第四章--振動(dòng)測(cè)試診斷技術(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第四章 振動(dòng)測(cè)試診斷技術(shù)第一節(jié) 概述 眾所周知，設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中都會(huì)不同程度地發(fā)生振動(dòng)。對(duì)于木多數(shù)設(shè)備來(lái)說(shuō)，當(dāng)它們穩(wěn)定工作時(shí)，振動(dòng)有一個(gè)典型的極限值和一定的特性。而當(dāng)設(shè)備內(nèi)部的零件發(fā)生異常，即有缺陷時(shí)，振動(dòng)的大小和振動(dòng)的型式都會(huì)發(fā)生變化。這就表明，振動(dòng)信號(hào)能真實(shí)地反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。因此，對(duì)設(shè)備的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)試和分析是掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的重要手段之 。 傳統(tǒng)的檢查設(shè)備振動(dòng)的方法是靠有經(jīng)驗(yàn)的工人憑聽(tīng)覺(jué)，觸覺(jué)來(lái)判斷，也就是我們常說(shuō)的靠耳聽(tīng)、手模來(lái)檢查。顯而易見(jiàn)，這種方法的檢查結(jié)果不但取決于檢查人員的經(jīng)驗(yàn)，而且只能定性地確定設(shè)備狀態(tài)的好壞，不能確切地分析出引起設(shè)備振動(dòng)的原因，找

2、出產(chǎn)生振動(dòng)的部位。 隨著電子工業(yè)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在我們可以用先進(jìn)的檢測(cè)和分析儀器，在不停機(jī)的情況下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，根據(jù)測(cè)得的振動(dòng)參數(shù)，分析和判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并確定其故障的部位，預(yù)測(cè)故障的發(fā)展，從而可為檢修提供可靠的依據(jù)，改變過(guò)去那種以設(shè)備運(yùn)行時(shí)間為主要依據(jù)的計(jì)劃預(yù)修制或定期維修制。我們所說(shuō)的振動(dòng)測(cè)試診斷技術(shù)是識(shí)別機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)。它研究的是機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)變化在振動(dòng)信息中的反映。它的內(nèi)容包括對(duì)機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別，預(yù)刪與監(jiān)測(cè)等三方面。 第二節(jié) 振動(dòng)的基本知識(shí) 一，振動(dòng)的定義及分類(lèi)所謂振動(dòng)，即物體圍繞其平衡位置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如將彈簧系數(shù)為k的彈簧和質(zhì)量為M的重錘組成一簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，如圖9

3、-1所示。拉下重錘由自然長(zhǎng)度到某一位置后放開(kāi)，重錘即沿其原靜止位置的上、下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，我們就說(shuō)重錘在振動(dòng)。在實(shí)際工程中和日常生活中存在著大量的振動(dòng)問(wèn)題。不正常的振動(dòng)可紿運(yùn)行設(shè)備以及人體健康帶來(lái)危害。但人們也還可以利用振動(dòng)來(lái)進(jìn)行些有用的工作(如振動(dòng)篩等)。由于研究振動(dòng)的目的和方法不同，振動(dòng)的分類(lèi)方法也是多種多樣的。如按產(chǎn)生振動(dòng)的原因分類(lèi)，則可分為自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)、自激振動(dòng)；按振動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)特性分類(lèi)，則可分為線(xiàn)性振動(dòng)、非線(xiàn)性振動(dòng)；按振動(dòng)的自由度數(shù)分類(lèi)，則可分為單自由度系統(tǒng)、多自由度系統(tǒng)、彈性體振動(dòng)；按振動(dòng)的位移特征分類(lèi)，可分為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、直線(xiàn)振動(dòng)。但就研究設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)而言，一般是按

4、振動(dòng)的規(guī)律來(lái)分類(lèi)，即把振動(dòng)分為確定性振動(dòng)與隨機(jī)振動(dòng)兩類(lèi)。確定性振動(dòng)的特點(diǎn)是其振動(dòng)量值隨時(shí)間有確定的變化規(guī)律，可以用一定的函數(shù)式來(lái)描述。確定性振動(dòng)又分為周期性振動(dòng)和非周期性振動(dòng)。隨機(jī)振動(dòng)的特點(diǎn)是其振動(dòng)量值隨時(shí)間的變化沒(méi)有規(guī)律，不能用確定函數(shù)來(lái)描述。隨機(jī)振動(dòng)又可分為平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)和非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)。圖92是按此種分類(lèi)法分類(lèi)的各種振動(dòng)的簡(jiǎn)單定義及其波形示例。 二、振動(dòng)的描述 1，波形圖 前述的重錘、彈簧系統(tǒng)中，重錘振動(dòng)可用重錘的位移與時(shí)間的相互關(guān)系來(lái)描述(橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為重錘偏離靜止位置距離)，(見(jiàn)圖91)。這種表示法稱(chēng)之為波形圖，它是在時(shí)間域上描述振動(dòng)規(guī)律。 由圖92亦可看出，重錘，彈簧系統(tǒng)的振

5、動(dòng)是最簡(jiǎn)單的一種振動(dòng)形式，稱(chēng)之為簡(jiǎn)諧振動(dòng)，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： X=x0sin(t+) 式中 角頻率； X0振動(dòng)體離開(kāi)其平衡位置的最大位移，通常稱(chēng)為振幅； t振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間； 初始相位。 振動(dòng)運(yùn)動(dòng)往復(fù)一次所需的時(shí)間稱(chēng)為振動(dòng)周期(T)，它的倒數(shù)稱(chēng)之為振動(dòng)頻率，亦就是1秒鐘內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)，單位為赫茲(Hz)即f=1/T由此可見(jiàn)，描述機(jī)械振動(dòng)的3個(gè)基本要素是頻率，幅值與相位。但在工程實(shí)際中，往往不是單一的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。圖9-3為內(nèi)燃機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)活塞加速度隨時(shí)間變化的波形圖。由圖可見(jiàn)，它是一個(gè)復(fù)雜周期振動(dòng)。但根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)原理：任何周期性函數(shù)都可用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)為許多簡(jiǎn)諧函數(shù)之和。這樣可以認(rèn)為復(fù)雜周期振動(dòng)是由

6、若干簡(jiǎn)諧振動(dòng)組成的，這些簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率之間或諧波(即整倍數(shù))的關(guān)系。因此，內(nèi)燃機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)的加速度波形就可以分解為周期為T(mén)1和T2的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(圖9一4)。其中以了T1為周期的波形與原復(fù)雜周期波形的周期致，稱(chēng)為基波，其頻率稱(chēng)為基頻。以T2為周期的波形稱(chēng)為二次諧波，其頻率f2=2f1，稱(chēng)為倍頻。這個(gè)復(fù)雜周期振動(dòng)只包含這兩種頻率成分。當(dāng)然，有的復(fù)雜周期振動(dòng)可包含很多諧波成分，這些諧波的頻率均是基頻的倍數(shù)，常稱(chēng)為高次諧波。 2，頻譜圖 從前例看出，復(fù)雜周期振動(dòng)可由幾個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)組成。這樣，單用時(shí)間歷程來(lái)描述振動(dòng)，就不能很好地反映振動(dòng)的特性、產(chǎn)生振動(dòng)的原因及其對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響等。因此，在對(duì)振動(dòng)進(jìn)行分析時(shí)，常用

7、另種描述振動(dòng)的形式頻譜圖。所謂頻譜圖就是表示振動(dòng)幅值與頻率關(guān)系的圖形，其橫坐標(biāo)為振動(dòng)頻率，縱坐標(biāo)為幅值。它是在頻率域中描述振動(dòng)的規(guī)律。圖95是三種不同振動(dòng)的時(shí)域波形(波形圖)及頻譜圖。對(duì)于單一簡(jiǎn)諧振動(dòng)來(lái)說(shuō)，其頻譜圖是一條直線(xiàn)(圖9-5)，fo代表這個(gè)振動(dòng)的頻率，直線(xiàn)的高度代表振動(dòng)的幅值。一個(gè)復(fù)雜周期振動(dòng)(圖9-6)，它是由兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成的，其頻譜圖就是兩條直線(xiàn),fo為它的基頻，與之對(duì)應(yīng)的直線(xiàn)高度就是基波的幅值。2f0就是它的二次諧波的頻率。同樣， 對(duì)于一個(gè)方波，也可以把它分解出一個(gè)基波及幾個(gè)高次諧波(圖9-5)。由此可見(jiàn)，用頻譜圖來(lái)描述一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)信號(hào)，可以很清楚地看出組成這個(gè)振動(dòng)信號(hào)的各

8、個(gè)諧波頻率及大小。因此，它是振動(dòng)分析中常用的方法。3，振動(dòng)的3個(gè)特征量 式9-1是簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移量與時(shí)間的關(guān)系式，若將此式做一次微分，即可得出振動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系式，二次微分，即可得出振動(dòng)加速度與時(shí)間的關(guān)系式，即Uxosin（t/2) (92)a2XoSin(t十) (93)以時(shí)間為橫坐標(biāo)，分別以位移、速度和加速度為縱坐標(biāo)，就可得到相應(yīng)的波形圖(圖9-6)。比較三個(gè)關(guān)系式及波形圖可知，振動(dòng)的位移，速度和加速度的頻率總是一樣的， 只是速度比位移超前90度，加速度比位移超前180度。因此，在研究物體振動(dòng)時(shí)，可用位移、速度或加速度中的任一個(gè)量與時(shí)間的關(guān)系來(lái)描述。這樣就給振動(dòng)測(cè)試帶來(lái)很大的方便。在選定一

9、種參數(shù)的傳感器后，可以利用積分，微分的原理(借助電子線(xiàn)路)得到另兩個(gè)量與時(shí)的關(guān)系曲線(xiàn)。 4幅值的各種表示法 振幅值是用來(lái)描述振動(dòng)強(qiáng)度的特性。但根據(jù)不同的需要，它的描述量也不同。表91是常用的幾種描述周期性振動(dòng)幅值的名稱(chēng)，幅值計(jì)算、物理概念及它們間的相互關(guān)系。 第三節(jié) 振動(dòng)測(cè)試儀器振動(dòng)測(cè)試的目的是對(duì)機(jī)器設(shè)備的振動(dòng)量進(jìn)行定量地測(cè)量，進(jìn)而分析產(chǎn)生振動(dòng)的原因，找出發(fā)生故障的部位。為實(shí)現(xiàn)這一目的，往往需要把若干個(gè)儀器組成一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。完整的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)一般由圖97所示的四個(gè)部分組成。 隨著采用傳感器的不同，測(cè)量的要求不同，測(cè)量系統(tǒng)的組成有所差別。最簡(jiǎn)單的測(cè)量系統(tǒng)僅由一個(gè)傳感器和一個(gè)測(cè)量表頭組成。 一、傳

10、感器 傳感器的作用是采集機(jī)器的振動(dòng)信號(hào)，并把這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。傳感器的輸出電量和輸入振動(dòng)量的瞬時(shí)值之間保持一定的比例關(guān)系。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械測(cè)試中，常用的傳感器有3種類(lèi)型。 1磁電式速度傳感器 這種傳感器是基于電磁感應(yīng)原理(圖98)；當(dāng)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在固定磁場(chǎng)里切割磁力線(xiàn)時(shí)，導(dǎo)體兩端就感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。在磁通密度與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度一定時(shí)，此電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)線(xiàn)切割磁力線(xiàn)的速度成正比。 由此可知，這種傳感器有兩個(gè)基本元件：線(xiàn)圈和磁鐵(一般采用永久磁鐵，以產(chǎn)生恒定的永久磁場(chǎng))。根據(jù)線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)方法的不同，這類(lèi)傳感器又可分為相對(duì)式和慣性式兩種。圖99為慣性式速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。永久磁鐵2用鋁架4固定在殼體6里。工作線(xiàn)圈7、

11、阻尼器3通過(guò)芯桿與連在一起，再通過(guò)彈簧片1和8懸掛在傳感器的外殼上。使用時(shí)，振動(dòng)傳感器與被測(cè)振動(dòng)體固緊在一起。當(dāng)被測(cè)振動(dòng)體振動(dòng)時(shí)，殼體也隨之振動(dòng)，線(xiàn)圈阻尼器與殼體間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)通過(guò)接頭9而接到測(cè)量電路上。 此類(lèi)傳感器的特點(diǎn)是：不需外部電源；輸出阻抗低，不易受電磁場(chǎng)的干擾，即使在復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)，接很長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)仍能有較高的信噪比，亦就是說(shuō)，它對(duì)電纜長(zhǎng)度的要求不高。但它不適用于測(cè)定沖擊振動(dòng)，慣性式速度傳感器的頻率范圍般為8Hz-lkHz。 2渦流式位移傳感器 這是基于電磁感應(yīng)原理的另一種型式的傳感器(圖910)。當(dāng)金屬板置于變化著的磁場(chǎng)中時(shí)，金屬板內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電流，

12、這種電流在金屬板內(nèi)就要產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬體內(nèi)是自己閉合的，稱(chēng)之為渦流。此渦流又將產(chǎn)生一磁場(chǎng)反作用于原線(xiàn)圈；因此，原線(xiàn)圈與渦流(也可把它看做一個(gè)線(xiàn)圈，稱(chēng)之為渦流線(xiàn)圈)形成了有定耦合的互感，互感的大小同二者間的距離及導(dǎo)體的材料有關(guān)。由此可見(jiàn)，當(dāng)傳感器的線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)與被測(cè)導(dǎo)體材料確定之后，它的大小只與距離有關(guān)。圖9-11和圖9-12為兩種不同型式的渦流傳感器結(jié)構(gòu)圖。前者是導(dǎo)線(xiàn)繞在框架上，后者是采用線(xiàn)圈粘貼的方式。此類(lèi)傳感器的特點(diǎn)是它與被測(cè)物之間沒(méi)有直接的機(jī)械接觸；與其它非接觸式傳感器相比，頻率范圍寬(DC10kHz)，線(xiàn)性度好，在其線(xiàn)性范圍內(nèi)靈敏度不隨初始間隙大小而，改變。因此，廣泛用于轉(zhuǎn)子軸

13、的監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)子軸的平均靜位移。但在安裝使用這類(lèi)傳感器時(shí)要注意在傳感器端部附近除了被測(cè)物體表面外，不得有其它導(dǎo)體與之靠近，以免傳感器端部線(xiàn)圈磁通有一部分從其他導(dǎo)體穿過(guò)，改變了線(xiàn)圈與被測(cè)物的耦合狀態(tài)，從而不能得到正確反映間隙變化的輸出(圖913)。同時(shí)還要注意，被測(cè)物體是何種導(dǎo)體材料，因?yàn)椴煌牧蠈?duì)高頻磁場(chǎng)的電感效應(yīng)和渦流損耗也不同，故在使用中要及時(shí)進(jìn)行靈敏度標(biāo)定。 3,壓電式加速傳感器 這種傳感器的工作原理是以某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)的。壓電材料(包括壓電晶體和壓電陶瓷兩類(lèi))在承受一定方向的外力或變形時(shí)，其晶面或極化面上會(huì)產(chǎn)生電荷，這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明，在晶體片上積聚的電荷量與作用力成

14、正比。常用的壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)有兩種：中心壓縮式和剪切式，剪切式又有環(huán)形剪閉式與三角剪切式兩種(圖9-14)。圖9-14a為中心壓縮式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖。兩晶體片1并聯(lián)連接，中間隔一銅盤(pán)2，質(zhì)量塊3借硬彈簧4和鎖緊螺母5使其壓緊在晶體片上(為防止測(cè)量過(guò)程中質(zhì)量塊脫開(kāi)晶體片，必須給硬彈簧以一定的預(yù)壓力)。整個(gè)組件安裝在底座6上， 底座借助其卞的螺釘孔或永久磁鐵而固定在被測(cè)物體上。當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)，加速度傳感器也受振動(dòng)，這時(shí)個(gè)等于質(zhì)量塊的加速度乘以質(zhì)量塊質(zhì)量的力作用于壓電晶體片上，使壓電晶體產(chǎn)生與其所受力成正比的電荷。剪切式的工作原理與中心壓縮式相同，區(qū)別在于壓電晶體是與一剛性中心支柱聯(lián)接(圖9

15、-15)，晶體受剪切力。 此類(lèi)傳感器的特點(diǎn)是，具有較寬的頻帶(02Hz10kHz)，本身質(zhì)量較小(一般為250g)。動(dòng)態(tài)范圍大。靈敏度高(特別是在高頻部分更顯出其優(yōu)于其它形式的傳感器)。因而在振動(dòng)測(cè)試中得到廣泛的應(yīng)用。但在選用加速度傳感器時(shí)，除了應(yīng)注意其工作頻率范圍，盡量使被測(cè)頻率在傳感器頻率特性曲線(xiàn)的直線(xiàn)內(nèi)(圖9-16)這一點(diǎn)之外，對(duì)傳感器的安裝也應(yīng)給予足夠的重視。安裝方式木同將直接影響(限制)加速度傳感器的有用頻率范圍。圖917為不同安裝方式及其典型頻率響應(yīng)示意圖。由圖可知最理想的安裝方式是圖9-17a的螺栓連接。 二，放大器 測(cè)振傳感器的輸出信號(hào)般都是很微弱的。為了進(jìn)行下一步的分析和記錄

16、，必須對(duì)此信號(hào)進(jìn)行放大至足夠的電平和功率。因而需要配有相應(yīng)的放大器。除此作用外，一般放大器還具有積分、微分等功能。常用的測(cè)振放大器有以下3種。 1，微積分放大器在振動(dòng)測(cè)量中，經(jīng)常要進(jìn)行位移、速度與加速度等3個(gè)量的相互轉(zhuǎn)換。微積分放大器就是用以把測(cè)振傳感器的輸出信號(hào)加以積分、微分和線(xiàn)性放大，得到位移，速度，加速度。如，磁電式速度傳感器的輸出電勢(shì)與振動(dòng)速度成正比。為了獲得位移信號(hào)，必須進(jìn)行積分運(yùn)算。為了獲得加速度信號(hào)，必須進(jìn)行微分運(yùn)算。壓電式加速度傳感器產(chǎn)生的電荷與振動(dòng)的加速度成正比。為獲得速度或位移信號(hào)，必須進(jìn)行一次或二次積分。由此可見(jiàn)，微積分放大器是振動(dòng)測(cè)量的重要組成部分。 一般的微積分放大器

17、是由輸入衰減器、電壓放大器、微積分運(yùn)算級(jí)、功率放大級(jí)及輸出衰減器組成，同時(shí)配有穩(wěn)壓電源和標(biāo)定振蕩器等附屬電路。2電壓放大器和電荷放大枉 壓電式加速度傳感器輸出的信號(hào)是微弱的。為了把它的高阻抗輸出轉(zhuǎn)換成低阻抗的信號(hào)，并送入測(cè)量?jī)x器和分析儀器中，就需用電壓或電荷放大器。 電壓放大器是把加速度傳感器隨振動(dòng)變化的電荷量轉(zhuǎn)變成與之相應(yīng)的電壓信號(hào)，經(jīng)處理后給出一個(gè)與輸入電壓成比例的輸出電壓。電荷放大器則是直接隨振動(dòng)變化的電荷量，經(jīng)處理后給出一個(gè)與輸入電荷成比例的輸出電壓坪電壓放大器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但其靈敏度受電纜長(zhǎng)度影響。而電荷放大器受電纜長(zhǎng)度的影響很小，可無(wú)須考慮，故近年來(lái)此類(lèi)放大器得到廣泛地應(yīng)用。

18、 3，振動(dòng)計(jì)(儀) 振動(dòng)計(jì)是振動(dòng)測(cè)試中最簡(jiǎn)單，最基本的儀器，也是應(yīng)用最廣泛的一種簡(jiǎn)易測(cè)試儀器。它包括加速度傳感器，電荷放大器、信號(hào)檢測(cè)器與指示儀表等幾個(gè)基本部分： 來(lái)自加速度傳感器的信號(hào)，直接送入儀器內(nèi)的電荷放大器，再經(jīng)處理，變換后，可在指示儀表上顯示出所測(cè)振動(dòng)的加速度，速度或位移等3個(gè)特征量中任一量的峰值，有效值(通過(guò)旋鈕選擇)。圖9-18是常用的一種振動(dòng)儀外形。 這種振動(dòng)計(jì)可與外接濾波器相連構(gòu)成頻率分析儀，進(jìn)行頻率分析。若與電平記錄儀等記錄儀器相連，可對(duì)振動(dòng)頻譜作長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)記錄。若配以相位計(jì)及光電探頭，則可對(duì)設(shè)備做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡。由此可見(jiàn)，振動(dòng)計(jì)配不同的儀器可完成多種不同的振動(dòng)測(cè)量和分析工作。

19、三、分析儀器 振動(dòng)信號(hào)中包含了有關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的大量信息。分析儀器就是將所測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分解，以獲得各個(gè)不同頻率范圍的信號(hào)。根據(jù)分析數(shù)據(jù)的特征，分析儀可分為模擬式和數(shù)字式兩類(lèi)。 1模擬式分析儀 模擬式頻率分析儀是根據(jù)對(duì)信號(hào)濾波的原理進(jìn)行頻譜分析的。因此，它的核心是濾波器。所謂濾波，就是對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，改變其頻率成分，以達(dá)到削弱干擾，突出信號(hào)的目的。圖9-19是濾波器的工作原理圖。由圖可知，按某種預(yù)定方式的限制，每次只允許較窄頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)。這樣，就可分離出單一或一組頻率的信號(hào)。連續(xù)調(diào)節(jié)即可在整個(gè)所需的頻率范圍內(nèi)獲取不同頻率成分的信號(hào)。 濾波器根據(jù)用途不同分高通濾波器、低通濾波器和

20、帶通濾波器。顧名思義，高通濾波器是允許通過(guò)某特定頻率以上的全部頻段。反之，低通濾波器則是允許通過(guò)某特定頻率以下的頻段。而帶通濾波器是把所需要的頻帶的上部和下部都濾掉，只允許某一需要頻帶內(nèi)的頻率通過(guò)。如圖919所示。一般較通用的是帶通濾波器，它是模擬式頻譜分析儀的核心。 濾波器通頻帶的寬度決定了頻率分析的精度。帶寬越窄，分析結(jié)果越精確，但所需的時(shí)間也就加大。根據(jù)帶寬的不同，濾波器分恒帶寬和恒百分比帶寬兩大類(lèi)。恒帶寬濾波器是不管濾波器的中心頻率大小，帶寬總是相等的，如3Hz；10Hz等。恒百分比帶寬濾波器的帶寬是隨中心頻率而改變的，中心頻串增加，帶寬也增加。但其百分比不變，如3X、10x等。 恒帶

21、寬與恒百分比帶寬分析各有其特點(diǎn)。恒帶寬分析在低頻部分分辨率低，高頻部分分辨率高，在線(xiàn)性頻率刻度的頻譜圖上是等間距的。恒百分比帶寬分析在低頻部分分辨率，而高頻部分分辨率低，在線(xiàn)性頻率刻度紙上是不等間隔的，而在對(duì)數(shù)頻率刻度上是等間隔啷如圖920所示，由于機(jī)械振動(dòng)與沖擊信號(hào)中校毖興趣的是低頻段，所以一般用對(duì) 根據(jù)分析信號(hào)的要求，帶通濾波器可做成不連續(xù)檔級(jí)的掃描式連續(xù)可調(diào)的和并聯(lián)的3種類(lèi)型。 濾波器必須與測(cè)振儀組合在一起才能構(gòu)成一臺(tái)完整的振動(dòng)分析儀。圖921是一種普遍應(yīng)用的便攜式振動(dòng)分析儀。 2數(shù)字式分析儀 模擬式分析儀因掃描濾波器的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，所以分析速度慢。但近年來(lái)，由于動(dòng)態(tài)分析的內(nèi)容增多，對(duì)分析

22、速度和精度提出了更高的要求，同時(shí)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前有不少數(shù)字式分析儀。它的特點(diǎn)是以微處理器為核心，以快速傅里葉變換(FFT)為基礎(chǔ)，建立了信號(hào)時(shí)間域分析和頻率域分析之間的關(guān)系，信號(hào)整個(gè)處理過(guò)程是按照數(shù)字形式進(jìn)行的。因此，這種分析儀分析精度高、速度快、動(dòng)態(tài)范圍大，性能穩(wěn)定、抗干擾性能力強(qiáng)，特別是分析速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬式分析儀，從而在振動(dòng)分析中得到廣泛的應(yīng)用。圖922是另一種數(shù)字式分析儀。 四、記錄儀器 1、磁帶記單儀(磁帶機(jī)) 磁帶記錄儀是根據(jù)磁性物質(zhì)磁化的原理，把隨時(shí)間變化的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檠卮艓чL(zhǎng)度上剩磁的變化以實(shí)現(xiàn)記錄的。它由磁帶和磁頭，記錄放大器和重放放大器以及磁帶的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3部分組成

23、。 這種記錄儀的特點(diǎn)是： 1)記錄的信號(hào)能長(zhǎng)期保存，并可根據(jù)需要隨時(shí)立即重放(能重放數(shù)百次)，這對(duì)于研究分析一次性試驗(yàn)或較重大的試驗(yàn)更為有益。 2)通過(guò)改變磁帶記錄與重放速度比可以很方便地實(shí)現(xiàn)記錄信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)移，以適應(yīng)后繼分析儀器對(duì)輸入信號(hào)頻率范圍的要求。 3)從電信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁信號(hào)，它的轉(zhuǎn)換器(磁頭)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的部分。因此，它能記錄頻率極高的信號(hào)，記錄頻帶很寬(從直流信號(hào)至2兆赫)，這是其很大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 4)能同時(shí)記錄多路信號(hào)。當(dāng)采用調(diào)頻方式記錄時(shí)，一英寸寬的磁帶可記錄100多路信號(hào)，且能保證這些信號(hào)之間的時(shí)間(或相位)關(guān)系。 5)記錄磁帶可反復(fù)使用。 6)可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間記錄，記錄時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)十幾

24、小時(shí)至1個(gè)多月。 基于上述特點(diǎn)，在振動(dòng)測(cè)試分析中，廣泛地應(yīng)用磁帶機(jī)，記錄現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)信號(hào)，并送入分析儀中進(jìn)行分析。 2，電平記錄儀 電平記錄儀(圖923)是以曲線(xiàn)的形式記錄被測(cè)參量的。它與頻譜分析儀配合，可對(duì)振動(dòng)和沖擊進(jìn)行自動(dòng)頻譜分析，并將分析結(jié)果描繪在已標(biāo)好頻率坐標(biāo)的記錄紙上(即頻譜圖)，如圖924所示。 根據(jù)分析工作的需要，所記信號(hào)可以是峰值，有效值或平均值。使用的座標(biāo)刻度，有線(xiàn)性的(包括極坐標(biāo))和對(duì)數(shù)的兩種。當(dāng)使用線(xiàn)性刻度時(shí)，記錄曲線(xiàn)的高度與所測(cè)信號(hào)電壓成正比。當(dāng)使用對(duì)數(shù)刻度時(shí)，記錄曲線(xiàn)的高度與所測(cè)信號(hào)電壓的對(duì)數(shù)成正比，此時(shí)的電壓大小常用分貝(dB)數(shù)表示，其值按下式計(jì)算： dB201gu

25、測(cè)/u算 式中 u測(cè)輸給電子記錄儀的被測(cè)信號(hào)電壓； u算比較器的標(biāo)準(zhǔn)比較電壓； 電平記錄儀的特點(diǎn)是直接描繪出曲線(xiàn)，比較直觀，而且可作為測(cè)試分析記錄文件直接保存。 五、數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器是一種帶計(jì)算機(jī)接口的智能比儀器：(圖925)。它和傳感器、計(jì)算機(jī)三者組合在一起，成為一種新型的周期性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其系統(tǒng)框圖如圖926所示； 其工作步驟是： 1、組態(tài) 首先，選定被檢測(cè)的設(shè)備(設(shè)備群)，隨后確定巡回檢查的路線(xiàn)和巡回檢查的周期，選定測(cè)點(diǎn)及各點(diǎn)的測(cè)量參數(shù)，并把這些信息輸入計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)。 2巡回檢查前的準(zhǔn)備 在巡回檢查前，把采集器與計(jì)算機(jī)用接口聯(lián)接，利用計(jì)算機(jī)相應(yīng)的軟件，使采集器在開(kāi)始工作前內(nèi)存置為零，使其時(shí)鐘與計(jì)算機(jī)時(shí)鐘對(duì)準(zhǔn)，并將上一次檢測(cè)的各點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入給采集器。 3數(shù)據(jù)采集 根據(jù)采集器顯示的測(cè)點(diǎn)順序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并將所測(cè)數(shù)據(jù)與上次數(shù)據(jù)及報(bào)警值進(jìn)行比較。如振動(dòng)值有較明顯地變化，則需采一段時(shí)域信號(hào)做分析用。 4；數(shù)據(jù)處理 巡回檢查后，把數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行