机械振动知识与测振仪的应用

1.前言

随着科学技术与生产的发展，机械设备工作强度不断增大，生产效率、自动化程度越来越高，同时设备更加复杂，各部分的关联愈加密切，往往某处微小故障就爆发链锁反应，导致整个设备乃至与设备有关的环境遭受灾难性的毁坏。这不仅造成巨大的经济损失，而且会危及人身**，后果极为严重。故而采用设备故障振动分析技术，保证设备可靠而有效地运行是极为重要的。 振动仪作为旋转机械状态监测与故障诊断的重要工具，在工矿等领域得到了推广与应用，尤其通过振动频谱分析查找故障的原因已为大多数现场技术人员所接受。测振仪采用压电式加速度传感器，将振动信号转换成电信号。通过对输入信号的处理分析，获得振动测量的加速度峰值、速度有效值（均方根值）、位移峰-峰值或实时频谱图。本产品适用于常规振动测量，尤其是往复式机械中的振动测量，它不仅可以测量振动的加速度、速度或位移，而且还可以进行简易故障诊断和打印输出。测振仪的技术性能符合我国标准GB13823.3中正弦激励法振动标准的要求。它广泛地应用于机械制造、电力、冶金、车辆、电机、机床、航空、石油等领域。可以测量转速；也可以测量振动的加速度、速度或位移，而且还可以进行简易故障诊断和打印输出。

2.振动基础知识

振动三要素” —— 振幅、频率、相位。振幅、振动速度、振动加速度！

2.1峰峰值、单峰值、有效值：振幅的量值可以表示为峰峰值（pp）、单峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。峰峰值是整个振动历程的大值，即正峰与负峰之间的差值；单峰值是正峰或负峰的大值；有效值即均方根值。只有在纯正弦波(如简谐振动)的情况下，单峰值等于峰峰值的1/2，有效值等于单峰值的0.707倍，平均值等于单峰值的0.637倍；平均值在振动测量中很少使用。它们之间的换算关系是：峰峰值＝2×单峰值＝2×21/2×有效值。

2.2振动位移、振动速度、振动加速度：振幅分别采用振动的位移、速度或加速度值加以描述、度量，三者可以通过微分或积分进行换算。在振动测量中，除特别注明外，振动位移的量值为峰峰值，单位是微米[μm]或密耳[mil]；振动速度的量值为有效值，单位是毫米/秒[mm/s]或英寸/秒[ips]；振动加速度的量值是单峰值，单位是重力加速度[g]。【可以认为】振动位移具体地反映了间隙的大小，振动速度反映了能量的大小，振动加速度反映了冲击力的大小。【也可以认为】在低频范围内，振动强度与位移成正比；在中频范围内，振动强度与速度成正比；在高频范围内，振动强度与加速度成正比。正是由于上述原因，在工厂的实际应用中，在通常情况下，大机组转子的振动用振动位移的峰峰值[μm]表示，用装在轴承上的非接触式电涡流位移传感器来测量转子轴颈的振动；大机组轴承箱及缸体、中小型机泵的振动用振动速度的有效值[mm/s]表示，用装在机器壳体上的磁电式速度传感器或压电式加速度传感器来测量；齿轮的振动用振动加速度的单峰值[g]表示，用加速度传感器来测量。

2.3振动烈度、振动标准：振动烈度是振动标准中的通用术语，是描述一台机器振动状态的特征量（大机组不完全如此）。【可以认为】振动烈度就是振动速度的有效值，即振动烈度是振动速度的均方根值。在国际及我国振动标准中，几乎都规定用振动速度的有效值来作为振动烈度的度量值。此外，还要求在靠近轴承位置处的水平、垂直、轴向三个方向上进行测量。所以，对一般的转动设备进行振动监测时，应测量振动速度的有效值。因为只有振动烈度才有振动标准可以参照，评定机器运转状态的优劣才能有据可依。

2.4大家习惯说位移叫振幅，其实位移，速度，加速度都叫振幅，是振动幅度的三种表述方式。下边是关于振幅三个量的换算关系：旋转机械的振动方程是正弦函数形式的，位移微分得到速度，速度微分得到加速度。所以三个参数的幅值间就有如下关系：必须是单频率f的振动，如果位移的幅值为A，则速度幅值为2πfA，加速度幅值为2πf*2πfA。但是工程中读取的振动值，位移用峰峰值，速度用有效值，加速度用峰值。所以一个单频率的振动，位移读数是A的话，速度应该是0.707πfA｛振动烈度是考虑了震动的能量，或者说是可能的破坏力。若需进行换算是，把振动双幅值乘每秒震动的次数就可以，对转动设备而言，一般就取转速。｝，加速度是2πf*πfA。因为现场是复杂的，不是单一频率的振动，所以位移，速度和加速度读数间通常没有确定的换算关系。但是振动频率比较单一，以一个频率为主时可以利用上述关系近似计算，比如通常振动都是一倍频的振动，所以公式中的频率f就是设备的转速。

2.5振动测量通常使用电涡流传感器、速度传感器和加速度传感器。常用的涡流传感器测量的是转轴相对于轴承的振动位移（通常称为轴振），一般用微米(μm)或密耳(mil)表示，1mil=25.4μm，在现场也有用丝为单位，1丝=10μm。相对振动（摆度）一般用电涡流传感器测量，**振动（这里应该是瓦振）一般用速度传感器测量，摆度通常比瓦振大。速度传感器测量的是轴承的振动速度（通常称为瓦振），一般用mm/s表示，振动速度的有效值也称为振动烈度，振动速度经过一次软件积分或硬件积分可以得到振动位移。加速度传感器测量的是轴承和机器外壳的振动加速度，一般用m/s2或重力加速度g表示，1g=9.8 m/s2，振动加速度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。传感器应牢固地安装在被测设备上，选择传感器与被测设备的振动频率和传感器安装是否方便有关。对于高频振动，通常使用加速度传感器。涡流传感器测量轴相对振动，如果安装涡流传感器不方便，使用速度传感器测量轴承（壳体）振动。对于重要关键设备，一般采用在线监测方式，对于其它设备，多使用便携式测振仪。如果只测量振动的幅值，可以采用有效值保持方式，如果需要进行频谱分析，必须进行离散采样。

3.产品推荐

概述

TV360采用压电式加速度传感器，将振动信号转换成电信号。通过对输入信号的处理分析，获得振动测量的加速度峰值、速度有效值（均方根值）、位移峰-峰值或实时频谱图。本产品适用于常规振动测量，尤其是往复式机械中的振动测量，它不仅可以测量振动的加速度、速度或位移，而且还可以进行简易故障诊断和打印输出。

TV360的技术性能符合我国标准GB13823.3中正弦激励法振动标准的要求。它广泛地应用于机械制造、电力、冶金、车辆等领域。

功能特点：

显示 全中文显示，菜单结合快捷键操作，简单方便。320 × 240真彩色超清晰TFT液晶显示屏，一屏显示内容丰富且示值易读取。

振动测量 可测量加速度峰(Peak)值、速度有效(RMS)值及位移峰-峰(Peak-Peak)值。同时实时显示动态测量柱状图。

转速测量 可配备光电传感器，直接测量转子转速。

数据存储 大容量存储。可存储100个测量点（每点80组测量数据和一幅频谱图）共8000组测量数据和100幅频谱图。

报警输出 可预先设置上限警告值和报警值，当被测值超过警告值或报警值时作出相应的报警指示。

数据分析 具有频谱测量功能，可对保存的频谱图进行全频段的细化分析，进而完成故障诊断。

数据通讯 miniUSB接口，可配备专用数据管理分析软件连接上位机。

电池 内置高性能锂电池，并配有超低功耗控制电路，具有更长的工作和待机时间。

打印输出 内置嵌入式热敏打印机芯，可随时随地打印测量数据及频谱图。方便用户即时记录关键数据。 

技术参数：

标准配置：

选配件：

4.结束语

  同国产中产品比tv360 测量范围广，精度准确，价格优惠，质量上等。同进口产品比tv360 功能齐全，性价比高！

欢迎咨询振动仪器：北京时代山峰科技有限公司 

电话：010-82729152 孟工程师 传真：010-58859230 

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