旋转机械中的提取需要用到阶次分析吗
时间：2023-12-21 阅读：472
对于旋转机械，其振动和噪声信号的频率、幅度随着转速的变化而变化。旋转频率被称为基频，而基频的整数倍频率称为阶次频率。旋转机械通常由轴承、齿轮、风叶等构成，这些零部件发生振动时通常振动频率是旋转频率的整数倍，与阶次相对应。因此，从阶次谱可以分析出那个机械零件存在异常。
阶次分析需要一个转速通道，一个或多个噪声、振动通道。通过调节转速，分析不同转速时的噪声、振动频谱，生成转速、频率、幅度的色谱图，从中提取阶次谱。根据机械结构，选取关键阶次，一般以总值为参考进行限值，可对关键零部件进行质量状况评估、控制。
1.转速提取
转速提取是阶次分析的关键，必须保证转速信号与频谱分析信号的同步。AWA6290L/L+采集硬件,自带脉冲输入通道，内置转速算法，实时计算转速，并与原始噪声、振动采集数据同步上传，保证了转速信号与噪声信号的同步。
转速传感器包括光电型、霍尔型、振动信号、电源脉冲等，同时也支持汽车OBD等数字接口。如下图从左到右分别是光电型、霍尔型传感器和汽车OBD接口。
下表列举了主要的转速传感器优缺点及使用注意事项
类型 | 优缺点 | 使用注意事项 |
光电 | 优点:经典、准确 缺点:要保证激光可以照射到转子 | 1.提高转子与采样点的反光差，提高信噪比 2.低转速测量时，可贴几段发光带，增加精度 |
霍尔 | 优点:使用方便 缺点:外磁场干扰 | 注意霍尔传感器的装配距离及位置 |
振动 | 优点:使用方便，适合看不到转子的场合 缺点:易受到干扰，特别是复杂系统 | 1.传感器的敏感反向要与转子的旋转方向一致 2.选取转子振动传感明显的区域取振 |
电源 | 优点：提取简单 缺点：易受干扰，稳定性差 | 1.设置转速上下限、脉冲阈值来降低测量误差 2.通过给定转速校准 |
OBD | 数字接口，提取简单 缺点：同步性略差 | 支持ISO9141-2、ISO14230(KWP)、ISO15765等 支持大部分汽车现有obd接口 |
通过AWA6290脉冲输入接口测量转速时，脉冲幅值需大于3V；默认每12个脉冲计算一次转速，当转速较低时，可增加脉冲源来增加计算速度。在阶次分析时，缓慢调速，可获得更好的转速与噪声频谱的对应关系及转速分辨率。
使用杭州爱测公司提供的光电、霍尔等转速采集模块，与AWA6290硬件配合，可实现多种模式转速测量，满足不同测量场合需要。
2.阶次谱
噪声、振动信号和转速信号在时域上同步采样计算，根据转速信号进行阶次跟踪，最终实现不同转速的阶次谱分析。
阶次谱的主要表达方式有：瀑布图、色谱图和阶次切片图。
瀑布图以时间、频率、幅度三维坐标形式展现产品一段时间的频谱变化色谱图与瀑布图类似，将幅度以颜色深浅方式显示。
阶次切片图根据转速信号，提取感兴趣的阶次以二维显示，更方便的进行分析
阶次在线判断软件为满足生产线诊断应用开发，可与第三方软件通信，对zhi定阶次做限值判断，实现旋转机械的在线诊断。
3.阶次应用
传统的FFT分析方法对于稳态信号有很好的判断效果，能分辨出被测信号的频率成分，确定故障原因；加入转速信息，可与旋转机械的结构对应，查找故障点；通过对升速、降速状态的跟踪，更清晰的将与转速对应的频谱结构与固定频谱结构区分开来。
阶次分析方案已在汽车风机、总成，电机、发动机等旋转机械领域广泛应用，对产品的研发、生产提供有力支持。