●振動基本參數(shù)的測量，測量振動構(gòu)件上某點(diǎn)的位移、速度、加速度、頻率和相位，用于識別該構(gòu)件的運(yùn)動狀態(tài)是否正常。

●結(jié)構(gòu)和部件的動態(tài)特性測量，這種測量方式以某種激振力作用在被測體上，使被測件產(chǎn)生受迫振動，測量輸入（激振力）和輸出（被測體振動響應(yīng)），從而確定被測體的固有頻率、振型等動態(tài)參數(shù)。

一、機(jī)械振動的分類

1、按振動規(guī)律分類

這種分類，主要是根據(jù)振動在時間歷程內(nèi)的變化特征來劃分的。

2、按振動的動力學(xué)特征分類

(1) 自由振動與固有頻率

這種振動靠初始激勵一次性獲得振動能量，歷程有限，一般不會對設(shè)備造成破壞，不是現(xiàn)場設(shè)備診斷所需考慮的目標(biāo)。描寫單自由度線性系統(tǒng)的運(yùn)動方程式為：

通過對自由振動方程的求解，我們導(dǎo)出了一個很有用的關(guān)系式，無阻尼自由振動的振動頻率為：

式中，m為物體的質(zhì)量；k為物體的剛度。

這個振動頻率與物體的初始情況無關(guān)，完全由物體的力學(xué)性質(zhì)決定是物體自身固有的振動頻率，稱為固有頻率。這個結(jié)論對復(fù)雜振動體系同樣成立，它揭示了振動體的一個非常重要的特性。許多設(shè)備強(qiáng)振問題，如強(qiáng)迫共振、失穩(wěn)自激、非線性諧波共振等均與此有關(guān)。

(2) 強(qiáng)迫振動和共振

物體在持續(xù)的周期變化的外力作用下產(chǎn)生的振動叫強(qiáng)迫振動，如不平衡、不對中所引起的振動。

由上圖所見，衰減自由振動隨時間推移迅速消失，而強(qiáng)迫振動則不受阻尼影響，是一種振動頻率和激振力同頻的振動。從而可見，強(qiáng)迫振動過程不僅與激振力的性質(zhì)（激勵頻率和幅值）有關(guān)，而且，與物體自身固有的特性（質(zhì)量、彈性剛度、阻尼）有關(guān)，這就是強(qiáng)迫振動的特點(diǎn)。

(3) 自激振動

自激振動是在沒有外力作用下，只是由于系統(tǒng)自身的原因所產(chǎn)生的激勵而引起的振動，如油膜振蕩、喘振等。自激振動是一種比較危險的振動。設(shè)備一旦發(fā)生自激振動，常常使設(shè)備運(yùn)行失去穩(wěn)定性。比較規(guī)范的定義是：在非線性機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)，由非振蕩能量轉(zhuǎn)變?yōu)檎袷幖钏a(chǎn)生的振動稱為自激振動。

自激振動有如下特點(diǎn)：

隨機(jī)性。因?yàn)槟芤l(fā)自激振動的激勵（大于阻尼力的失穩(wěn)力）一般都是偶然因素引起的，沒有一定規(guī)律可循。

●振動系統(tǒng)非線性特征較強(qiáng)，即系統(tǒng)存在非線性阻尼、元件（如油膜的粘溫特性，材料內(nèi)摩擦）、非線性剛度元件（柔性轉(zhuǎn)子、結(jié)構(gòu)松動等）才足以引發(fā)自激振動，使振動系統(tǒng)所具有的非周期能量轉(zhuǎn)為系統(tǒng)振動能量。

●自激振動頻率與轉(zhuǎn)速不成比例，一般低于轉(zhuǎn)子工作頻率，與轉(zhuǎn)子*臨界轉(zhuǎn)速相符合。只是需要注意，由于系統(tǒng)的非線性，系統(tǒng)固有頻率會有一些變化。

●轉(zhuǎn)軸存在異步渦動。

●振動波形在暫態(tài)階段有較大的隨機(jī)振動成分，而穩(wěn)態(tài)時，波形是規(guī)則的周期振動，這是由于共振頻率的振值遠(yuǎn)大于非線性影響因素所致；與一般強(qiáng)迫振動近似的正弦波（與強(qiáng)迫振動激勵源的頻率相同）有區(qū)別。

自由振動、強(qiáng)迫振動、自激振動這三種振動在設(shè)備故障診斷中有各自的主要使用領(lǐng)域：

●對于結(jié)構(gòu)件，因局部裂紋、緊固松動等原因?qū)е陆Y(jié)構(gòu)件的特性參數(shù)發(fā)生改變的故障，多利用脈沖力所激勵的自由振動來檢測，測定構(gòu)件的固有頻率、阻尼系數(shù)等參數(shù)的變化。

●對于減速箱、電動機(jī)、低速旋轉(zhuǎn)設(shè)備等機(jī)械故障，主要以強(qiáng)迫振動為特征，通過對強(qiáng)迫振動的頻率成分、振幅變化等特征參數(shù)分析，來鑒別故障。

●對于高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備以及能被工藝流體所激勵的設(shè)備，除了需要監(jiān)測強(qiáng)迫振動的特征參數(shù)外，還需監(jiān)測自激振動的特征參數(shù)。

3、

按振動頻率分類

按振動頻率分類，可分為：低頻振動 (f<10Hz)、中頻振動 (f=10～1000Hz)、高頻振動 (f>1000Hz)。

·在低頻范圍，主要測量的振幅是位移量。這是因?yàn)樵诘皖l范圍造成破壞的主要因素是應(yīng)力的強(qiáng)度，位移量是與應(yīng)變、應(yīng)力直接相關(guān)的參數(shù)。

·在中頻范圍，主要測量的振幅是速度量。這是因?yàn)檎駝硬考钠谶M(jìn)程與振動速度成正比，振動能量與振動速度的平方成正比。在這個范圍內(nèi)，零件的疲勞破壞為主要表現(xiàn)，如點(diǎn)蝕、剝落等。

·在高頻范圍，主要測量的振幅是加速度。它表征振動部件所受沖擊力的強(qiáng)度。沖擊力的大小與沖擊的頻率與加速度值正相關(guān)。

二、振動信號的描述

構(gòu)成一個確定性振動有3個基本要素，即振幅s，頻率f (或ω) 和相位φ。即使在非確定性振動中，有時也包含有確定性振動。振幅、頻率、相位，這是振動診斷中經(jīng)常用到的三個*基本的概念。

簡諧振動可以用下面函數(shù)式表示：

速度比位移的相位超前90o，加速度比位移的相位超前180o，比速度超前90o。必須特別說明的是，一個與振動幅值有關(guān)的物理量即速度有效值Vrms，亦稱速度均方根值。這是一個經(jīng)常用到的振動測量參數(shù)。因?yàn)樗?能反映振動的烈度，所以又稱振動烈度指標(biāo)。

振動物體（或質(zhì)點(diǎn)）每秒鐘振動的次數(shù)稱為頻率，用f 表示，單位為Hz。振動頻率在數(shù)值上等于周期T 的倒數(shù)，即：

式中，T 為周期，即質(zhì)點(diǎn)再現(xiàn)相同振動的*小時間間隔 (s或ms)。頻率還可以用角頻率ω 來表示，即：

相位由轉(zhuǎn)角ωt與初相角φ兩部分組成

振動信號的相位，表示振動質(zhì)點(diǎn)的相對位置。不同振動源產(chǎn)生的振動信號都有各自的相位。由幾個諧波分量疊加而成的復(fù)雜波形，即使各諧波分量的振幅不變，僅改變相位角，也會使波形發(fā)生很大變化，甚至變得面目全非。

相位測量分析在故障診斷中亦有相當(dāng)重要的地位，一般用于諧波分析，動平衡測量，識別振動類型和共振點(diǎn)等許多方面。

三、設(shè)備狀態(tài)信號的物理表現(xiàn)