什么是振動監(jiān)測？監(jiān)測振動對工業(yè)設(shè)備有什么意義？

一、什么是振動監(jiān)測？

振動監(jiān)測是指應(yīng)用振動傳感器對機(jī)械設(shè)備振動信號進(jìn)行采集、處理，并結(jié)合被監(jiān)測對象的歷史狀況，定位故障點(diǎn)位、分析故障原因的一種預(yù)測性維護(hù)手段，具有診斷直接、監(jiān)測實(shí)時(shí)和故障類型覆蓋范圍廣的特點(diǎn)。

可以理解為振動監(jiān)測為機(jī)械設(shè)備提供了一個反饋記錄，它可以捕捉并記錄設(shè)備的每一次微小振動數(shù)據(jù)。至今，振動診斷的理論和測量方法都已經(jīng)較為成熟，成為無損檢測技術(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，智能振動傳感器的問世讓振動數(shù)據(jù)得到了更加深度、有效的挖掘利用，原始振動波形數(shù)據(jù)的采集分析為設(shè)備的故障預(yù)測帶來更多信息，讓振動監(jiān)測更為精密。

二、振動監(jiān)測幾大要素

在深入了解振動監(jiān)測前，我們先來關(guān)注基礎(chǔ)核心名詞——振動。

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

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

在物理學(xué)的定義中，振動三要素分別為振幅、頻率、相位。

1、振幅A（Amplitude）

在機(jī)械振動中，振幅是物體振動時(shí)離開平衡位置最大位移的絕對值，描述了物體振動幅度的大小和振動的強(qiáng)弱，分別可以用振動位移、振動速度、振動加速度值加以描述和計(jì)量。振動位移具體地反映了間隙的大小，振動速度反映了能量的大小，振動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)振動循環(huán)的次數(shù)，單位是赫茲（Hz）。振動按頻率范圍分，可以分為低頻振動f<10Hz、中頻振動f=10~1000Hz和高頻振動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。

頻率是振動特性的標(biāo)志，是分析振動原因的重要依據(jù)。對旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個振動過程，為一個周期，或者說振動循環(huán)變化了一次。在振動信號分析中，常將振動頻率與設(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。

頻率分析是振動故障診斷領(lǐng)域最基本的工具之一，不同故障往往所對應(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)刻振動體被測點(diǎn)相對于固定參考點(diǎn)的位置，單位是度（°）。

相位是振動在時(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或不同部件之間的振動。對于單通道的振動信號來說，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信號，相位就變得很有意義。相位的時(shí)序（即：信號先后的時(shí)序關(guān)系）反映了各路振動信號的傳遞路徑遠(yuǎn)近，可以以此來確定振源。在復(fù)雜周期信號合成中，每一簡諧振動的初相位直接影響合成后振動信號的形態(tài)。