振动检测分析基本概念知识
振动检验法的名词解释
振动检验法的名词解释振动检验法是一种通过分析和评估物体振动特征来检验其性能、故障和可靠性的方法。
振动检验法在多个领域应用广泛，包括机械工程、航空航天、汽车工业、电力工程以及建筑结构等。
一、振动振动是物体在空间中周期性地前后、上下或左右摆动的运动形式。
物体的振动可分为自由振动和受迫振动两种形式。
自由振动是物体在没有外力作用下产生的振动，而受迫振动是物体在外部力的作用下发生的振动。
二、振动特征振动特征是指物体振动中的一些重要参数，例如频率、幅值、相位和频谱等。
频率是指振动中单位时间内重复的摆动次数，通常以赫兹（Hz）表示。
振动的幅值是指振动的最大偏离程度，一般以米（m）或毫米（mm）表示。
相位是指不同振动分量之间的时间关系，用角度或时间延迟表示。
频谱是将振动信号分解为不同频率分量的方法，常用于分析振动信号的频域特性。
三、振动检验方法1. 振动分析振动分析是通过对物体振动信号的采集和分析，来了解物体在振动运动过程中的性能和故障状况。
它可以通过振动传感器采集到的振动信号来评估物体的结构完整性、工作状态和耐久性等重要参数，并帮助工程师识别和解决潜在的问题。
2. 振动测试振动测试是将物体暴露在特定的振动环境中，通过观察和记录物体的振动响应，来评估其性能和可靠性。
在振动测试中，常用的测试方法包括冲击振动、恒定频率振动和随机振动等。
这些测试方法可以模拟物体在实际使用或工作条件下的振动环境，以便进行可靠性评估和故障分析。
3. 振动诊断振动诊断是通过分析和解释物体振动信号中的特征和变化，来判断物体是否存在故障或异常。
通过振动诊断可以及早发现潜在问题并采取适当的维修措施，从而避免设备的进一步损坏和停机时间的增加。
常用的振动诊断方法包括频域分析、波形分析和时间频域分析等。
四、振动检验的应用领域1. 机械工程在机械工程领域，振动检验方法可以用于评估机械设备的结构稳定性、运行状态和故障预测。
通过对机械振动的监测和分析，可以有效地提高机械设备的可靠性和寿命。
振动分析总结报告
振动分析总结报告1. 引言振动分析是一种通过观察和分析振动现象来了解物体结构及其运动状态的技术。
在工程领域中，振动分析被广泛应用于机械、汽车、航空航天等行业。
本报告旨在总结振动分析的基本原理、方法和应用，并提供一些实际案例进行说明。
2. 振动分析的基本原理振动分析的基本原理是基于振动信号的频率、幅值和相位等参数来分析物体的运动情况。
振动信号可以通过加速度传感器、振动传感器等仪器进行检测和采集。
常见的振动信号有时间域信号和频域信号。
•时间域信号：通过观察信号的时间波形来分析振动信号的特征。
常见的时间域分析方法有峰值检测、有效值计算、波形分析等。
•频域信号：通过将信号转换为频域表示来分析振动信号的频率成分。
常见的频域分析方法有傅立叶分析、功率谱分析、频谱分析等。
3. 振动分析的方法振动分析的方法根据分析的目的和振动信号的特点进行选择。
以下是常见的振动分析方法：3.1 时间域分析时间域分析是基于振动信号的时间波形进行分析的方法。
常见的时间域分析方法有：•峰值检测：通过检测信号的最大峰值来获取振动信号的幅值信息。
•有效值计算：通过计算信号的均方根值来获取振动信号的有效值信息。
•波形分析：通过观察信号的波形特征来分析振动信号的频率和幅值信息。
3.2 频域分析频域分析是将振动信号转换为频域表示进行分析的方法。
常见的频域分析方法有：•傅立叶分析：将信号分解为一系列正弦函数的和，获取振动信号的频率成分。
•功率谱分析：通过计算信号的功率谱来研究信号的频率分布情况，进一步了解振动信号的频率成分。
•频谱分析：将信号从时域表示转换为频域表示，获取振动信号的频率和幅值信息。
4. 振动分析的应用振动分析在工程领域中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用案例：4.1 故障诊断与预测振动分析可以用于机械设备的故障诊断和预测。
通过对设备振动信号的监测和分析，可以及时发现设备故障并预测故障发展趋势，从而采取相应的维修和保养措施，避免设备故障造成的生产事故和经济损失。
内科大安全环境监测技术教案第7章 振动检测
【课堂教学小结】3分钟）1、振动与噪音本质上相同，只是频率和传播介质不同。
2、我们所学振动检测，重点掌握环境振动的检测，适合我们矿业的作业场所。
参考位置等优点，由于它的脉冲响应优异，更适合于冲击的测量。
CI=史=2力V=Q时)2Adt4)拾振器的充分利用一般情况尽量用同参数相应的传感器进行测量，也可用电学微积分原理进行测量，但测量误差较大。
7.4拾振器7.4.1 压电式加速度计1.1.1 工作原理(1)组成：压电晶体、弹簧元件、外壳、引线。
(2)原理：(图示说明)2)特点体积小、灵敏度高、测量频率宽。
3)主要参数(1)灵敏度:输出量的变化与输入量变化的比值(2)安装方法与上限频率(3)前置放大器与下限频率(4)横向灵敏度(5)动态范围(6)环境影响程度1.1.2 磁电式速度计1)结构原理(1)组成：线圈、磁钢、顶杠、弹簧片、附件。
(2)原理：切割磁力线产生感生电动势(图示说明)。
2)特点a.只能测量质点振动b.可以做成相对和绝对两种(约20分钟) (约20分钟)c.输出幅度大d.输出阻抗低e.体积较压电式大1.1.3 拾振器的合理选择1）自振频率和工作频率的选择2）灵敏度的选择3）测量范围的选择4）测量内容的选择（本节无作业）【课堂教学小结】（3分钟）1、振动测量主要是根据振动类型正确选择拾振器;2、合理布置拾振器；3、准确分析测量结果。
（约12分钟）举例课程名称：安全环境监测技术7∙6测振仪的校准与标定1）标定内容X⑴拾振器灵敏度标定在振动台上进行，fW200Hz,a≤10g灵敏度Sv=U∕Xa=4π2f2A A为振幅读书；U为输出电压；f为频率（2）实验室条件下的二次标定2）频率特性的标定（1）频率响应：测频带（带宽）⑵谐振频率7.7振动允许标准（约20分钟）D人体允许振动标准（246页）人体可以通过各种感受器接收振动的信息，并通过大脑对振动作出相应的反应和判断。
根据振动对人影响的程度，可以建立振动的评价标准。
振动基本知识
振动的基本概念及刚性转子找平衡振动水平是衡量设备安全可靠运行的重要指标。
剧烈的振动容易导致零部件的疲劳损坏，一些重大的设备损害直接或间接地与振动有关。
所以，在设备运行时需对设备进行振动监测，其目的在于：（1）：监测振动的大小，了解其是否在规定的范围内；（2）:当机组异常时，进行测量和处理故障（不仅需测量振动的大小，还需测量频率、相位）。
一：振动的表示：振动的三要素：振幅、频率、以及相位。
振幅表示机组振动严重程度或剧烈程度的重要指标。
1：振幅：其表示方法有：（1）：位移表示方法：振幅表示机组振动严重程度或剧烈程度的重要指标。
Ap单峰值就是振动的最大点到平衡位置之间的距离。
App峰峰值实际上就是振动的波峰与波谷的距离。
振动测量仪器输出的位移振动振幅通常都是峰峰值。
（2）：加速度、速度表示方法：用速度均方根表示，又称为“烈度”，单位：mm/s用加速度表示时，单位为mm2 /s当速度为单一频率时，与速度之间的关系为注：•振动位移、速度和加速度•y =A sin(ωt+ ϕ)•v=d y/dt=ωA sin(ωt+ ϕ+π/2)•a= d 2y/dt2=ω2A sin(ωt+ ϕ+π)•（1）振动位移、速度和加速度信号的频率相同。
•（2）在相同位移幅值下，频率越高，交变应力越大，对设备危害也越大。
•（3）振动速度/加速度是振动位移和频率/频率平方的乘积，幅值中同时反映了振动频率和位移幅值的影响，较单纯的振动位移幅值更全面•（4）采用不同表示方式，必须考虑相互之间的相位差。
•（5）同一种故障在振动位移、速度和加速度频谱中表现出来的故障特征不完全相同。
•（6）振动位移、速度和加速度之间可以相互转换。
2:相位：（1）作用：相位就是转动部件参考一个固定位置得到的瞬时位置信息，相位告诉我们振动的方向。
相位在振动测量中主要应用于确定不平衡量的角度，由基频振动的相位和转子的机械滞后角可以知道不平衡的角度。
（2）概念：从广义上讲：相位可以理解为两个事件之间的时间。
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。
讲义0-振动分析诊断
测量非转动部件的绝对振 动的加速度。 适应高频振动和瞬态振动 的测量。 传感器质量小，可测很高 振级。 现场测量要注意电磁场、 声场和接地回路的干扰。
讲义0-振动分析诊断
压电加速度传感器的典型结构
•晶体片
•三角柱
•预压簧片
•预紧环
•质量块
•晶体片
圆频率 = 2 f 为每秒钟转过的角度，单位为弧度/秒
n 初相角 (Initial phase)
描述振动在起始瞬间的状态。
讲义0-振动分析诊断
振动位移、速度、加速度之间的关系
•x
•v
•v •x
•
•a
n 振动位移 (Displacement)
n 速度 (Velocity)
n 加速度 (Acceleration)
•a
位移、速度、加速度都是 同频率的简谐波。
三者的幅值相应为A、A、 A 2。
相位关系：加速度领先速 度90º; 速度领先位移90º。
讲义0-振动分析诊断
•名称
振动的时域波形
波形
名称
波
形
讲义0-振动分析诊断
若干幅值参数的定义
n 瞬时值 (Instant value)
•x = x(t)
振动的任一瞬时的数值。
•参考脉冲
•K’ •K
•t •1转
n 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。
n 参考脉冲是测量相位的基准。 n 参考脉冲也可用于测量转子的转速。
讲义0-振动分析诊断
振动相位与转子转角的关系
•振动信号
•参考脉冲
n 从参考脉冲到第一个正峰值的转角 定义振动相位。
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
3-振动测试分析技术
相对轴位移
§ 3.3振动测试方案
3 测试位置（监测点）
相对轴膨胀
§ 3.3 振动测试方案
4 测试周期：
定期、随机、巡检、在线监测，企业的要求， 国家的规定，分析的需要等。
§ 3.3 振动测试方案
5 振动评定标准：
• 绝对法
根据相应的国际标准、国家标准、行业标准等， 如： ISO， GB， API 等。
直接测量参数的选择
振动位移、振动速度和振动加速度三者的幅值之间的关系 与频率有关，所以，在低频振动场合，加速度的幅值不大 ；在高频振动场合，加速度幅值较大。考虑到三类传感器 及其后续仪器的特性，并根据振动频率范围而推荐选用振 动量测量的范围。
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择
灵敏度
传感器的灵敏度越高，可以感知越小的变化量，即被测量 稍有微小变化时，传感器即有较大的输出。但灵敏度越高 ，与测量信号无关的外界噪声也容易混入，并且噪声也会 被放大。因此，灵敏度高的传感器往往要求有较大的信噪 比。过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。
轴承上
75
50
轴上(靠近 轴承)
150
100
3000 25 50
3600 ≥6000
21
12
44
20
§ 3.2 振动测试方案
5 振动评定标准：
绝对法
在制定上述振动标准时，假设： 机组振动为单一频率的正弦波振动； 轴承振动和转子振动基本上有一固定的比
值，因此可利用轴承振动代表转子振动； 轴承座在垂直、水平方向上的刚度基本上
§ 3.2 振动测试的仪器设备
传感器的合理选择 线性范围
传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成 比例关系。线性范围愈宽，表明传感器的工作量程愈大。
振动测量基础知识
基本概念和理论
• • • • • • 振动及其根源 质量、弹性和阻尼 正弦波 幅值、频率和相位 随机振动和冲击 时域和频域 • • • • 位移、速度和加速度 固有频率和共振 机械阻抗 临界转速
什么是振动
• 振动－系统对激励的响应 F • 系统－ 机器 结构 SYSTEM 管道 流体，气体 以上的结合 • 激励－引起系统运动的力作用或扰动 • 响应－所有力作用于系统上产生的运动 有的振动是有用的 任何机器都产生振动 V
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。
松动问题的相位表现
有些机械松动问题，通过振动相位测量是可以发现的，已经可 靠紧固的机械部件应该是与其它部件间同步运动，在各个零部件之 间不应该存在显著的幅值和相位的变化，如果在相互配合的零部件 之间存在振动幅值和相位的变化，那么机械松动问题的存在是值得 怀疑的。
• 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。
振动测试及其分析
振动测试及其分析 1.振动测试与动态信号分析1.1 基本术语动态参数：结构振动的位移、速度、加速度；冲击的加速度；噪声的声压等（随时间变化）。
动态测试：由传感器测得这些非电物理量并转变为电信号，然后经过信号放大、滤波等适调环节，对信号作适当调节，对测试结果进行显示、记录的过程。
模拟信号：工程中的动态物理量都是随时间变化的，相应的连续时间信号称为模拟信号。
数字信号：由模拟信号转换得到的离散数字序列。
其特点是便于存储、处理。
数字信号是模拟信号在一定条件下的近似表示。
数据采集：将连续时间信号转变为离散数字信号的过程称为数据采集。
数据采集的方法：采样、量化—模数转换（A/D 转换）A/D 转换产生的问题：频率混迭（偏度误差）、信号噪声比（随机误差）。
解决或减小误差的方法：抗混滤波、充分利用A/D 转换器的动态范围。
信噪比（SNR ）：信号功率与噪声功率之比。
用来衡量量化误差的大小，可作为反映量化过程的主要精度指标。
动态范围（DR ）：可测试的最大信号与分辨率之比，通常用分贝（dB ）表示。
A/D 转换器的动态范围DR 与A/D 转换位数N 的关系：NDR 2lg 20=； 如N=12，DR ≈72 dB频响函数测试分类：按激振力性质的不同，频响函数测试可分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类。
其中随机测试又有纯随机、伪随机、周期随机之分。
瞬态测试则有快速正弦扫描、脉冲激励和阶跃(张驰)激励等几种方式。
脉冲激励可分为单点敲击多点测量和多点敲击单点测量两种。
前者是求出频响函数矩阵中的某一列，后者是求出频响函数矩阵中的某一行。
根据频响函数矩阵的对称性，其分析完全相同。
1.2 信号分析从观测领域的不同，对信号特征进行分析的方法主要有三种：幅值域、时（间）域、频（率）域。
(1) 幅值域分析：有效值、峰值、平均值、方差（对随机信号 均值、方差，概率密度和概率分布函数）。
峰值：动态信号时间历程中瞬时绝对值的最大值 max )(t x x p =对简谐信号来讲，用峰值描述是恰当的，t A t x ωsin )(=，A x p =。
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。
振动学知识点总结归纳
振动学知识点总结归纳一、振动学基础知识1.1 振动的基本概念振动是物体在某一平衡位置附近来回作周期性运动的现象。
当物体在平衡位置周围出现微小偏离时，物体受到恢复力的作用，使其朝着平衡位置运动，从而形成振动。
1.2 振动的分类振动可分为自由振动和受迫振动。
自由振动是指物体在没有外力作用下的振动，而受迫振动是指物体受到外力作用下的振动。
1.3 振动的描述振动可以通过振幅、周期、频率等指标进行描述。
振幅是指振动过程中物体偏离平衡位置的最大距离，周期是指物体完成一次完整振动所需的时间，频率是指单位时间内振动的次数。
1.4 振动的动力学方程物体在振动过程中受到恢复力和阻尼力的作用，可以通过动力学方程进行描述。
动力学方程可以用来描述物体的振动规律，求解物体的振动响应。
二、单自由度系统2.1 单自由度系统的基本模型单自由度系统是指只有一个自由度可以发生振动的系统，它是振动学研究的基本模型之一。
单自由度系统的受力分析和振动方程可以通过牛顿定律和动能定理进行推导。
2.2 单自由度系统的自由振动单自由度系统在没有外力作用下的振动是自由振动，它可以通过解振动方程得到振动的时间变化规律。
自由振动的特点是振幅不变，频率固定。
2.3 单自由度系统的受迫振动单自由度系统受到外力作用时会发生受迫振动，外力的作用使得系统产生特定的振动响应。
受迫振动可以通过傅立叶分析和频谱分析进行研究，得到系统的振动响应特性。
2.4 单自由度系统的阻尼振动单自由度系统在振动过程中会受到阻尼力的作用，阻尼振动是指系统在振动过程中能量不断减少的现象。
阻尼振动的特点是振幅逐渐减小，频率不变。
2.5 单自由度系统的参数对振动的影响单自由度系统的质量、刚度和阻尼等参数对振动的影响是振动学研究的重要内容。
通过改变系统的参数，可以调控系统的振动特性，实现对系统振动的控制和优化。
三、多自由度系统3.1 多自由度系统的基本概念多自由度系统是指具有多个自由度可以发生振动的系统，它是振动学研究的扩展和深化。
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。
振动基础知识点总结
振动基础知识点总结一、基础概念1. 振动的定义振动是指物体相对固定位置或平衡位置的周期性运动。
当物体相对于平衡位置发生周期性移动时，我们就称其为振动。
在自然界和日常生活中，我们可以观察到很多不同形式的振动，比如弹簧的拉伸振动、弦的横向振动、机械系统的转子振动等。
2. 振动的分类振动可以根据其运动形式、引起振动的原因、系统的特性等多种方式进行分类。
常见的分类方式包括：- 按运动形式可分为直线振动、旋转振动和复合振动；- 按引起振动的原因可分为自由振动、受迫振动和阻尼振动；- 按系统的特性可分为单自由度振动和多自由度振动等。
3. 振动的基本参数在描述振动时，常用的基本参数包括振幅、周期、频率、角频率、相位等。
这些参数描述了振动的幅度、速度和相位关系，是分析和描述振动运动特性的重要工具。
二、自由振动1. 自由振动概念自由振动是指系统在没有外力作用下的振动运动。
在自由振动的过程中，系统的振幅会随着时间不断变化，最终趋于稳定。
自由振动的运动方程一般为二阶线性微分方程，解析求解需要用到振动的基本理论知识。
2. 自由振动的特性自由振动的特性主要包括振动频率、振幅和相位。
对于简谐振动系统，其振动频率和振幅与系统的质量、刚度和阻尼相关。
而相位描述了系统中各个振动部件之间的相对位置关系。
3. 自由振动的应用自由振动的应用非常广泛，比如桥梁的结构振动、地震的振动运动、建筑物的自由振动等。
通过对自由振动的分析，可以评估结构的稳定性和安全性，为工程设计和地震防护提供重要参考。
三、受迫振动1. 受迫振动概念受迫振动是指系统在外部周期性力作用下的振动运动。
在受迫振动的过程中，系统受到外部力的影响，振动的频率和振幅会受到外部力的调控，产生共振等现象。
2. 受迫振动的特性受迫振动的特性与外部激励力的频率和幅度有关。
当外部激励力的频率接近系统的固有频率时，系统会产生共振现象，振动幅度会急剧增大。
另外，受迫振动也与系统的阻尼特性相关，阻尼会削弱系统的受迫振动响应。
《振动分析案例》课件
因此，对航空器的振动进行分析和减振设计至关重要。
航空器的模态分析
01
模态分析用于确定航空器结构的固有频率和振型。
02
通过模态分析，可以了解航空器在不同频率下的振 动特性，为后续的减振设计提供依据。
03
模态分析通常采用有限元方法进行计算，需要建立 航空器的有限元模型。
制造业
用于检测生产线上各种机械设备的运行状态 ，提高生产效率。
交通运输
用于监测铁路、地铁、高速公路等基础设施 的振动情况，保障交通安全。
02
振动分析基础知识
振动的基本概念
振动
物体在平衡位置附近做周期性往复运动的过程。
振动频率
单位时间内振动循环的次数，表示振动物体往复 运动的快慢程度。
振动幅度
振动物体偏离平衡位置的最大距离，表示振动的 强弱程度。
采用有限元法对建筑结构进行模态分 析，得到了结构的固有频率和模态振 型。
模态分析结果
通过模态分析，发现该高层建筑的低 阶模态频率较低，容易受到外部激励 的影响。
建筑结构的振动响应分析
振动响应分析方法
采用时域法和频域法对建筑结构进行振动响应分析，得到了结构的位移、速度 和加速度响应。
振动响应分析结果
航空器的减振设计
01
根据模态分析的结果，可以针对性地进行航空器的减振设计。
02
常见的减振措施包括改变结构布局、增加阻尼材料、优化连接
方式等。
减振设计需要综合考虑性能、重量、成本等多方面因素，以达
03
到最优的设计效果。
THANKS。
具体控制策略
根据车辆模态分析结果，选择合适的控制方法，设计合理的控制装置和算法，实现对车辆振动的有效控制。例如 ，在悬挂系统、座椅等关键部位安装减震器、阻尼器等装置，优化车辆的动力学特性，提高乘坐舒适性和安全性 。
振动检测分析基本概念知识
10/07/1998 1:32:32
14/08/1998 1:23:53
11/09/1998 1:25:20
mm/s
rms
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
Velocity
其意义是…..?
如何用于评价机器状态
振动的标准 IRD.Machanalysis 通用旋转机械 振动位移和速度 标准
如何用于评价机器状态
10 Hz = 600 RPM
FFT
10 Hz
一个更复杂的频谱
Rub
Imbalance
FFT
10 Hz
80 Hz
600 CPM
4,800 CPM
使用特殊的计算方法指示在频谱中的位置 – 叫做 “激励频率”.
激励频率
分辨率 高分辨率 低分辨率
加窗
记录振动信号 段. 段的边缘必须平滑，避免 频谱泄漏.
工厂维修的作用
事后维修
也叫“故障维修” 常见的方式 (即使在今天) 可接受的运行成本
二次损害 (10X$) 高停产时间 高备件库存 安全考虑
预防维修
在故障前维修 (也叫 “计划维修”, “历史维修”, “基于日期维修”) 今天大部分工厂中常用的维修方式 假定所有机器到时失效 在失效前进行维修 停机 但是，机器什么时候失效?
缺点 机器仍然早期失效 完全良好的机器被 “维修” 停机大修常引入问题 不必要的停机时间
预防维修
预测维修
“如果机器没有问题, 不要维修!” (也叫 “基于状态的维修”) 预测机器什么时候将失效 安排在最方便的时候修理 判断 “危险” 进行 “状态监测” 确定健康状态 预测失效 合理行动 优点: 无停机时间 无意外失效 无二次损坏 计划所有维修
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 表示与转动频率相等的频率，又称为工（基）频；以0.5x、2x、3x 等表示与转动频率的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。
振动分析基本知识
CA= 接触角 Ω= 设备转速 N=滚动体个数 P=节园直径 B=滚珠或滚动体直径
FTF=保持架通过频率 BPFI=内环通过频率 BPFO=外环通过频率 BSF=滚珠旋转频率
fundamental train frequency ball pass frequency inner race ball pass frequency outer race ball spin frequency
©2010 Fluke Corporation
下午12时17分23秒
不对中
• 不对中的原因可能有以下几种： • 组装不佳，或组装后发生移动 • 管道张力造成变形 • 柔性支撑件的扭矩引起变形 • 温度引起机器结构发生变化 • 联轴器加工不良 • 联轴器润滑不够充分
• 未对准会以两种方式表现出来： • 径向和切向方向上（平行）的2 倍 频振动 • 轴向方向上（成角度）的1倍频振动
轴承失效频率和设备转速的单位相同
©2010 Fluke Corporation
下午12时17分23秒
滚动轴承的失效频率
不要忙着计算故障频率，首先寻找故障征兆 不同厂家—不同型号---不同滚珠数
©2010 Fluke Corporation
下午12时17分23秒
滚动轴承的频谱
基本频率、谐波、边带、固有频率及其边带
时频转换
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下午12时17分23秒
时频转换
©2010 Fluke Corporation
下午12时17分23秒
时频转换
©2010 Fluke Corporation
下午12时17分23秒
时频转换
通频值、分频值、基频、倍频
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
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如何用于评价机器状态
• 振动的标准
IRD.Machanalysis 通用旋转机械 振动位移和速度 标准
如何用于评价机器状态
• 振动标准 ISO2372
如何用于评价机器状态
ISO10816-3
A/B B/C C/D A/B B/C C/D
A/B B/C C/D A/B B/C C/D
A/B B/C C/D A/B B/C C/D
One second of time
什么是 ‘频率?’
➢Hertz = Hz = Cycles per second RPM = Revolutions per minute CPM = Cycles per minute CPM = RPM = Hz x 60 ➢Fan speed = 5 Hz or 300 RPM
简谐振动三要素
x
• 振幅 (Amplitude)
偏离平衡位置的最大值，记作A。描述振动的规模。
• 圆频率 (Angular frequency) 描述振动的快慢，记作 ,单位为弧度/秒。
频率 f = /2 为每秒钟的振动次数，单位为次/秒(Hz)。 周期 T = 1/f = 2/ 为每振动一次所需的时间，单位为秒。
触发类型, 叠加
被测信号.
如何选择这些 点?
O4 u次r平4 s均am采p样les. for averaging.
触发类型, 叠加
The window zeroes the end values, allowing overlap of the regions to
reduce sample time. Without a tachometer input, the unit starts at an arbitrarily point and records enough data
• 初相角 (Initial phase) 描述振动在起始瞬间的状态，记作。
振动位移、速度、加速度之间的关系
d
a
• 振动位移 (Displacement)
d=A sint
• 速度 (Velocity)
v=A sin(t+/2)
• 加速度 (Acceleration)
a=A ²sin(t+)
v vd
提高 ‘幅值’
➢Because of the weight on one blade, the vibration level increases as the fan speeds up. ➢波形的高度是 “幅值”.
位移: mils or micron 速度: in/sec or mm/sec 加速度: G
➢减少影响： ➢日程计划维修 ➢避免“二次损坏” ➢节省 $$$$$$
部件故障: ➢轴承故障 ➢风机叶片断裂 ➢接手卡死 ➢等等…
事后维修
任事故发生 ➢也叫“故障维修” ➢常见的方式 (即使在今天) ➢可接受的运行成本
缺点: ➢二次损害 (10X$) ➢高停产时间 ➢高备件库存 ➢安全考虑
预防维修
315 160 315
ISO10861-3
(
)
/
3500 1800
(
)
(
)
/ /
(305 - 508mm ) (203 - 305 mm ) (127 - 203 mm ) (0 - 127 mm )
/
a. b. c.
1.
600-60 000 /
2.
3.
30-59%
4.
25%
0 - 9.525 0 - 6.985
Period = 1/Frequency Fan speed = 5 Hz or 300 RPM
提高频率
➢The fan is now going twice as fast.
➢Cycles of the waveform are closer together.
➢Fan speed = 10 Hz or 600 RPM
for the number of averages to be taken.
触发类型, 无键相叠加
50% 叠加最常用. 66.7% 是最优值.
触发类型, 有键相叠加
tacho pulse 有 键相 , 脉冲指示轴位于参考位置时
开始采样.
➢不平衡 ➢不对中 ➢松动 ➢轴承问题
4大振动问题
不平衡
Ultrasonics
10%
Motor Current
5% 10%
Steam Trap
15% %
45%
Vibration Analysis
Oil
应用各种维修技术对总维修改进的比重
振动分析
基本原理
➢所有机器都振动. ➢振动随机器状态的变化而变化. ➢人能听到的仅是整个图象的一部分. ➢振动分析可帮助检测各种故障状态.
a
位移、速度、加速度都是同频率 的简谐波。
三者的幅值依次为A、A、A 2。
相位关系：加速度领先速度90º; 速度领先位移90º。
振动幅值检测类型和单位
• 位移：Pk-Pk (um) 适合于低频范围 • 速度: Rms, Pk (mm/s)适合于中频段 • 加速度: Pk (g) 适合于高频段
增加另一个振源
振动监测系统的建立
• 确定机器 • 确定测点 • 确定参数（D/V/A,包络，波形，相位） • 频率范围 • 报警：总值，频带 • 现场监测 • 故障识别 • 维修建议，跟踪
传感器安装在哪里?
➢传感器将振动转换成 电信号
➢最常用的传感器是 “加速度计”. ➢传感器常用磁座安装
安装传感器
➢安装非常重要 ➢“重复性” 是关键 ➢源于轴承良好的
➢The rubs introduces a new source of vibration.
Rub
Imbalance
New vibration = 10 x 8 = 80 Hz
什么是 ‘频谱?’
5 Hz = 300 RPM
频谱
10 Hz = 600 RPM
FFT
FFT
5 Hz 10 Hz
一个更复杂的频谱
0-5
0 - 8.125 0 - 6.985
0-5 0-5 0 - 3.81
0 - 7.5 0 - 6.985 0 - 6.35 0 - 6.35
0-5 0 - 4.445 0 - 4.445 0 - 3.81
0 - 6.985 0-5
0 - 6.35 0-5
0 - 3.81
0 - 6.35 0 - 4.445
现实的调查!
预测维修: ➢监测设备是昂贵的 ➢不能监测所有设备 ➢不能以足够的频率监测 ➢技术不完善 ➢不是总能看到结论和建议 ➢机器仍将失效…
哪些技术是可用的
状态监测: ➢振动分析 ➢油液分析 ➢磨粒分析 ➢热像图 ➢超声 ➢蒸汽阀
使用哪项技术?
Infrared Thermography
15%
Velocity
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0 12/06/1998 1:28:20
Hale Waihona Puke Velocity10/07/1998 1:32:32
14/08/1998 1:23:53
11/09/1998 1:25:20
其意义是…..?
➢你怎样知道何时采取行动? ➢可使用标准. ➢ASCENT 取消了猜测.
测点周期
➢一般每30天测试一次 ➢在2或3个轴承上测一台机器 ➢采集垂直，水平和轴向数据
振动参数：位移，速度，加速度
位移用于测量低频: 低RPM
速度 覆盖较宽频率范围
加速度 用于测量高 频:
轴承频率
振动水平趋势
➢单个 rms 值读数 可提供有用信息
mm/s rms
Aux Comp C7 - Mntg Base #1 - Vertical - Overall Trend
振动监测分析基础
BPdM 北京普迪美科技有限公司
内容简介
维修方式 ➢事后, 预防, 预测, 可靠性为中心 (主动)
振动分析 ➢机械振动基本概念 ➢频谱分析基本概念 ➢4大机械问题
振动监测系统建立 ➢测点选择 ➢参数选择 ➢报警 ➢频率范围
维修方式
工厂维修的作用
➢减少故障: ➢平衡和对中机器 ➢改进维修方式 ➢清洁润滑
“如果机器没有问题, 不要维修!”
➢(也叫 “基于状态的维修”) ➢预测机器什么时候将失效 ➢安排在最方便的时候修理 ➢判断 “危险”
➢进行 “状态监测” ➢确定健康状态 ➢预测失效 ➢合理行动 优点: ➢无停机时间 ➢无意外失效 ➢无二次损坏 ➢计划所有维修
主动维修
“一次维修, 维修正确!”
➢(Also known as “可靠性为中心的维修” and “精密维修”) ➢改变设计, 购置, 维修减少故障 – 增加可靠性 ➢精密动平衡, 激光对中, 等.
松动
➢旋转松动 - 旋转和固定部件间的间隙大 ➢非旋转松动 - 两个固定部件间. 即地脚 & 基础
解调
➢球/滚动体撞击缺陷产生 “冲击波”. ➢轴承 “像一个鈡响” (共鸣).
解调频谱
解调分析技术
解调频谱作为一个早期指 示参数 检查正常频谱和解调频谱：
都没有故障频率，状态 良好，作为基线继续监 测 只在解调频谱存在故障 频率，早期故障指示， 或需要润滑 在两种频谱中都存在谱 峰值，计划下一次维修 更换 只在正常频谱中存在峰 值，同时在解调频谱中 噪声水平升高，立即更 换
Rub
Imbalance
FFT
10 Hz 80 Hz
600 CPM 4,800 CPM