什么是振動(dòng)監(jiān)測(cè)？監(jiān)測(cè)振動(dòng)對(duì)工業(yè)設(shè)備有什么意義？

一、什么是振動(dòng)監(jiān)測(cè)？

振動(dòng)監(jiān)測(cè)是指應(yīng)用振動(dòng)傳感器對(duì)機(jī)械設(shè)備振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集、處理，并結(jié)合被監(jiān)測(cè)對(duì)象的歷史狀況，定位故障點(diǎn)位、分析故障原因的一種預(yù)測(cè)性維護(hù)手段，具有診斷直接、監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)和故障類型覆蓋范圍廣的特點(diǎn)。

可以理解為振動(dòng)監(jiān)測(cè)為機(jī)械設(shè)備提供了一個(gè)反饋記錄，它可以捕捉并記錄設(shè)備的每一次微小振動(dòng)數(shù)據(jù)。至今，振動(dòng)診斷的理論和測(cè)量方法都已經(jīng)較為成熟，成為無損檢測(cè)技術(shù)②中最為常見、便捷、有效的機(jī)械故障的診斷技術(shù)手段之一。

近年來，隨著芯片技術(shù)及AI智能領(lǐng)域的快速發(fā)展，工業(yè)設(shè)備智能化也在傳統(tǒng)制造業(yè)遍地開花，智能振動(dòng)傳感器的問世讓振動(dòng)數(shù)據(jù)得到了更加深度、有效的挖掘利用，原始振動(dòng)波形數(shù)據(jù)的采集分析為設(shè)備的故障預(yù)測(cè)帶來更多信息，讓振動(dòng)監(jiān)測(cè)更為精密。

二、振動(dòng)監(jiān)測(cè)幾大要素

在深入了解振動(dòng)監(jiān)測(cè)前，我們先來關(guān)注基礎(chǔ)核心名詞——振動(dòng)。

振動(dòng)是指物體相對(duì)于平衡位置所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)是復(fù)雜的，而所有的復(fù)雜振動(dòng)都可以看做是若干個(gè)不同特征值的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的組合。

也就是說，利用頻譜分解的手段，我們可以將復(fù)雜振動(dòng)分解為各個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)，此時(shí)的簡(jiǎn)諧分量及其各自的振幅、頻率和初相位就叫作復(fù)雜振動(dòng)的頻譜。

在物理學(xué)的定義中，振動(dòng)三要素分別為振幅、頻率、相位。

1、振幅A（Amplitude）

在機(jī)械振動(dòng)中，振幅是物體振動(dòng)時(shí)離開平衡位置最大位移的絕對(duì)值，描述了物體振動(dòng)幅度的大小和振動(dòng)的強(qiáng)弱，分別可以用振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度值加以描述和計(jì)量。振動(dòng)位移具體地反映了間隙的大小，振動(dòng)速度反映了能量的大小，振動(dòng)加速度反映了沖擊力的大小。

2、頻率f（Frequency）

頻率f是物體每秒鐘內(nèi)振動(dòng)循環(huán)的次數(shù)，單位是赫茲（Hz）。振動(dòng)按頻率范圍分，可以分為低頻振動(dòng)f<10Hz、中頻振動(dòng)f=10~1000Hz和高頻振動(dòng)f>1000Hz。較為早期的故障特征通常也在較高頻率范圍內(nèi)發(fā)生。

頻率是振動(dòng)特性的標(biāo)志，是分析振動(dòng)原因的重要依據(jù)。對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個(gè)振動(dòng)過程，為一個(gè)周期，或者說振動(dòng)循環(huán)變化了一次。在振動(dòng)信號(hào)分析中，常將振動(dòng)頻率與設(shè)備轉(zhuǎn)速做比較：1X表示與轉(zhuǎn)速頻率相等的頻率，稱之為工頻或基頻；0.5X表示半頻；2X表示二倍頻；3X表示三倍頻，依次后推。

頻率分析是振動(dòng)故障診斷領(lǐng)域最基本的工具之一，不同故障往往所對(duì)應(yīng)的頻率不同，所以故障特征頻率也是判斷故障的必要條件之一。

3、相位（Initial phase）

相位是在給定時(shí)刻振動(dòng)體被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于固定參考點(diǎn)的位置，單位是度（°）。

相位是振動(dòng)在時(shí)間先后關(guān)系上或空間位置關(guān)系上相互差異的標(biāo)志，例如同一部件不同位置處的振動(dòng)或不同部件之間的振動(dòng)。對(duì)于單通道的振動(dòng)信號(hào)來說，相位僅僅反映了時(shí)間為零時(shí)的初始狀態(tài)；如果是多通道同步采集到的振動(dòng)信號(hào)，相位就變得很有意義。相位的時(shí)序（即：信號(hào)先后的時(shí)序關(guān)系）反映了各路振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑遠(yuǎn)近，可以以此來確定振源。在復(fù)雜周期信號(hào)合成中，每一簡(jiǎn)諧振動(dòng)的初相位直接影響合成后振動(dòng)信號(hào)的形態(tài)。