导k+=20.96
6#密炼机振动图谱
49.5HZ出现 5.77mm/s振动高点
5#压片机主电机振动图谱
5#压出线主电机振动图谱
1#压出线下机振动图谱
2#压出线下机振动图谱
轴承问题汇总
轴承故障一般包含：内圈磨损；外圈磨损；保持架散架；滚动体磨损；润滑问题。 造成轴承故障的原因： 1. 2. 过负荷引起的过早疲劳（包括过紧配合，受力较大，速度过快）（会造成滚道，滚动体，破碎 过热（征兆是滚道，滚动体或保持架变色，从金属色变为黄色或蓝色）（过热还会导致硬度降低，轴承承 重降低或变形及导致润滑失效） 3. 4. 凹痕（振动大产生的冲击所致） 反方向负荷（角接触轴承只能接受一个方向的负载，如果是反方向，将会使轴承所收应力增加，温度增加， 轴承早期失效） 5. 污染（污染是轴承失效的主要原因之一，污染的早期征兆是轴承滚道上有点状痕迹，并因此加大振动和磨 损） 6. 润滑问题（润滑问题往往会导致轴承发热升温，并使轴承内部变色（蓝色，棕色））