其實(shí)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的原始信息只是一堆電壓值而已，只是根據(jù)早期三種不同的傳感方式得到了三種不同的結(jié)果：加速度、速度、位移。雖然現(xiàn)在傳感器技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是先輩科學(xué)家們?yōu)榱说玫竭@三種物理量，也是付出了不少心血的。

• 加速度傳感器，技術(shù)來源于加速度計(jì)。是利用被測(cè)物體產(chǎn)生振動(dòng)的激振力作用于振動(dòng)敏感元件，從而測(cè)量出激振力的大小，進(jìn)一步計(jì)算得出加速度大小。早期的敏感元件就是彈簧，后期衍生出形變電阻、壓電元件等。

  
  

• 速度傳感器，多采用磁電法測(cè)量，該類傳感器通常不需要供電。磁電式傳感器由固件和動(dòng)件組成，分別是線圈和永久性磁鐵（根據(jù)設(shè)計(jì)方式不同，二者固、動(dòng)均可）。被測(cè)物體在振動(dòng)時(shí)帶動(dòng)固件做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)件會(huì)因?yàn)閼T性與固件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而切割磁力線并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而這個(gè)電勢(shì)與傳感器的兩個(gè)組件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度是成正比的（霍爾傳感器多用來測(cè)量轉(zhuǎn)速）。

  
  

• 位移傳感器，通常采用電渦流傳感器。電渦流傳感器至少有兩部分組成：探頭和調(diào)理電路。調(diào)理電路所在部分通常被稱為前置放大器，它給探頭線圈施加高頻振蕩電流，讓線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。如果被測(cè)物體為金屬導(dǎo)體，并在此交變磁場(chǎng)中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，就會(huì)在它內(nèi)部產(chǎn)生電流，同時(shí)生成一個(gè)方向相反的交變磁場(chǎng)。同樣道理，這個(gè)交變磁場(chǎng)又會(huì)反過來影響探頭線圈，探頭線圈的電流會(huì)因?yàn)樽杩苟淖兎群拖辔?，反饋給前置放大器。經(jīng)過前置器處理后，便得到了電壓與位移之間的線性關(guān)系。

其實(shí)幾年前我曾經(jīng)一直很費(fèi)解：“為什么要搞出這么多物理量來，有一個(gè)不就夠了嗎？”

下面這張是我在講課件時(shí)經(jīng)常用到的圖，可以簡(jiǎn)單地說明三種物理量之間的區(qū)別和應(yīng)用范圍?？墒菫槭裁醇铀俣冗m合高頻，位移適合低頻，而速度比較中庸呢？

首先振動(dòng)在理想情況下是一個(gè)正弦波，用三角函數(shù)來描述位移x、速度v、加速度a分別如下：

于是，位移的幅值是A，速度的幅值為A 乘角速度，加速度的幅值是A 乘角速度的平方。振動(dòng)頻率和角速度成正比，這也就解釋了為什么加速度受振動(dòng)頻率影響如此之大了。

到這里，基本就解釋了幅值的概念了?？墒窃谠O(shè)置測(cè)量類型時(shí)為毛還有“PK、PK-PK、RMS”等選項(xiàng)呢？到底什么時(shí)候用峰值，什么時(shí)候用峰峰值，什么時(shí)候又用有效值呢？

針對(duì)加速度、速度、位移到底如何選擇測(cè)量類型有必要提一下：

• 加速度：加速度是激振力最直接的一種的表達(dá)方式，而激振力與被測(cè)物運(yùn)動(dòng)方向相反且速度為零時(shí)達(dá)到最大。因此在計(jì)算加速度時(shí)，其在整個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中的最大值便成為了首要測(cè)量目標(biāo)，而這個(gè)值便是峰值。所以加速度測(cè)量時(shí)，通常選擇“PK”測(cè)量方式。換句話說，加速度關(guān)心的是某一微觀時(shí)刻達(dá)到的最大沖擊值。

  
  

• 速度：速度其實(shí)和加速度一樣，都是能量的體現(xiàn)。不同的是，振動(dòng)分析里測(cè)量速度主要是為了得到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)?；叵胍幌陆蛔冸娏?，在衡量其大小時(shí)通常是采用有效值的，為什么呢？因?yàn)橛行е凳歉鶕?jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算得到的。而交變電流和振動(dòng)信號(hào)類似的是，它的方向也在不斷改變，呈周期性變化。所以通過測(cè)量有效值，更能準(zhǔn)確地反應(yīng)出電流的平均大小。以此類推，在速度測(cè)量時(shí)，通常也會(huì)選用“RMS”測(cè)量方式。這也解釋了為什么當(dāng)峰值不穩(wěn)定時(shí)，有時(shí)會(huì)采用“計(jì)算峰值”來衡量，而這個(gè)“計(jì)算峰值”便是有效值乘以根號(hào)2。

  
  

• 位移：位移和加速度、速度都不一樣。所以一般在測(cè)殼振時(shí)，都不推薦測(cè)量位移量，最直接的原因就是殼振的通頻信號(hào)隸屬于中高頻振動(dòng)。而有些人還會(huì)采用積分的方式從速度信號(hào)甚至從加速度信號(hào)中獲取位移信號(hào)，這些我個(gè)人都不太贊同。先不考慮速度和加速度本身的測(cè)量方式適不適合位移，單就在積分時(shí)對(duì)低頻干擾的放大就使得計(jì)算結(jié)果誤差大幅度增加。位移，顧名思義，它考量的是一個(gè)空間相對(duì)位置的概念，關(guān)注地是遠(yuǎn)端到近端、低端到高端的一個(gè)相對(duì)空間差。所以位移在測(cè)振動(dòng)時(shí)只能用“PK-PK”來衡量。如果測(cè)的不是振動(dòng)量，而是一個(gè)位置量，那么應(yīng)當(dāng)測(cè)量工程量平均值。

振動(dòng)分析的核心價(jià)值觀是什么？“幅值、相位、頻率”這六字真言當(dāng)然也必須牢記心中。接下來咱說說這個(gè)頻率，要說一些故障分析方法，而故障分析的基礎(chǔ)法則就是頻譜分析法，如下圖所示：

一張頻譜圖是否真的能包含這么多信息呢？我們舉幾個(gè)常見例子：

不平衡 (Unbalance)

上去一眼先看頻譜圖中最高的那個(gè)點(diǎn)，沒錯(cuò)，只要你的機(jī)器不是發(fā)瘋的一樣亂抖，這個(gè)點(diǎn)就直接反應(yīng)了你機(jī)器主軸的不平衡度。當(dāng)然前提是測(cè)點(diǎn)要與主軸有響應(yīng)關(guān)系，而且準(zhǔn)確的測(cè)量一個(gè)主軸的不平衡狀態(tài)，是需要水平、垂直、軸向三向振動(dòng)源共同分析，加以相位參考來得到準(zhǔn)確的不平衡點(diǎn)（其實(shí)這些主要是為了讓你聽起來覺得振動(dòng)分析很牛逼的啦，并不是說缺一項(xiàng)就真的判斷不出來故障，就好比去醫(yī)院檢查，按說望聞問切之后就可以基本確定病癥了，可是還是需要你去做一些這樣那樣的檢查，如此就能更準(zhǔn)確更有說服力了。嗯嗯，同行們，求別打我臉……）。

至于為什么頻譜中那個(gè)最個(gè)性的點(diǎn)一般都是不平衡的直接反應(yīng)點(diǎn)呢？趁此機(jī)會(huì)趕緊先說一下這幾個(gè)名詞：工頻，基頻，主導(dǎo)頻率。

• 工頻，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率；

  
  

• 基頻，某個(gè)故障對(duì)應(yīng)的最小特征頻率；

  
  

• 主導(dǎo)頻率，最大幅值對(duì)應(yīng)的頻率。

由此可以看出，對(duì)于不平衡特征頻率，這三個(gè)單詞大多情況下是一個(gè)意思。分開來看，什么是不平衡？在咱這里，不平衡顯然指的是動(dòng)不平衡，而且是主軸動(dòng)不平衡。百度搜一搜你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，主軸動(dòng)不平衡指的是主軸切面旋轉(zhuǎn)中心和重心不重合，如何解決不是咱這里需要討論的，我們只要知道現(xiàn)在機(jī)械故障是動(dòng)不平衡就可以了。

正所謂世界上沒有真正完美的東西，主軸也一樣，你想要絕對(duì)的動(dòng)平衡是不可能的。所以不平衡的基頻始終存在，加之轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力作用于定子，便形成了工頻振動(dòng)，二者同相同頻，因此在常規(guī)狀態(tài)下，這個(gè)頻率點(diǎn)下的振動(dòng)總是最大的，所以大家一想起機(jī)械振動(dòng)頻譜圖總是第一時(shí)間想到那個(gè)老鷹捉小雞的造型“.i……”

不對(duì)中 (Misalignment)

不對(duì)中看起來比不平衡還要再麻煩一些。什么？你問我為什么截圖不全？額……這個(gè)是恩泰克的知識(shí)產(chǎn)權(quán) (EMonitor Rule Set)，咱們大概意思一下就好了，不能都顯示出來不是么？

不對(duì)中的話，最好是要同時(shí)看軸向和徑向振動(dòng)的好，因?yàn)楫吘共粚?duì)中的時(shí)候軸向振動(dòng)會(huì)明顯變大，并伴隨2倍頻的徑向振動(dòng)，說到這里，有必要再提一下幾個(gè)名詞：倍頻、諧頻、階頻。

• 倍頻：N倍于某一頻率，如果和某一頻率相同，便是1倍頻，如果不特指某一頻率，那么倍頻指的是N倍于工頻；

  
  

• 諧頻：基頻的整數(shù)倍頻；

  
  

• 階頻：同諧頻，只是聽起來比較高大上罷了（其實(shí)我也沒覺得哪里高大上）。

那么為什么不平衡時(shí)2倍頻（不特指的話，默認(rèn)就是2倍于工頻）會(huì)明顯變大呢？我不想寫了，好麻煩，大家看圖說話吧：

好了，不對(duì)中結(jié)束……

齒輪磨損 (Bad Gear)

軸承磨損 (Bad Bearing)