振动分析仪如何工作？

振动分析仪基本上是一台通过一个或多个加速度计记录振动的计算机。加速度计内部的振动运动被转换成与加速度成比例的电流。该信号在计算机中存储和处理，以使用称为 FFT（快速傅里叶变换）的算法显示其幅度与频率的关系。

振动分析仪的特点

选择振动分析仪时，需要关注以下主要特征：

输入通道数

分辨率线

解决

频率范围

平衡、ODS（3D 模拟）等附加功能

它可以处理的传感器类型

可移植性

技术支持和备件

价格和年度费用（如果适用）

1. 验证输入通道数

您可以在市场上找到具有不同数量输入通道的振动分析仪，最常见的是 2 至 4 个通道。

同时记录 2 个通道通常足以实现平衡、相位分析、波特图和 ODS 等功能（这些功能将在另一篇文章中解释）。相反，使用三轴加速度计以及 2 个同步平面平衡需要 4 个通道。

单通道分析仪不再常见，因为它们无法执行一些最重要的故障所需的必要技术，例如未对准、伯德和平衡。

2.了解分辨率线和分辨率

分辨率线的数量定义了有多少点将积分光谱。尽管正确的术语应该是“点”，但仍然使用“线”这个词，可能是因为它是 为音频 FFT 创建的，用条（或线）绘制。

有时，分辨率线与光谱分辨率会被错误地关联起来；然而，这并不完全正确。LR 不区分频率范围大或短，因此，在相同的线数下，频率范围越低，分辨率越好，范围越高。观察以下示例：

示例1

假设我们选择 6400 LR，让我们看看这两个例子：

最大频率 10,000 Hz：10,000 / 6,400 = 1.56 Hz (93 CPM)

最大频率 1,000 Hz：1,000 / 6,400 = 0.156 Hz (9.3 CPM)

第二个示例显示的分辨率是第一个示例的 10 倍。

换句话说，当您需要区分两个彼此接近的频率时，您将寻求频谱的精度。

示例2

想象一下带有皮带轮传动装置的风扇，其中皮带轮的直径非常相似，因此彼此之间的转速很低。

为了区分电机和风扇的不平衡，您需要足够的分辨率才能使两个频率在 FFT 中显示为独立峰值，从而测量每个频率的幅度。如果您的最大分辨率线为 6,400，您将不得不牺牲最大频率，将范围设置为 200 到 400 Hz，从而看不到加速度计的完整范围。

总之，分辨率线是选择最佳振动分析仪的一个非常重要的因素，因为分辨率和频率范围与其密切相关。因此，能够计算数百万行分辨率的分析仪很少需要牺牲频率范围来实现出色的分辨率。

3. 最佳振动分析仪的频率范围

振动分析仪的频率范围由两个因素决定：分析仪的最高采样率和加速度计可以测量的最大频率。采样率是系统在 1 秒内可以执行的测量量。因此，该设备可以看到的最大频率将是其采样率的一半。

例如，以 20 kHz 采样的系统的最大频率为 10 kHz [i]。这样想，如果我们有一个 1 Hz（每秒 1 个周期）的信号，为了能够看到它的波形，也就是说，我们必须对其负部分和正部分进行测量每个周期至少2次。

另一方面，加速度计具有可以精确测量的最大和最小频率（通常为 1 Hz 至 10 kHz）。在这些限制之外，灵敏度可能会逐渐不同，因此不建议在其范围之外进行测量。

一般来说，分析仪的频率范围通常高于传统加速度计的频率范围，但宽范围将使我们可以自由地连接更高范围的传感器。

[i]事实上，对于此计算，我们应该使用奈奎斯特频率，我们将在另一篇文章中看到这一点。但这意味着真正的除数是 2.56 而不是 2。

4. 检查附加功能

你还在吗？现在好好犒劳一下自己，去买一些饼干或小熊软糖，因为它会变得更好。

最后！我们到了我最喜欢的部分。分析仪的功能可能是一种分析仪与另一种分析仪之间变化最大的部分。我将首先列出每个分析器具有或至少应该具有的最重要的功能，这些是。

快速傅里叶变换

频谱是分析仪的核心，几乎所有分析函数的计算都需要它。更不用说 FFT 测量工具和窗口函数：矩形、Hann、Hamming、Flat Top。

时间波形

振动分析仪根据来自传感器的信号绘制此图表。它并不经常使用，但是一些辅助功能（例如循环时间波形）对于检测齿轮箱或轴承中的模式很有用。

测量参数

加速度、速度、位移和加速度包络线（解调或等效方法，对于早期轴承故障检测很有用）

振动数据采集器

一个好的振动分析仪还应该是一个振动数据收集器。至少它应该有一个机制来存储和组织机器的记录，以存储机器的历史和趋势。这是要考虑的主要因素之一，因为考虑到您每天都会处理系统的这一部分。拥有直观且易于使用的数据库界面对于避免以后浪费时间至关重要。

机械数据库

将存储与您的机器相关的所有信息以及一段时间内的所有录音。

信封警报

该理论告诉我们行业中某些机械的理想振动水平，但如果您不知道理想值是多少，您会怎么做？该工具会让您知道任何频率的振动增加的时刻。它会覆盖整个频谱，并 在任何频率增长 超过您配置的百分比时发出警报。

报告工具

如果您逐个信号、逐个值地创建报告，报告可能会非常乏味。自动报告可以节省大量时间。

动态平衡

动平衡是绝大多数设备中通常作为可选功能而存在的功能，但是，考虑到不平衡是机械振动的最常见原因之一，立即纠正问题不是很好吗？

相分析

相位分析要求您同时记录至少 2 个通道，以便确定相互比较的运动方向。为了全面诊断其他一些故障中的不对中，此功能是必需的。

轴承数据库

该功能很重要，因为 轴承振动分析可以识别 与轴承几何形状相关的故障频率。因此，您拥有完整的轴承数据库来获取制造商信息以执行故障计算。

5. 振动分析仪的高级功能

高级功能可能存在也可能不存在于许多系统中，或者可能具有与我将提到的不同的名称。

消耗臭氧层物质

（操作偏转形状）在 3D 绘图中模拟整个机器的运动。这是一个不太常见的工具，但对于诊断来说非常有用，最重要的是，它对于任何人来说都很容易理解，即使是对振动分析知识很少或没有知识的人。ODS 无疑也是一个非常有吸引力的工具，因其描述性强而畅销。

6. 选择最佳振动分析仪时的云连接

一些新的振动分析仪已经提供了一个基于云的数据库，可以与您的客户共享。与您的客户共享您的振动数据库，不仅可以让您的生活更轻松，减少报告数量，而且还可以让您的客户对拥有最好的技术感到满意。

请看此处的示例： EI 分析振动云»

7. 验证哪些传感器类型可以插入您的振动分析仪

加速度计

输出电压与振动加速度成正比。大多数这些传感器都需要电源，因为它们包含小型放大器和滤波器以消除噪声。

振动分析仪最常使用加速度计，因为它们具有出色的频率和振幅范围以及产生的低噪声。作为回报，它们将加速度转换为速度和位移等其他参数，这些参数在振动分析中更常用。

测速仪

其信号与振动速度成正比。它们是电磁传感器，因此不需要电源。

位移探头

输出信号与振动位移成正比。它们通常是非接触式传感器，因此非常适合测量轴的振动和偏心度。

您选择的振动分析仪可以连接其他类型的传感器，这很方便。对于某些机器来说，加速度计并不是合适的工具。含油轴承就是上述的一个例子，因为油会抑制振动，从而使加速度计的测量不太可靠。

8. 考虑便携性，但不要牺牲功能。

考虑分析仪的便携性，因为您每天都会处理这个问题。另一方面，您还必须考虑到功能很少的小型设备将是一个很大的限制。

从便携性来看，分析仪的一般类型有以下几种：

笔式

人们通常只使用它们来测量振动 RMS，功能通常非常丰富，尽管它们具有很大的优势，可以放在任何地方，甚至放在口袋里。

手持式

它们的设备大小与手机一样，具有更大的屏幕，可以显示光谱，并且为路线做好了充分准备。它们非常便携且使用舒适。这些振动分析仪通常具有较慢的处理器，因此分辨率、内存和功能的行数减少，因此需要基于PC的软件来补充功能。

专有的坚固设备

它们的尺寸从手机大小到平板电脑大小但厚度更大。它们是最常见的，是工业用途的合理选择。品牌很多，功能也各不相同。

缺点是它们不是普遍使用的设备，因此制造它们的成本很高。这使得它们的处理器速度较慢且内存较低。这种情况可能会降低这些系统的功能。

了解这些设备具有哪种处理器很复杂，因为它很少出现在技术文件中。我们最好的方法是通过他们假设的内存量和功能来评估。好消息是，大多数计算机都配有 PC 软件，可以更轻松地分析收集到的数据。我们只需要了解该软件的成本即可。

平板电脑和个人电脑

由于新型计算机的强大功能和内存，它们变得越来越受欢迎。更新计算机在安装软件时不会产生任何成本，并且每款新型号的商用平板电脑的便携性都会增加。

一个小缺点是，它们中的大多数不适合工业环境，但是，Windows 和 Android坚固型平板电脑的价格非常实惠，无需绑定品牌。

9. 永远不要低估技术支持

在最好的振动分析仪中，支撑是一个非常重要的方面，因为，让我们面对现实吧。没有什么是完美的，我们总是需要复杂设备的帮助。因此，您需要以一定的频率与产品的经销商或制造商联系。技术支持需要考虑的最重要的一点是：

费用：支持需要额外费用吗？

速度回答我们的问题。

备件的运输时间。如果您没有备份系统，您的设备将损坏一个多月，这肯定会导致您的生产或服务延迟。

可以通过电话与技术团队交谈。

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这是您的选择，无论您是使用计算机还是智能手机进行平衡，我们的免费平衡应用程序都具有相同的质量。

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10. 验证振动分析仪的价格

最后但并非最不重要的一点是，价格是要考虑的主要因素之一。了解如何向您收费，这对于计算我们的收购财务能力至关重要。需要考虑的要点：

价格：确定系统的价格以及所需的配件、软件和其他可能的功能。

年金：在某些情况下，您需要考虑每年的许可费来获得支持。购买前请检查。

备件成本：不要忘记，在某些时候您将不得不更换电缆、传感器或整个模块，因此我建议您确保在您的能力范围内。

更新成本：大多数品牌都会定期更新其设备，请检查这些更新的成本。

审核编辑 黄宇