振动分析中常用的振动位移、速度和加速度的使用与转换


除了振动位移外振动分析时还经常用到振动速度和加速度。将位移信号对时间求一次和两次导数可以分别得到振动速度和加速度;反之对振动加速度信号进行一次和二次积分可以分别得到速度和位移信号。下面介绍的是振动分析中常用的振动位移、速度和加速度的使用与转换问题。

(1)振动位移、速度和加速度信号的频率相同。不管采用何种表示方式故障性质不会变化都可以用于振动监测。三种方式在旋转机械振动分析中都有广泛应用。

(2)在相同位移幅值下频率越高,振动所产生的交变应力越大对设备的危害也越大。因此故障频率越高位移幅值应该控制得越严格。对于旋转机械而言转速越高振动标准越严。

(3)振动速度(或加速度)幅值是振动位移和频率(或频率平方)的乘积幅值中同时反映了振动频率和位移幅值的影响较单纯的振动位移幅值更全面。

(4)振动加速度相位超前振动速度相位90o振动速度相位又超前振动位移相位90o。采用不同表示方式时必须考虑相互之间的相位差。

(5)值得指出的是同一种故障在振动位移、速度和加速度频谱中表现出来的故障特征不完全相同。于高频振动故障为了在故障的早期能够比较明显地反映出振动变化采用振动速度或加速度监测比较有效。

对于低频振动故障监测振动位移更能够突出反映振动变化。

(6)振动位移、速度和加速度之间可以相互转换。虽然将位移信号对时间求导可以得到速度信号和加速度信号但是由于求导过程中误差有可能会放大实际上很少进行这样的转换。信号积分过程中误差是收敛的因此,目前采用得比较多的是由加速度或速度信号积分求出位移信号。一些采用加速度传感器的振动仪表,testo330烟气分析仪可以通过积分同时测量出振动加速度、速度和位移值。

转换关系

(1)位移信号对时间求导得到速度再求导得到加速度

(2)加速度对时间积分得到速度再积分得到位移

选用原则

(1)三种表示方式都可以用于监测;

(2)速度和加速度信号更能突出反映高频分量的变化;

(3)位移信号进行监测更能突出反映低频分量的变化

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