振动分析的基础知识

一个位移正弦波，可以用下边的代数式来表示：

知道位移波形，对时间微分得到速度波形，再微分得到加速度波形。反过来加速度积分得到速度，速度积分得到位移。

一个设备的振动，总是同时有位移、速度、加速度，用其中任何一个波形都可以表示这个振动，都是同一个振动，是一回事儿。

现场测量振动都是测量一段时间的波形，平均值都是0（因为滤掉了直流），画图就是以平均值的位置为0来画的。

峰值是正或负方向的最大的那个值。

峰峰值是最大到最小值的差，有的资料说应该是一个周期内的最大和最小，或者描述为峰值和其旁边的负峰值间的差，实际上测试仪器经常没有转速信息，而且只考虑一个周期的话等于忽略了低于转频的频率成分的影响，所以仪器默认给的都是整个波形时段内的最大和最小值的差（某些大机组在线系统可以选择用几个周期来计算，因为按键相采集，可以确定到每个周期），这样计算的结果会在某些特殊情况下大于转子的实际幅值，比如波形整个倾斜，有跳变等情况，这些特殊情况可以通过查看其波形很容易就能分辨。

有效值是均方根值，是波形各点幅值的平方的平均值再开方得到的，这个概念最早是从交流电等效于多少伏特的直流电来的。

对一个单一频率信号，正弦波：

峰峰值（P-P）=2*峰值（P）=2*1.414*有效值（rms或RMS）

通频峰值和峰峰值只能在波形里测得，因为相同的分频成分、相互的相位关系不同，会影响叠加得到的峰值大小，频谱内没有相位信息，所以无法通过频谱得到峰值和峰峰值。

通频有效值可以用波形计算，但计算量很大，只能用仪表或计算机计算。也可以在频谱中由各分量的平方和再开方得到，几个简单谱线的有效值的和手动即可算出。

一个标准的振动幅值的应该写成50μmP-P、5mm/s rms或10m/s²P。

手持的简单测振表，默认的都是位移峰峰值、速度有效值、加速度峰值。其他测振设备如果没有特别说明，也可以这样认为。欧洲标准有测速度峰值和加速度有效值的，如果出现读数差别要考虑到单位选择的不同。

比如50μm （P-P）的位移值，如果频率是50hz，速度就是

换算成mm/s（ rms）

换算成加速度，速度再乘以2πf

反过来也一样，加速度值除以2πf得到速度，速度值除以2πf得到位移，注意峰峰值，峰值和有效值的变换。

大家可能经常见到这张图，这张图是在所有频率下速度值是5mm/s的时候，位移和加速度各是多大。意思是，如果一个速度频谱各谱线上的幅值都是5mm/s，换算成位移或加速度，每根谱线上的幅值就会对应上图的各点幅值。

就是说，一个低频信号的位移幅值很大，加速度幅值很小；一个高频信号的加速度幅值很大，位移幅值很小。这是由位移速度加速度的定义造成的，是天然的物理规律，和测什么设备，用什么传感器，用哪家的仪器等各种外部条件都没有任何关系。反过来说，位移幅值对低频信号更敏感，加速度幅值对高频信号更敏感，速度适用于中频段信号。

虽然知道任何一个参数的波形等详细信息，都可以得到另外两个，但是对状态监测和振动分析来说，使用位移、速度还是加速度监测不同频率的信号会有不同的效果，测到的幅值越大，信噪比就越高，分析就越方便。

VI（美国振动协会）建议的各参数适用的频率范围

下面三个都是指测量轴承座的绝对振动时的适用范围，相互间有重叠，实际上速度在5-2000Hz都可以用。

加速度很少用到，因为在风电标准包含加速度幅值之前，基本没有加速度的标准，加速度值主要受高频的影响，这些高频值通常也不代表设备损坏需要维修。

监测滑动轴承设备都会安装电涡流传感器，高速的压缩机转速可以到一两万转。12000r/min的压缩机，监测其十倍频范围的话，频率范围也是2000Hz了，使用电涡流传感器没有问题。还有在齿轮箱内的滑动轴承上使用电涡流传感器的，不过也只监测其转频的十几倍，不测试啮合频率。

VI（美国振动协会）建议选择的设备测量参数

知道设备结构，就知道了可能出现的振动频率，就可以根据需要的频率范围选择合适的测量参数了。