机械振动第9章ppt课件.ppt

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1、9.1机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容设备诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术设备诊断技术包括以下5方面内容1、正确选择与测取设备有关状态的特征信号2、正确地从特征信号中提取设备有关状态的有用信息3、根据征兆正确地进行设备的状态诊断4、根据征兆与状态正确地进行设备的状态分析5、根据状态分析正确地作出决策9.2信号的频域分析8563ASPECTRUMANALYZER9kHz-26.5GHz信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解

2、信号的特征。傅里叶变换1频域分析的概念131Hz147Hz165Hz175Hz频域参数对应于设备转速、固有频率等参数，物理意义更明确。9.2信号的频域分析时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。图例：受噪声干扰的多频率成分信号9.2信号的频域分析时间幅值频率时域分析频域分析9.2信号的频域分析信号的频谱X(f)代表了信号在不同频率分量处信号成分的大小，它能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。时域分析与频域分析的关系2周期信号的频谱分析周期信号是经过一定时间可以重复出现的信号，满足条件：x(t)　=　x(t

3、+nT)任何周期函数，都可以展开成正交函数线性组合的无穷级数，如三角函数集的傅里叶级数。傅里叶级数的表达形式：9.2信号的频域分析式中:傅里叶级数的复数表达形式：T――周期，T=2π/ω0；ω0――基波圆频率；f0=ω0/2π9.2信号的频域分析频谱图的概念工程上习惯将计算结果用图形方式表示，以fn(ω0)为横坐标，bn、an为纵坐标画图，称为实频－虚频谱图；以fn为横坐标，An、为纵坐标画图，则称为幅值－相位谱；以fn为横坐标，为纵坐标画图，则称为功率谱。图例9.2信号的频域分析例子：方波信号的频谱展开图示：9.2信号的频域分析波形合成与分解周期信号都可以用三角函数{sin(2

4、πnf0t),cos(2πnf0t)}的组合表示,也就是说，可以用一组正弦波和余弦波来合成任意形状的周期信号。点击图片进入9.2信号的频域分析3非周期信号的频谱分析非周期信号是时间上不会重复出现的信号，一般为时域有限信号，具有收敛可积条件，其能量为有限值。这种信号的频域分析手段是傅立叶变换。或9.2信号的频域分析与周期信号相似，非周期信号也可以分解为许多不同频率分量的谐波和，所不同的是，由于非周期信号的周期T∞，基频fdf，它包含了从零到无穷大的所有频率分量，各频率分量的幅值为X(f)df，这是无穷小量，所以频谱不能再用幅值表示，而必须用幅值密度函数描述。另外，与周期信号不

5、同的是，非周期信号的谱线出现在0,fmax的各连续频率值上，这种频谱称为连续谱。9.2信号的频域分析典型信号的频谱分析点击图片进入9.2信号的频域分析4傅立叶变换的性质a.奇偶虚实性b.线性叠加性若x1(t)←→X1(f)，x2(t)←→X2(f)则：c1x1(t)+c2x2(t)←→c1X1(f)+c2X2(f)c.对称性若x(t)←→X(f)，则X(-t)←→x(-f)d.时间尺度改变性若x(t)←→X(f)，则　x(kt)←→1/k[X(f/k)]e.时移性若x(t)←→X(f)，则x(t±t0)←→e±j2πft0X(f)f.频移性若x(t)←→X(f)，则9.2信号的

6、频域分析例子：求下图波形的频谱+X1(f)X2(f)用线性叠加定理简化9.2信号的频域分析5频谱分析的应用频谱分析主要用于识别信号中的周期分量，是信号分析中最常用的一种手段。案例：在齿轮箱故障诊断通过齿轮箱振动信号频谱分析，确定最大频率分量，然后根据机床转速和传动链，找出故障齿轮。案例：螺旋浆设计可以通过频谱分析确定螺旋浆的固有频率和临界转速，确定螺旋浆转速工作范围。9.2信号的频域分析谱阵分析：设备启/停车变速过程分析9.2信号的频域分析在线振动监测保护系统便携式旋转机械振动监测故障诊断仪旋转机械振动监测故障诊断专家系统9.3状态监测系统1、状态监测的必要性维修制度从事故、定期

7、向视情维修的转变设备老化，故障率增加大量新设备投运，容量增大，复杂性增加提高经济效益2、状态监测的可能性故障诊断理论、技术的不断发展和完善传感器、信号分析和计算机技术的发展第一层次：传感器位移传感器：测量轴相对轴承的振动速度传感器：测量轴承振动，经过一次软件积分或硬件积分可以得到振动位移加速度传感器：测量轴承振动，经过一次积分可以得到振动速度，再经过一次积分可以得到振动位移。传感器的配置：小型旋转机械一般只安装速度传感器大型旋转机械安装速度传感器和涡流传感器齿轮和轴承等安装加速度