振動分析儀如何工作？

振動分析儀基本上是一臺通過一個或多個加速度計記錄振動的計算機(jī)。加速度計內(nèi)部的振動運(yùn)動被轉(zhuǎn)換成與加速度成比例的電流。該信號在計算機(jī)中存儲和處理，以使用稱為 FFT（快速傅里葉變換）的算法顯示其幅度與頻率的關(guān)系。

振動分析儀的特點(diǎn)

選擇振動分析儀時，需要關(guān)注以下主要特征：

輸入通道數(shù)

分辨率線

解決

頻率范圍

平衡、ODS（3D 模擬）等附加功能

它可以處理的傳感器類型

可移植性

技術(shù)支持和備件

價格和年度費(fèi)用（如果適用）

1. 驗(yàn)證輸入通道數(shù)

您可以在市場上找到具有不同數(shù)量輸入通道的振動分析儀，最常見的是 2 至 4 個通道。

同時記錄 2 個通道通常足以實(shí)現(xiàn)平衡、相位分析、波特圖和 ODS 等功能（這些功能將在另一篇文章中解釋）。相反，使用三軸加速度計以及 2 個同步平面平衡需要 4 個通道。

單通道分析儀不再常見，因?yàn)樗鼈儫o法執(zhí)行一些最重要的故障所需的必要技術(shù)，例如未對準(zhǔn)、伯德和平衡。

2.了解分辨率線和分辨率

分辨率線的數(shù)量定義了有多少點(diǎn)將積分光譜。盡管正確的術(shù)語應(yīng)該是“點(diǎn)”，但仍然使用“線”這個詞，可能是因?yàn)樗?為音頻 FFT 創(chuàng)建的，用條（或線）繪制。

有時，分辨率線與光譜分辨率會被錯誤地關(guān)聯(lián)起來；然而，這并不完全正確。LR 不區(qū)分頻率范圍大或短，因此，在相同的線數(shù)下，頻率范圍越低，分辨率越好，范圍越高。觀察以下示例：

示例1

假設(shè)我們選擇 6400 LR，讓我們看看這兩個例子：

最大頻率 10,000 Hz：10,000 / 6,400 = 1.56 Hz (93 CPM)

最大頻率 1,000 Hz：1,000 / 6,400 = 0.156 Hz (9.3 CPM)

第二個示例顯示的分辨率是第一個示例的 10 倍。

換句話說，當(dāng)您需要區(qū)分兩個彼此接近的頻率時，您將尋求頻譜的精度。

示例2

想象一下帶有皮帶輪傳動裝置的風(fēng)扇，其中皮帶輪的直徑非常相似，因此彼此之間的轉(zhuǎn)速很低。

為了區(qū)分電機(jī)和風(fēng)扇的不平衡，您需要足夠的分辨率才能使兩個頻率在 FFT 中顯示為獨(dú)立峰值，從而測量每個頻率的幅度。如果您的最大分辨率線為 6,400，您將不得不犧牲最大頻率，將范圍設(shè)置為 200 到 400 Hz，從而看不到加速度計的完整范圍。

總之，分辨率線是選擇最佳振動分析儀的一個非常重要的因素，因?yàn)榉直媛屎皖l率范圍與其密切相關(guān)。因此，能夠計算數(shù)百萬行分辨率的分析儀很少需要犧牲頻率范圍來實(shí)現(xiàn)出色的分辨率。

3. 最佳振動分析儀的頻率范圍

振動分析儀的頻率范圍由兩個因素決定：分析儀的最高采樣率和加速度計可以測量的最大頻率。采樣率是系統(tǒng)在 1 秒內(nèi)可以執(zhí)行的測量量。因此，該設(shè)備可以看到的最大頻率將是其采樣率的一半。

例如，以 20 kHz 采樣的系統(tǒng)的最大頻率為 10 kHz [i]。這樣想，如果我們有一個 1 Hz（每秒 1 個周期）的信號，為了能夠看到它的波形，也就是說，我們必須對其負(fù)部分和正部分進(jìn)行測量每個周期至少2次。

另一方面，加速度計具有可以精確測量的最大和最小頻率（通常為 1 Hz 至 10 kHz）。在這些限制之外，靈敏度可能會逐漸不同，因此不建議在其范圍之外進(jìn)行測量。

一般來說，分析儀的頻率范圍通常高于傳統(tǒng)加速度計的頻率范圍，但寬范圍將使我們可以自由地連接更高范圍的傳感器。

[i]事實(shí)上，對于此計算，我們應(yīng)該使用奈奎斯特頻率，我們將在另一篇文章中看到這一點(diǎn)。但這意味著真正的除數(shù)是 2.56 而不是 2。

4. 檢查附加功能

你還在嗎？現(xiàn)在好好犒勞一下自己，去買一些餅干或小熊軟糖，因?yàn)樗鼤兊酶谩?/p>

最后！我們到了我最喜歡的部分。分析儀的功能可能是一種分析儀與另一種分析儀之間變化最大的部分。我將首先列出每個分析器具有或至少應(yīng)該具有的最重要的功能，這些是。

快速傅里葉變換

頻譜是分析儀的核心，幾乎所有分析函數(shù)的計算都需要它。更不用說 FFT 測量工具和窗口函數(shù)：矩形、Hann、Hamming、Flat Top。

時間波形

振動分析儀根據(jù)來自傳感器的信號繪制此圖表。它并不經(jīng)常使用，但是一些輔助功能（例如循環(huán)時間波形）對于檢測齒輪箱或軸承中的模式很有用。

測量參數(shù)

加速度、速度、位移和加速度包絡(luò)線（解調(diào)或等效方法，對于早期軸承故障檢測很有用）

振動數(shù)據(jù)采集器

一個好的振動分析儀還應(yīng)該是一個振動數(shù)據(jù)收集器。至少它應(yīng)該有一個機(jī)制來存儲和組織機(jī)器的記錄，以存儲機(jī)器的歷史和趨勢。這是要考慮的主要因素之一，因?yàn)榭紤]到您每天都會處理系統(tǒng)的這一部分。擁有直觀且易于使用的數(shù)據(jù)庫界面對于避免以后浪費(fèi)時間至關(guān)重要。

機(jī)械數(shù)據(jù)庫

將存儲與您的機(jī)器相關(guān)的所有信息以及一段時間內(nèi)的所有錄音。

信封警報

該理論告訴我們行業(yè)中某些機(jī)械的理想振動水平，但如果您不知道理想值是多少，您會怎么做？該工具會讓您知道任何頻率的振動增加的時刻。它會覆蓋整個頻譜，并 在任何頻率增長 超過您配置的百分比時發(fā)出警報。

報告工具

如果您逐個信號、逐個值地創(chuàng)建報告，報告可能會非常乏味。自動報告可以節(jié)省大量時間。

動態(tài)平衡

動平衡是絕大多數(shù)設(shè)備中通常作為可選功能而存在的功能，但是，考慮到不平衡是機(jī)械振動的最常見原因之一，立即糾正問題不是很好嗎？

相分析

相位分析要求您同時記錄至少 2 個通道，以便確定相互比較的運(yùn)動方向。為了全面診斷其他一些故障中的不對中，此功能是必需的。

軸承數(shù)據(jù)庫

該功能很重要，因?yàn)?軸承振動分析可以識別 與軸承幾何形狀相關(guān)的故障頻率。因此，您擁有完整的軸承數(shù)據(jù)庫來獲取制造商信息以執(zhí)行故障計算。

5. 振動分析儀的高級功能

高級功能可能存在也可能不存在于許多系統(tǒng)中，或者可能具有與我將提到的不同的名稱。

消耗臭氧層物質(zhì)

（操作偏轉(zhuǎn)形狀）在 3D 繪圖中模擬整個機(jī)器的運(yùn)動。這是一個不太常見的工具，但對于診斷來說非常有用，最重要的是，它對于任何人來說都很容易理解，即使是對振動分析知識很少或沒有知識的人。ODS 無疑也是一個非常有吸引力的工具，因其描述性強(qiáng)而暢銷。

6. 選擇最佳振動分析儀時的云連接

一些新的振動分析儀已經(jīng)提供了一個基于云的數(shù)據(jù)庫，可以與您的客戶共享。與您的客戶共享您的振動數(shù)據(jù)庫，不僅可以讓您的生活更輕松，減少報告數(shù)量，而且還可以讓您的客戶對擁有最好的技術(shù)感到滿意。

請看此處的示例： EI 分析振動云?

7. 驗(yàn)證哪些傳感器類型可以插入您的振動分析儀

加速度計

輸出電壓與振動加速度成正比。大多數(shù)這些傳感器都需要電源，因?yàn)樗鼈儼⌒?a href="http://ttokpm.com/tags/放大器/" target="_blank">放大器和濾波器以消除噪聲。

振動分析儀最常使用加速度計，因?yàn)樗鼈兙哂谐錾念l率和振幅范圍以及產(chǎn)生的低噪聲。作為回報，它們將加速度轉(zhuǎn)換為速度和位移等其他參數(shù)，這些參數(shù)在振動分析中更常用。

測速儀

其信號與振動速度成正比。它們是電磁傳感器，因此不需要電源。

位移探頭

輸出信號與振動位移成正比。它們通常是非接觸式傳感器，因此非常適合測量軸的振動和偏心度。

您選擇的振動分析儀可以連接其他類型的傳感器，這很方便。對于某些機(jī)器來說，加速度計并不是合適的工具。含油軸承就是上述的一個例子，因?yàn)橛蜁种普駝?，從而使加速度計的測量不太可靠。

8. 考慮便攜性，但不要犧牲功能。

考慮分析儀的便攜性，因?yàn)槟刻於紩幚磉@個問題。另一方面，您還必須考慮到功能很少的小型設(shè)備將是一個很大的限制。

從便攜性來看，分析儀的一般類型有以下幾種：

筆式

人們通常只使用它們來測量振動 RMS，功能通常非常豐富，盡管它們具有很大的優(yōu)勢，可以放在任何地方，甚至放在口袋里。

手持式

它們的設(shè)備大小與手機(jī)一樣，具有更大的屏幕，可以顯示光譜，并且為路線做好了充分準(zhǔn)備。它們非常便攜且使用舒適。這些振動分析儀通常具有較慢的處理器，因此分辨率、內(nèi)存和功能的行數(shù)減少，因此需要基于PC的軟件來補(bǔ)充功能。

專有的堅(jiān)固設(shè)備

它們的尺寸從手機(jī)大小到平板電腦大小但厚度更大。它們是最常見的，是工業(yè)用途的合理選擇。品牌很多，功能也各不相同。

缺點(diǎn)是它們不是普遍使用的設(shè)備，因此制造它們的成本很高。這使得它們的處理器速度較慢且內(nèi)存較低。這種情況可能會降低這些系統(tǒng)的功能。

了解這些設(shè)備具有哪種處理器很復(fù)雜，因?yàn)樗苌俪霈F(xiàn)在技術(shù)文件中。我們最好的方法是通過他們假設(shè)的內(nèi)存量和功能來評估。好消息是，大多數(shù)計算機(jī)都配有 PC 軟件，可以更輕松地分析收集到的數(shù)據(jù)。我們只需要了解該軟件的成本即可。

平板電腦和個人電腦

由于新型計算機(jī)的強(qiáng)大功能和內(nèi)存，它們變得越來越受歡迎。更新計算機(jī)在安裝軟件時不會產(chǎn)生任何成本，并且每款新型號的商用平板電腦的便攜性都會增加。

一個小缺點(diǎn)是，它們中的大多數(shù)不適合工業(yè)環(huán)境，但是，Windows 和 Android堅(jiān)固型平板電腦的價格非常實(shí)惠，無需綁定品牌。

9. 永遠(yuǎn)不要低估技術(shù)支持

在最好的振動分析儀中，支撐是一個非常重要的方面，因?yàn)?，讓我們面對現(xiàn)實(shí)吧。沒有什么是完美的，我們總是需要復(fù)雜設(shè)備的幫助。因此，您需要以一定的頻率與產(chǎn)品的經(jīng)銷商或制造商聯(lián)系。技術(shù)支持需要考慮的最重要的一點(diǎn)是：

費(fèi)用：支持需要額外費(fèi)用嗎？

速度回答我們的問題。

備件的運(yùn)輸時間。如果您沒有備份系統(tǒng)，您的設(shè)備將損壞一個多月，這肯定會導(dǎo)致您的生產(chǎn)或服務(wù)延遲。

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10. 驗(yàn)證振動分析儀的價格

最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，價格是要考慮的主要因素之一。了解如何向您收費(fèi)，這對于計算我們的收購財務(wù)能力至關(guān)重要。需要考慮的要點(diǎn)：

價格：確定系統(tǒng)的價格以及所需的配件、軟件和其他可能的功能。

年金：在某些情況下，您需要考慮每年的許可費(fèi)來獲得支持。購買前請檢查。

備件成本：不要忘記，在某些時候您將不得不更換電纜、傳感器或整個模塊，因此我建議您確保在您的能力范圍內(nèi)。

更新成本：大多數(shù)品牌都會定期更新其設(shè)備，請檢查這些更新的成本。

審核編輯 黃宇