設(shè)備振動測量方法分析課件

1、設(shè)備振動測量方法設(shè)備振動測量方法 一、振動基本知識及一般測量方法一、振動基本知識及一般測量方法 二、測振傳感器的選擇及應(yīng)用二、測振傳感器的選擇及應(yīng)用 三、目前市場上主要測振儀器三、目前市場上主要測振儀器 四、振動參數(shù)的測量和振動信號的分析四、振動參數(shù)的測量和振動信號的分析 一、振動基本知識及一般測量方法一、振動基本知識及一般測量方法2013年10月8日機械振動是普遍存在的物理現(xiàn)象機械振動是普遍存在的物理現(xiàn)象 如：旋轉(zhuǎn)機器的如：旋轉(zhuǎn)機器的質(zhì)量不平衡質(zhì)量不平衡、負載不均勻負載不均勻、結(jié)構(gòu)剛度各結(jié)構(gòu)剛度各向異性向異性、對中不良對中不良、潤滑不良潤滑不良、支撐松動支撐松動等等 振動振動 機械振動大多數(shù)

2、情況下機械振動大多數(shù)情況下 有害有害：破壞機器正常工作，降破壞機器正常工作，降低其性能，縮短其使用壽命，甚至機毀人亡低其性能，縮短其使用壽命，甚至機毀人亡 機械振動還伴隨著產(chǎn)生機械振動還伴隨著產(chǎn)生同頻率的噪聲同頻率的噪聲，惡化環(huán)境和勞動，惡化環(huán)境和勞動條件，危害人們的健康條件，危害人們的健康 振動也能被利用來完成振動也能被利用來完成有益有益的工作，如運輸、夯實、清的工作，如運輸、夯實、清洗、粉碎、脫水等洗、粉碎、脫水等振動的基礎(chǔ)知識振動的基礎(chǔ)知識2013年10月8日振動測量形式：振動測量形式：測量機器或結(jié)構(gòu)在測量機器或結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的振動工作狀態(tài)下的振動，如振動位移、，如振動位移、速度、加速

3、度等。速度、加速度等。掌握被測對象的運行狀態(tài)掌握被測對象的運行狀態(tài)狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷環(huán)境控制、等級評定環(huán)境控制、等級評定對機械設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵，測量其對機械設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵，測量其受迫振動受迫振動獲得被測對象的動態(tài)性能：固有頻率、阻尼、響應(yīng)、模態(tài)等獲得被測對象的動態(tài)性能：固有頻率、阻尼、響應(yīng)、模態(tài)等找出薄弱環(huán)節(jié)，通過改進設(shè)計提高其抗振能力。找出薄弱環(huán)節(jié)，通過改進設(shè)計提高其抗振能力。振動的基礎(chǔ)知識振動的基礎(chǔ)知識 一般來說，儀器設(shè)備的振動信號中既包含有確定性的振一般來說，儀器設(shè)備的振動信號中既包含有確定性的振動，又包含有隨機振動，但對于一個線性振動系統(tǒng)來說，振動，又包

4、含有隨機振動，但對于一個線性振動系統(tǒng)來說，振動信號可用譜分析技術(shù)化作許多諧振動的疊加。因此動信號可用譜分析技術(shù)化作許多諧振動的疊加。因此簡諧振簡諧振動是最基本也是最簡單的振動動是最基本也是最簡單的振動。 下面是振動的一些分類：下面是振動的一些分類：振動的基礎(chǔ)知識振動的基礎(chǔ)知識 按時間歷程分類，分為確定性振動和隨機振動兩大類。機械振動機械振動非周期的非周期的隨機的隨機的 確定的確定的周期的周期的非平穩(wěn)的非平穩(wěn)的平穩(wěn)的平穩(wěn)的簡諧簡諧振動振動復(fù)雜周期復(fù)雜周期振動振動準周期準周期振動振動瞬態(tài)和瞬態(tài)和沖擊沖擊各態(tài)歷各態(tài)歷經(jīng)的經(jīng)的非各態(tài)非各態(tài)歷經(jīng)歷經(jīng)振動的基礎(chǔ)知識振動的基礎(chǔ)知識2013年10月8日 振動信

5、號三要素：振動信號三要素： 1） 幅值幅值 amp： 振動體離開其平衡位置的最大位移。振動體離開其平衡位置的最大位移。 2） 頻率頻率 frequency ：周期的倒數(shù)。：周期的倒數(shù)。頻譜分析頻譜分析 頻率成分及其幅值大小頻率成分及其幅值大小 線性系統(tǒng)頻率保線性系統(tǒng)頻率保持特性尋找振源。持特性尋找振源。 3） 相位相位 phase ：確定共振頻率、振型、動平衡、有源振：確定共振頻率、振型、動平衡、有源振動控制等。動控制等。振動的基礎(chǔ)知識振動的基礎(chǔ)知識2013年10月8日, 2, 1, 0),()(nnTtyty周期振動的定義：周期振動的定義：周期函數(shù)可以展開為傅里葉級數(shù)：周期函數(shù)可以展開為傅里

6、葉級數(shù)： yaantbntnnn( )cossint01y tAAtAtAn tnn( )sin()sin()sin()011222第一項為均值或直流分量，第二項為基本振動或基波，第三第一項為均值或直流分量，第二項為基本振動或基波，第三項以下總稱為高次諧波振動。項以下總稱為高次諧波振動。振動的基礎(chǔ)知識振動的基礎(chǔ)知識2013年10月8日 合成振動為周期性非簡諧振動合成振動為周期性非簡諧振動振幅變化的頻率等于振幅變化的頻率等于振幅的數(shù)值在振幅的數(shù)值在 A1 + A2 到到A1 - A2 間變化間變化 tAtAx2211sinsin)(21振動的基礎(chǔ)知識振動的基礎(chǔ)知識A1A2A1+A21342A1-

7、A22013年10月8日 簡諧振動是最基本的周期運動，各種不同的周期運動簡諧振動是最基本的周期運動，各種不同的周期運動都可以用無窮個不同頻率的簡諧運動的組合來表示。其運都可以用無窮個不同頻率的簡諧運動的組合來表示。其運動規(guī)律可用簡諧函數(shù)表示為動規(guī)律可用簡諧函數(shù)表示為)2sin(tTAy)2(sint fAAtsin()2cos(ddt fAtyvyt fAtva22)2sin(dd位移位移速度速度加速度加速度振動的基礎(chǔ)知識振動的基礎(chǔ)知識2013年10月8日基礎(chǔ)振動的幅基礎(chǔ)振動的幅- -頻曲線頻曲線2n22n2n/2/1)/()(A振動的基礎(chǔ)知識振動的基礎(chǔ)知識00.511.522.5301234

8、56nA01. 00.10.20.50.71振動測量方法振動測量方法 振動測量方法分類振動測量方法分類 振動測量方法按振動測量方法按振動信號轉(zhuǎn)換振動信號轉(zhuǎn)換的方式可分為：的方式可分為： 電測法電測法：將被測對象的振動量轉(zhuǎn)換成電量，然后用電量：將被測對象的振動量轉(zhuǎn)換成電量，然后用電量 測試儀器進行測量；測試儀器進行測量； 機械法機械法：利用杠桿原理將振動量放大后直接記錄下來；：利用杠桿原理將振動量放大后直接記錄下來； 光學法光學法：利用光杠桿原理，讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理：利用光杠桿原理，讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理 以及激光多普勒效應(yīng)進行測量；以及激光多普勒效應(yīng)進行測量；各種振動測量方法的比較：各

9、種振動測量方法的比較：名稱名稱原理原理優(yōu)缺點優(yōu)缺點電測法電測法將被測件的振動量轉(zhuǎn)化成電將被測件的振動量轉(zhuǎn)化成電量量,而后用電量測試儀測量而后用電量測試儀測量靈敏度高，頻率范圍、動態(tài)范圍、和線性靈敏度高，頻率范圍、動態(tài)范圍、和線性范圍寬。便于分析和遙測。易受電磁干范圍寬。便于分析和遙測。易受電磁干擾。擾。目前應(yīng)用最廣目前應(yīng)用最廣。機械法機械法利用杠桿原理將振動量放大利用杠桿原理將振動量放大后直接記錄下來后直接記錄下來抗干擾能力強，頻率范圍、動態(tài)范圍、和抗干擾能力強，頻率范圍、動態(tài)范圍、和線形范圍窄。測試時會給試件產(chǎn)生一定的線形范圍窄。測試時會給試件產(chǎn)生一定的負載效應(yīng)，影響測試結(jié)果。主要負載效應(yīng)，

10、影響測試結(jié)果。主要用于低頻用于低頻大振幅振動及扭振的測量大振幅振動及扭振的測量。光學法光學法利用光杠桿原理、讀數(shù)顯微利用光杠桿原理、讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理、激光多鏡、光波干涉原理、激光多普勒效應(yīng)和光纖等進行測量普勒效應(yīng)和光纖等進行測量不受電磁干擾，測量精度高，適用于對質(zhì)不受電磁干擾，測量精度高，適用于對質(zhì)量和體積小、不易安裝傳感器的試件作非量和體積小、不易安裝傳感器的試件作非接觸測量。接觸測量。在精密測量和傳感器、測振儀在精密測量和傳感器、測振儀的校準、定度中用的較多的校準、定度中用的較多。振動測量方法振動測量方法電壓測量系統(tǒng)電壓測量系統(tǒng)（1）、壓電式加速度傳感器測量系統(tǒng)）、壓電式加速度傳感

11、器測量系統(tǒng) 壓壓 電電 式式加速度傳感器加速度傳感器阻抗變換器阻抗變換器積分放大器積分放大器測振儀測振儀電荷放大器電荷放大器毫伏表毫伏表記錄儀表記錄儀表電荷測量系統(tǒng)電荷測量系統(tǒng)（2）、電動式速度傳感器測量系統(tǒng)）、電動式速度傳感器測量系統(tǒng) 電電 動動 式式速度傳感器速度傳感器微積分放大器微積分放大器電電 壓壓 表表測測 振振 儀儀（3）、渦流式位移傳感器測量系統(tǒng)）、渦流式位移傳感器測量系統(tǒng) 渦渦 流流 式式位移傳感器位移傳感器振蕩器振蕩器高頻放大器高頻放大器鑒頻器鑒頻器功率放大器功率放大器 輸輸 出出位移指示位移指示交流放大器交流放大器檢波器檢波器振動指示振動指示振動測量方法振動測量方法 二、測

12、振傳感器的選擇及應(yīng)用二、測振傳感器的選擇及應(yīng)用 拾取振動信息的裝置通常稱拾振器，振動傳感器是其核拾取振動信息的裝置通常稱拾振器，振動傳感器是其核心組成部分。拾振器的作用是檢測被測對象的振動參數(shù)（心組成部分。拾振器的作用是檢測被測對象的振動參數(shù)（位位移移、速度速度、加速度加速度、頻率頻率、相位相位），在要求的頻率范圍內(nèi)正），在要求的頻率范圍內(nèi)正確地記錄，并將此機械量轉(zhuǎn)換成電信號輸出。確地記錄，并將此機械量轉(zhuǎn)換成電信號輸出。測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用按測振參數(shù)分按測振參數(shù)分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器；：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器；按參考坐標分按參考坐標分：相

13、對式傳感器、絕對式傳感器；：相對式傳感器、絕對式傳感器；按變分原理分按變分原理分：磁電式、壓電式、電阻應(yīng)變式、電感式、電：磁電式、壓電式、電阻應(yīng)變式、電感式、電 容式、電渦流式、光學式；容式、電渦流式、光學式；按與被測物關(guān)系分按與被測物關(guān)系分：接觸式傳感器、非接觸式傳感器：接觸式傳感器、非接觸式傳感器測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用 按測振時拾振器是否與被測件接觸可將拾振器分為：按測振時拾振器是否與被測件接觸可將拾振器分為：接觸式接觸式和和非接觸式非接觸式 按所測的振動性質(zhì)可將拾振器分為：按所測的振動性質(zhì)可將拾振器分為：絕對式絕對式和和相對式相對式拾振器絕對式拾振器描述被測物體的絕

14、對振動相對式拾振器描述被測物體之間的的相對振動使用時殼體固定在被測物體上也被稱為慣性拾振器使用時其殼體和測桿分別和不同的測件聯(lián)系測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用常用傳感器：常用傳感器：渦流位移傳感器渦流位移傳感器電容傳感器電容傳感器磁電式速度計磁電式速度計壓電式加速度計壓電式加速度計阻抗頭阻抗頭測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用電渦流式位移傳感器是一種非接觸式測振傳感器，其基本電渦流式位移傳感器是一種非接觸式測振傳感器，其基本原理是利用金屬體在交變磁場中的原理是利用金屬體在交變磁場中的渦電流效應(yīng)渦電流效應(yīng)。高頻電磁場高頻電磁場 渦流渦流Is 反向的反向的磁場磁場 線圈自感

15、線圈自感L或線圈阻抗或線圈阻抗ZL的變化的變化電渦流式傳感器：電渦流式傳感器：測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用2013年10月8日18 電渦流傳感器除用來測量靜態(tài)位移外，被廣泛用來測量汽輪機、壓縮機、電機等旋轉(zhuǎn)軸系的振動、軸向位移、轉(zhuǎn)速等，在工況監(jiān)測與故障診斷中應(yīng)用甚廣。電渦流位移傳感器測電渦流位移傳感器測量軸振動的示意圖量軸振動的示意圖 軸心軌跡和2個傳感器的時域波形圖 測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用2013年10月8日渦流位移傳感器特點：渦流位移傳感器特點：結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單非接觸式測量非接觸式測量線性度好線性度好頻率響應(yīng)范圍較寬頻率響應(yīng)范圍較寬具有較強的抗干擾能力

16、具有較強的抗干擾能力在生產(chǎn)條件下安裝方便在生產(chǎn)條件下安裝方便 在監(jiān)視診斷尤其是旋轉(zhuǎn)機械軸振動檢測中應(yīng)用十分普遍在監(jiān)視診斷尤其是旋轉(zhuǎn)機械軸振動檢測中應(yīng)用十分普遍 測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用電容傳感器：電容傳感器： 非接觸式電容傳感器常用于位移測量中。 接觸式的電容傳感器常用于振動測量。該類型信號 的信號轉(zhuǎn)換放大電路主要采用頻率調(diào)制型（增大電路的靈敏度和可靠性）。 工作頻率范圍：工作頻率范圍： 0Hz300Hz,實現(xiàn)超低頻測量； 連接方式為螺栓或粘接；其性能為低噪聲，分辨率達 0.1mg。 測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用2

17、013年10月8日12 磁電式速度傳感器為慣性式速度傳感器，其工作原理為： 當有一線圈在穿過其磁通發(fā)生變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電動勢的輸出與線圈的運動速度成正比。 磁電式絕對速度計磁電式絕對速度計 磁電式相對速度計磁電式相對速度計 磁電式速度傳感器：磁電式速度傳感器：測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用2013年10月8日13 在測振時，傳感器固定或緊壓于被測系統(tǒng)，磁鋼4與殼體2 一起隨被測系統(tǒng)的振動而振動，裝在芯軸6上的線圈5和阻尼環(huán)3組成慣性系統(tǒng)的質(zhì)量塊并在磁場中運動。1 1彈簧彈簧 2 2殼體殼體 3 3阻尼環(huán)阻尼環(huán) 4 4磁鋼磁鋼 5 5線圈線圈 6 6芯軸芯軸磁電式絕對速度

18、計：磁電式絕對速度計：測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用2013年10月8日14 基礎(chǔ)運動所引起的受迫振動，當wwn時，質(zhì)塊和殼體的相對運動和 基礎(chǔ)的振動近乎相等。根據(jù)上述原理，被測物（它和殼體固接）與質(zhì)量塊的相對速度就近似其絕對速度。這樣絕對式速度計實際上是先由慣性系統(tǒng)將被測物體的振動速度轉(zhuǎn)換成質(zhì)塊殼體的相對速度，而后用磁電變換原理，將轉(zhuǎn)換成輸出電壓。1 1彈簧彈簧 2 2殼體殼體 3 3阻尼環(huán)阻尼環(huán) 4 4磁鋼磁鋼 5 5線圈線圈 6 6芯軸芯軸測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用2013年10月8日15磁電式傳感器還可以做成相對式的，用來測量振動系統(tǒng)中兩部件之間的相對振

19、動速度，殼體固定于一部件上，而頂桿與另一部件相連接。從而使傳感器內(nèi)部的線圈與磁鋼產(chǎn)生相對運動，發(fā)出相應(yīng)的電動勢來。1 1頂桿頂桿 2 2彈簧片彈簧片 3 3磁鋼磁鋼 4 4線圈線圈 5 5引出線引出線 6 6殼體殼體磁電式相對速度計測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用常用壓電傳感器：常用壓電傳感器：測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用慣性式壓電加速度計慣性式壓電加速度計中心壓縮型中心壓縮型 高的共振頻率，基座變形影響輸出，測試對象和環(huán)境溫度變化易引起溫度飄逸。三角剪切型三角剪切型 有高的共振頻率和良好的線性，對底座變形和溫度變化有良好的隔離作用。環(huán)形剪切型環(huán)形剪切型 極小型的，

20、高的共振頻 率，最高工作溫度受限制。使用時注意：使用時注意：共振頻率與加速度計的固定狀況有關(guān)共振頻率與加速度計的固定狀況有關(guān)測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用加速度計的使用上限頻率取決于幅頻曲線中的共振加速度計的使用上限頻率取決于幅頻曲線中的共振頻率。頻率。壓電加速度計的幅頻特性：壓電加速度計的幅頻特性：測振傳感器的選擇及應(yīng)用測振傳感器的選擇及應(yīng)用2013年10月8日 特點特點 頻帶極寬頻帶極寬(0.220 KHz) 。 本身質(zhì)量小本身質(zhì)量小(250 g)。 動態(tài)范圍很大。動態(tài)范圍很大。 工作原理工作原理慣性質(zhì)量運動時產(chǎn)生的慣性力作用在壓電晶體上，壓電慣性質(zhì)量運動時產(chǎn)生的慣性力作用在

21、壓電晶體上，壓電晶體產(chǎn)生相應(yīng)大小電荷。晶體產(chǎn)生相應(yīng)大小電荷。(a)(b)2013年10月8日量程靈敏度分辨率重量/g應(yīng)用及特點5000g0.5mV/g0.02g4.5適用于爆破、撞擊等100000g0.05mV/g0.3g4.4適用于爆破、撞擊、爆炸分離等150g10mV/g0.003g10.5可在-196的低溫環(huán)境下工作5g1000mV/g0.000 04g35高分辨率型500g10mV/g0.001 5g0.5微型，適用于小型結(jié)構(gòu)50g100mV/g0.000 16g2小型、高靈敏度、高分辨率，各種用途500g10mV/g0.005g2高頻、小型、石英剪切，各種用途50g100mV/g0.

22、000 5g27三角剪切結(jié)構(gòu)，石英通用加速度傳感器2000g2.5mV/g 0.04g17.9沖擊傳感器、內(nèi)置濾波器，樁基檢測500g10mV/g0.000 5g10環(huán)型 50g100mV/g0.000 2g203軸、結(jié)構(gòu)實驗5g1000mV/g0.000 06g243軸、高靈敏度10g100mV/g0.000 2g180/片狀3軸坐墊傳感器，汽車實驗500g10mV/g0.001g4/方形3軸、小型，模態(tài)、振動、噪聲實驗5g1103mV/g0.0001g1 000超低頻地震傳感器，長期穩(wěn)定性良好0.5g1104mV/g0.000 001g635超低頻地震傳感器，高靈敏度某系列加速度傳感器特性

23、表某系列加速度傳感器特性表測振傳感器的合理選擇測振傳感器的合理選擇 在振動測量時，傳感器選擇時應(yīng)合理選擇測量參數(shù)，力圖使最重要的參數(shù)能以最直接、最合理的方式測得： 振動位移：是研究強度和變形的重要依據(jù)； 振動加速度：與作用力或載荷成正比，是研究動力強度和疲勞的重要依據(jù)； 振動速度：決定了噪聲的高低，人對機械振動的敏感程度在很大頻率范圍內(nèi)是由振動速度決定的，振動速度又與能量和功率有關(guān)，并決定了力的動量。 2013年10月8日直接測量參數(shù)的選擇直接測量參數(shù)的選擇 ：低頻時加速度的幅值測量噪聲相當?shù)皖l時加速度的幅值測量噪聲相當 直接用位移拾振器更合理直接用位移拾振器更合理用位移拾振器測高頻位移同理用

24、位移拾振器測高頻位移同理 應(yīng)使最重要的參數(shù)能以最直接、最合理的方式測得：應(yīng)使最重要的參數(shù)能以最直接、最合理的方式測得： 考察考察慣性力慣性力可能導(dǎo)致的破壞或故障時宜做加速度測量。可能導(dǎo)致的破壞或故障時宜做加速度測量。 考察考察振動環(huán)境振動環(huán)境（采用振動烈度）宜做振動速度的測量。（采用振動烈度）宜做振動速度的測量。 要監(jiān)測機器的要監(jiān)測機器的位置位置變化時，宜選用電渦流或電容傳感器變化時，宜選用電渦流或電容傳感器做位移的測量。做位移的測量。 選擇時還需要注意能在實際機器設(shè)備選擇時還需要注意能在實際機器設(shè)備安裝安裝的可行性。的可行性。測振傳感器的選擇測振傳感器的選擇2013年10月8日傳感器的頻率范

25、圍、量程、靈敏度等指標傳感器的頻率范圍、量程、靈敏度等指標 各種拾振傳感器都受其結(jié)構(gòu)的限制而有其自身適用的范圍各種拾振傳感器都受其結(jié)構(gòu)的限制而有其自身適用的范圍 拾振器質(zhì)量大，其上限頻率就低、靈敏度高。拾振器質(zhì)量大，其上限頻率就低、靈敏度高。質(zhì)量輕的拾振器上限頻率高、靈敏度低。質(zhì)量輕的拾振器上限頻率高、靈敏度低。以壓電加速度計為例以壓電加速度計為例: :超低振級測量的都是質(zhì)量超過超低振級測量的都是質(zhì)量超過100g靈敏度靈敏度很高的加速很高的加速度計。高振級（如沖擊）測量的都是小到幾克或零點度計。高振級（如沖擊）測量的都是小到幾克或零點幾克的加速度計。幾克的加速度計。 測振傳感器的選擇測振傳感器

26、的選擇2013年10月8日 使用環(huán)境、價格、壽命、可靠性、維修、校準使用環(huán)境、價格、壽命、可靠性、維修、校準激光測振有很高的分辨力和測量精確度。激光測振有很高的分辨力和測量精確度。 對環(huán)境對環(huán)境（隔振）要求極嚴、設(shè)備又極昂貴。（隔振）要求極嚴、設(shè)備又極昂貴。 只適用于特只適用于特殊環(huán)境下測量，如實驗室測量、校準等。殊環(huán)境下測量，如實驗室測量、校準等。電渦流傳感器對環(huán)境要求低而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場電渦流傳感器對環(huán)境要求低而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場對機器振動的測量中，且能在高溫、油污、蒸汽介質(zhì)對機器振動的測量中，且能在高溫、油污、蒸汽介質(zhì)環(huán)境下長期可靠地工作。環(huán)境下長期可靠地工作。 比較比較電容、激光

27、傳感器電容、激光傳感器對相位有嚴格要求時，除了應(yīng)注意對相位有嚴格要求時，除了應(yīng)注意拾振器拾振器的相頻特性的相頻特性外，還要注意外，還要注意放大器放大器的相頻特性和測試系統(tǒng)中所有其的相頻特性和測試系統(tǒng)中所有其他儀器的相頻特性。他儀器的相頻特性。測振傳感器的選擇測振傳感器的選擇測振傳感器的選擇測振傳感器的選擇 此外，選擇傳感器時，還要綜合考慮：此外，選擇傳感器時，還要綜合考慮： 直接測量參數(shù)的選擇直接測量參數(shù)的選擇 低頻時加速度信噪比差低頻時加速度信噪比差 高頻時位移信噪比差高頻時位移信噪比差 綜合考慮傳感器的各個指標綜合考慮傳感器的各個指標 靈敏度、測量范圍、頻率范圍靈敏度、測量范圍、頻率范圍

28、考慮到具體的使用環(huán)境、被測量設(shè)備等具考慮到具體的使用環(huán)境、被測量設(shè)備等具體狀況體狀況三、目前市場上的主要測振儀器三、目前市場上的主要測振儀器2013年10月8日20 振動分析儀器 目前市場上常見的振動分析儀器主要有4種：測振儀 頻率分析儀FFT分析儀虛擬頻譜分析儀2013年10月8日21（1）測振儀 測振儀是用來直接指示位移、速度、加速度等振動量的峰值、峰一峰值、平均值或均方值的儀器。這一類儀器一般包括微積分電路、放大器、檢波器和表頭。它能使人們獲得振動的總強度（振級）的信息，而不能獲得振動頻率等其它方面的信息。 某系列袖珍式測振儀某系列袖珍式測振儀 振動分析儀器2013年10月8日22（2）

29、頻率分析儀 模擬量頻率分析儀目前仍是振動測量較常用的分析設(shè)備。它主要由模擬帶通濾波器組成。振動信號轉(zhuǎn)換成電信號后，經(jīng)中間變換電路輸入頻率分析儀，手控或自動掃描就可完成所需頻帶的頻譜分析。 振動分析儀器2013年10月8日23（3）FFT分析儀 FFT分析儀是以微處理器為核心和以快速傅里葉變換算法為基礎(chǔ)的數(shù)字分析儀，精度高、動態(tài)范圍大、功能多、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強。手提式雙通道手提式雙通道FFTFFT分析儀分析儀 振動分析儀器2013年10月8日24（4）虛擬頻譜分析儀虛擬頻譜分析儀 虛擬儀器的核心是具備各種功能的軟件系統(tǒng)，通常包括計算機圖形軟件，數(shù)據(jù)處理軟件和顯示測量結(jié)果的測試系統(tǒng)軟件等。也

30、包括少量的儀器硬件（例如數(shù)據(jù)采集硬件）以及將計算機與儀器硬件相連的總線結(jié)構(gòu)等。 振動分析儀器 測振儀器對振動信號的處理與分析測振儀器對振動信號的處理與分析一般的譜分析：一般的譜分析：在采樣前應(yīng)經(jīng)抗混疊濾波，并根據(jù)最高頻率和采樣定在采樣前應(yīng)經(jīng)抗混疊濾波，并根據(jù)最高頻率和采樣定理來選擇采樣頻率。一般先估計信號中感興趣的最高頻率，據(jù)此選擇理來選擇采樣頻率。一般先估計信號中感興趣的最高頻率，據(jù)此選擇抗混疊濾波器的截止頻率，而后確定采樣頻率。通過自功率譜的分析抗混疊濾波器的截止頻率，而后確定采樣頻率。通過自功率譜的分析最終可以得到信號頻譜結(jié)構(gòu)的全貌。最終可以得到信號頻譜結(jié)構(gòu)的全貌。與激振頻率同頻成分的提

31、?。号c激振頻率同頻成分的提取：用相關(guān)濾波或用相關(guān)濾波或FFTFFT算法都可以實現(xiàn)這種算法都可以實現(xiàn)這種要求。對于要求。對于FFTFFT，為了防止泄露誤差和柵欄效應(yīng)，應(yīng)使，為了防止泄露誤差和柵欄效應(yīng)，應(yīng)使FFTFFT譜線落在參譜線落在參考信號的頻率上。為此截取信號時長等于參考信號周期的整數(shù)倍。考信號的頻率上。為此截取信號時長等于參考信號周期的整數(shù)倍。寬帶激勵下系統(tǒng)傳輸特性的求法：寬帶激勵下系統(tǒng)傳輸特性的求法：這時分析的兩個信號記錄應(yīng)該是同這時分析的兩個信號記錄應(yīng)該是同時發(fā)生的，不允許有時差；兩通道應(yīng)該使用相同的采樣頻率和時長；時發(fā)生的，不允許有時差；兩通道應(yīng)該使用相同的采樣頻率和時長；頻譜分析使

32、用相同的窗函數(shù)和分析程序。一般采用多段記錄分析，將頻譜分析使用相同的窗函數(shù)和分析程序。一般采用多段記錄分析，將其進行平均，以提高測試的精度。其進行平均，以提高測試的精度。 振動分析儀器四、振動參數(shù)的測量和振動信號的分析四、振動參數(shù)的測量和振動信號的分析設(shè)備設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與分析狀態(tài)監(jiān)測與分析目的目的： 保證設(shè)備安全、可靠運行，提高設(shè)備利用率和經(jīng)濟效益；保證設(shè)備安全、可靠運行，提高設(shè)備利用率和經(jīng)濟效益； 科學管理與決策，革新設(shè)備維修體制，由科學管理與決策，革新設(shè)備維修體制，由事后維修事后維修、計劃計劃維修維修向向預(yù)知維修預(yù)知維修轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變。依據(jù)：依據(jù)： 任何設(shè)備的振動測量都應(yīng)依據(jù)其振動標準，也就是說

33、任何設(shè)備的振動測量都應(yīng)依據(jù)其振動標準，也就是說要知道設(shè)備正常工況下各性能參數(shù)的值或范圍。要知道設(shè)備正常工況下各性能參數(shù)的值或范圍。分析方法分析方法： 時域：波形分析、統(tǒng)計相關(guān)等；時域：波形分析、統(tǒng)計相關(guān)等； 頻域：頻譜分析。頻域：頻譜分析。目前最常采用的是通頻振幅來衡量機械運行狀態(tài)的，根據(jù)所目前最常采用的是通頻振幅來衡量機械運行狀態(tài)的，根據(jù)所使用傳感器的種類分為：使用傳感器的種類分為： 1) 軸承振動軸承振動評定，用接觸式傳感器評定，用接觸式傳感器(例如磁電式振動速度傳例如磁電式振動速度傳感器或壓電式振動加速度傳感器感器或壓電式振動加速度傳感器)放置在軸承座上進行測量放置在軸承座上進行測量 2

34、) 軸振動軸振動評定，用非接觸式傳感器評定，用非接觸式傳感器(例如電渦流式傳感器例如電渦流式傳感器)測量軸相對于機殼的振動值或軸的絕對振動值。測量軸相對于機殼的振動值或軸的絕對振動值。 評定參數(shù)可用振動位移峰峰值和振動烈度評定參數(shù)可用振動位移峰峰值和振動烈度(即均方根值，它即均方根值，它代表了振動能量的大小代表了振動能量的大小)來表示。來表示。振動評定標準振動評定標準振動參數(shù)的測量振動參數(shù)的測量區(qū)域區(qū)域A新投產(chǎn)機組的振動應(yīng)在此區(qū)域內(nèi)新投產(chǎn)機組的振動應(yīng)在此區(qū)域內(nèi)區(qū)域區(qū)域B機組可以長期運行機組可以長期運行區(qū)域區(qū)域C機組不允許長期運行，利用機會進行處理機組不允許長期運行，利用機會進行處理區(qū)域區(qū)域D運

35、行有危險，可能引起機組事故運行有危險，可能引起機組事故大型旋轉(zhuǎn)機械振動烈度評定等級 軸承振動烈度 支承分類 1.smmvrms 剛性支承 柔性支承 0.460.711.121.82.84.67.111.218.028.046.071.0 C B B C A A D D 振動評定標準振動評定標準GB /T 11347.1 - 89 振動參量是指振幅、頻率、相位角和阻尼比等物理量振動參量是指振幅、頻率、相位角和阻尼比等物理量。1） 振幅的測量振動量的幅值是時間的函數(shù)，常用峰值、峰峰值、有效值和平均絕對值來表示。峰值是從振動波形的基線位置到波峰的距離，峰峰值是正峰值到負峰值之間的距離。在考慮時間過程

36、時常用有效（均方根）值和平均絕對值表示。有效值和平均絕對值分別定義為z有效=zrms = z|平均|= Z= 對于諧振動而言，峰值、有效值和平均絕對值之間的關(guān)系為 式中，zf 為振動峰值。TdttzT02)(1TdttzT0| )(|1frmszzz2122振動參數(shù)的測量振動參數(shù)的測量2） 諧振動頻率的測量諧振動頻率的測量 簡諧振動的頻率是單一頻率，測量方法分直接法和比較法兩種。直接法是將拾振器的輸出信號送到各種頻率計或頻譜分析儀直接讀出被測諧振動的頻率。在缺少直接測量頻率儀器的條件下，可用示波器通過比較測得頻率。常用的比較法有錄波比較法和李沙育圖形法。錄波比較法是將被測振動信號和時標信號一起送入示波器或記錄儀中同時顯示，根據(jù)它們在波形圖上的周期或頻率比，算出振動信號的周期或頻率。李沙育圖形法則是將被測信號和由信號發(fā)生器發(fā)出的標準頻率正弦波