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杭州爱测科技有限公司
阶次分析2
来源: | 作者:闫建伟 | 发布时间: 2022-04-11 | 2661 次浏览 | 分享到:
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。

        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ISO9141-2ISO14230(KWP)ISO15765

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,对指定阶次做限值判断,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。