浅谈振动与声波（声发射）

基于振动与声波（声发射）技术的设备状态监测分析

相同处：检测机械波。

不同处：
1. 振动:连续10KHz以下的机械波,结构整体运动状态检测位以位移/速度/加速度为基本数据。
2. 声波（声发射）检测瞬态可高达200KHz的机械波，局部声源信息检测以脉冲包络参数幅度/持续时间/振铃计数为基本数据。

图1 振动检测原理 正常轴承小振幅振动。有磨损残缺轴承大振幅振动，固定在轴套上的传感器的振幅变大。

图2 声波（声发射）检测原理 平板材料内裂纹尖端声源机械波传播到表面然后沿表面传播被声波（声发射）传感器接收到，振动传感器不能感知。

图3 振动信号 低采样速度表达的低频连续波形

图4 声波（声发射）信号 高采样速度表达的高频脉冲波形和高频连续波形

振动检测的应用特点：

1. 振动监测适用稳态信号表征的状态监测与故障诊断，例如转动机械的状态监测与故障诊断等。数据稳定，不易受环境机械波干扰，图1。
2. 振动检测不检测表面波，传感器可以不与检测对象的表面接触（例如电路板上的MEMS传感器），传感器表面可以不用声耦合剂。
3. 低频信号数据采集数据量小，检测设备成本低。
4. 振动检测不捕捉瞬态机械波，不能检测裂纹开裂等稍纵即逝的状态和故障。
5. 振动检测对检测对象整体进行检测，对局部状态和故障不敏感甚至不能检测，例如局部微小损伤磨损等不能检测。

声波（声发射）检测的应用特点

1. 声波（声发射）检测适用瞬态和稳态信号表征的状态监测与故障诊断，例如瞬态信号的裂纹开裂和稳态信号的转动机械的状态监测与故障诊断等。瞬态信号检测时易受环境机械波干扰例如雨滴小颗粒碰撞等。稳态信号检测时数据稳定，不易受环境机械波干扰。
2. 声波（声发射）检测检测表面波，传感器必须与检测对象的表面接触。
3. 高频信号数据采集数据量大，检测设备成本高。
4. 声波（声发射）检测捕捉瞬态机械波，能检测裂纹开裂等稍纵即逝的状态和故障。
5. 声波（声发射）检测局部声源信号，对局部状态和故障敏感，可以高灵敏度的检测局部损伤例如微小磨损开裂等，可以更早测得早期的故障状态。

审核编辑 黄宇