振動信號的分析

由于振動是動態參數，所以為表示振動的特性，通常采用各種圖形方式來進行描述。振動信號分析就是將所采集的振動原始信號進行相應的數學處理，使其成為對振動故障診斷有用的圖形或表格等形式。振動信號分析方法一般包括時域分析、頻域分析、幅值域分析、相關分析、系統的傳遞特性分析及模態分析等。

1．時域分析法
時域分析法是將振動傳感器采集的原始振動信息與異常時振動特征信息相比較，從而對振動故障做出初步判斷。通常包括波形分析、軸心軌跡分析和軸心位置分析等方法。
（1）波形分析，在對原始振動波形分析中，除可觀察到振動的瞬態峰值振幅和穩態振幅外，還可以確定其振動周期（頻率）。有些振動，如拍振，通過波形可以很容易判定。另外，根據波形的形狀也可初步判定一些振動故障原因。
（2）軌跡分析，在轉子上同一徑向軸承互成90度安裝的電渦流振動傳感器的輸出振動信號，經放大器放大后，在示波器上所顯示的軌跡表示轉軸中心線的實際動態路徑。
軸心運動軌跡的形狀是有關機械運轉狀態的一個重要的信息。當系統在X、Y方向剛度對稱時，則軸心軌跡為圓，此時安裝在同一面這兩個方向的振動傳感器所測得的軸振動幅值均相同。但對于汽輪發電機組，轉子及其支撐系統在X和Y方向剛度一般不對稱，所以實際軸心軌跡為橢圓，表明X和Y方向測得的軸振動幅值有一定的差異，而且有時相差很大。
（3）鍵相分析，鍵相器通常是由一個單獨的電渦流振動傳感器所提供的，該振動傳感器可觀測轉軸上每轉一圈的不連續點，即轉軸上的凹槽（鍵槽）或凸槽。當轉軸上不連續點每次經過鍵相器時，傳感器就會感受到在間隙距離上的變化，發生在不連續點出現的很短時間內，因而表現為每轉一圈所產生的電壓脈沖。轉軸旋轉時電壓脈沖為一連串正向電壓升或負向電壓降。
 鍵相器的主要作用是測量振動相位角。相位角定義為從鍵相器脈沖到振動信號的下一個正峰值之間轉軸轉過的角度。為了能測到相位角，振動信號的頻率表現和轉軸轉動的頻率相同或為其整數倍。因此要**地測量相位角，必須對振動信號按轉速頻率進行濾波。
  由于轉軸每轉一圈就會產生一個鍵相器脈沖幫鍵相器也可用來測量轉軸轉速（旋轉頻率）或轉動周期。
（3）直流分量及浮起量的分析。在采用電渦流振動傳感器測量轉軸振動的同時，其輸出直流電壓（間隙電壓）與轉軸和振動傳感器之間的平衡間隙成正比。在油膜軸承中，可以根據測試系統靈敏度由該間隙電壓換算成軸頸在油膜中的浮起量，也可稱之為偏心位置。

2．頻域分析法
頻域分析法是振動故障診斷*常用的方法。它利用頻譜分析技術將時域振動信號變為頻域振動信號，將構成振動信號的各種頻率成分都分離出來，以便進行振源的識別。
常用的振動頻譜是幅值譜和功率譜。幅值譜表示對應于各個頻率的諧波振動分量的振幅，應用時比較直觀，幅值譜上各頻率下譜線的高度就是該頻率分量振幅的大小。功率譜表示振動功率隨振動頻率的分布狀況，物理意義比較清楚。

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