翻译：故障模拟器说明书

故障采集诊断分析软件 班级： 班 学号: 姓名： 武峰 /70549/VibraQuest（VQ）是旋转和往复机械故障诊断、结构动力学分析与设计、和声信号分析的集成分析软件。它提供了解决噪声及振动问题全过程的完整方案，从实验设计到解决方案和策略研究。特征和优点v 价位合理的多通道数据采集、分析和建模系统v 包括噪声和振动问题从发现到解决的整套方案v 时域和频域特征分析、统计分析、旋转和往复机械故障诊断、异步电机电流特征分析（MCSA）、阶次分析、超长时间数据记录、模态测试和声信号分析v 自动进行数据整理、分析和建模，以发现故障的根源v 直接将数据输出到ME scope进行建模和模态分析v 简单直观的用户界面易于操作v 特征频率计算和显示功能，便于对旋转机械和异步电机进行快速的故障诊断v 内置30多个实验设计模板用于组织和验证测试方案v 使用MEscope实时分析工作振动变形(ODS)v 构建预测模型，揭示故障根源v 项目和用户管理简单v 兼容传感器的非线性行为 噪声和振动解决方案噪声与振动的检测和分析越来越多地用于提高产品质量，监测与诊断旋转和往复机械的性能，设计高效的结构和产品，提高我们的生活质量。为了使软件功能更强大，这一过程必须进行广泛而深入的研究。现在市场上大多数软件没有提供解决过程中各个阶段问题的完整方案。这些阶段通常包括：1、 项目定义和实验设计2、 数据采集3、 数据整理和分析4、 建立预测模型5、 可行的解决方案和策略研究6、 生成报表VibraQuest 从设计实验方案开始，创建一个实验方案并加以实施，收集有效的数据以进行深入的分析。VibraQuest 还提供快速检查测试变量影响的工具，从而揭示故障根源，并为制定解决方案建立有效的预测模型。最后，分析结果能够以各种不同文件形式输出，以便与其他工程师共享。实验设计和项目管理良好的管理对逻辑问题的解决至关重要，详细记录项目信息也很重要，否则就会丢失信息、重复工作和结果错误。SpectraQuest 的VibraQuest 采用了科学的测试方法，引导您按提示逐步处理每个项目和测试。您很容易使用项目向导来定义实验模板中的测试变量和参数。您可以创建模板或选用本软件中的30 多个内置模板，来对结构和旋转机械进行不同的实验研究。可保存整个测试过程，用于自动分析和建立预测模型。 VibraQuest 有常用测试参数供用户 选择，也可自定义模板v 保存重要信息，有助于排除错误。v 内置模板可为具体任务设置常用参数。v 参数帮助开展测试和简化后续分析。v 开展测试，保证一致，节省时间。 主控制面板上有数据采集和数据分析功能，你能在访问任何项目或文件以进行深入分析，还可以编辑数据采集面板以及进行测试参数的设置。 VibraQuest管理员可以管理多个用户。每个用户都有一个文件夹用于保存项目，每个项目有多个测试和分析文件。管理员可以查看、添加、删除和更改用户设置，如密码和文件路径。管理员还可以修改系统的某些设置如传感器数据库。 数据采集新的测试项目需要相当长的时间来设置参数。VibraQuest可以保存这些设置供后续快速建立测试项目调用，在大多数的振动研究中，准确采集数据费时又费力。VibraQuest 采用简单的分步向导来定义数据采集的参数。可以保存原始数据供后续研究调用和分析。也可在时域和频域进行实时分析。数据采集包括四个步骤：v 选择项目、设置参数v 设置测试环境v 设置采集参数v 采集、查看和保存数据专用数据采集设置v 稳态测试 v 锤击/冲击实验v 加速度计校准v 阶次跟踪和启停测试v 时间同步平均v 数据流存档v 自带信号验证分析功能和系统状态 采集、查看和保存 VibraQuest 用于快速数据采集、查看和存储，能查看测试结果和保存为多种格式的文件。传感器和单位制 VibraQuest 可设置数据采集的传感器参数。提供多种传感器和单位制选项， 也可以自己添加传感器，甚至可以用多项式曲线拟合去定义传感器非线性灵敏度曲线。支持公制和英制两种单位。数据分析项目需要对大量的数据进行详细分析才能得出正确结论。大多数频谱分析仪提供了分析功能，但没能提供一种帮助得出有意义结论的方法。准确地说，人工进行大量的变量集合比较是非常耗时，而且很难完成，通过对波形和频谱的逐个检查不能观测到数据的变化趋势。简而言之，如果数据的数学模型不加载到专用软件中则没有开发意义。VibraQuest 克服了这些缺点，使其成为一个强大的数据分析工具。总体方案如下：v 快速浏览数据、开发出合适的分析方法v 运用此方法自动分析选择的数据组v 重复上面步骤，使用不同参数进行深入分析v 每组数据可以用来观测变化趋势和建立模型时域分析 时域图显示原始数据时，全部数据的波形往往是晦涩难懂的。局部放大能观察细节信息。可对时域波形放大、改变比例和移动等操作。功能包括：v 波形回放，分析选择的数据集v 详细的统计分析包括：均值、最小值和最大值、均方值、方差、偏度、峭度v 无限波形间的比较分析v 无限数据集（通道）间的比较分析v 波形能量和相关函数v 先进的光标标示故障峰值. 频域分析FFT 可应用于单个数据块或平均数据块。图形上能看到数据块间的变化。你可以选择线性、对数和分贝幅值比例。各种平均指标包括有效值、向量、和、差和指数。任何通道都可以作为传递函数分析的参考，有9个窗选项，以提高数据分析的能力。通过改变数据块的大小，以不同的频谱分辨率来分析结果。动态信号分析VibraQuest 提供了解决结构问题、旋转机械分析、异步电机分析、和常见的噪声及振动问题的动态信号分析工具。数据可采用102.4K 谱线的超高分辨率进行分析。可以使用时间同步平均技术进行深入分析。旋转机械故障可以使用内置的故障频率计算器进行分析。统计功能v 平均值v 有效值v 标准方差v 方差v 峭度v 中位数v 众数v 偏度v 协方差v 相关性v 均方误差v 自功率谱 v 互功率谱v 功率谱密度v 幅值谱密度v 频率响应v 脉冲响应v 相干函数v 伯德图v 极坐标图v 奈奎斯特图v 轨迹图v 瀑布图 结果可以用多种方式显示：一分格、二分格、四分格、八分格图形，瀑布图是三维的。强大的光标功能包括两个主光标，精确的动态谐波光标和边带光标。数据可以用极坐标图表示，绘制的是所选阶次谐波的幅值和相位。选择的数据块可以显示转化过程，慢滚动补偿可应用于动平衡和其他情况。油膜涡动和油膜振荡信号的三维瀑布图所有的数据块都可以用于分析。用户可以查看并删除冗余的数据块。可以计算数据块平均值，也可以计算全部数据的平均值。数据可以用线性，对数和分贝比例显示出来。不同文件中的数据可对比进行详细的分析和趋势分析。DSAM模块为数据特征的提取和数据解析提供了必要的工具。所有的分析面板能方便地进行参数选择，光标操作和数据处理。你可以选择任何通道或数据块，来实现所需的功能。多种图形和表格可用于比较不同文件、通道和数据块的数据。 传统的数字信号处理是基于等距离的频谱变化，采样信号与实际信号难免存在误差，这些误差会引起频域和时域失真。在机械分析和模态测试时，往往需要估计实际信号的频谱。采样信号精确表示实际信号几乎是不可能的。我们开发出一种特有的算法来确定实际信号的幅值和频率，能帮助您更准确进行故障诊断和固有频率估计。 VibraQuest 提供了各种光标工具进行深入的数据分析。可用的光标包括：单光标、双光标、三角光标、谐波光标和边带光标。你可以应用该峰值估计算法估计频谱峰值，对谐波和边带分析特别有效。VibraQuest 可显示30 多个谐波光标和边带光标。频率和幅值可以导入到MS Excel表格中，用于生成报表。 锤击测试是获得结构动力参数，如共振、频率、振型的重要方法。为了准确提取这些参数，锤击测试数据可靠性是非常重要的。您得非常小心双击、锤所在通道指数窗口的阻尼和过载的现象。VibraQuest 为设定和自动检测这些因数提供了工具。你通过对锤击测试结果进行平均分析来排除双击测试的数据。 锤击试验数据采集面板 转子共振的极坐标图分析面板声信号分析 该模块是一个简单但功能强大的声信号分析工具。它具有线性、A、B 和C 加权选项的整数倍频程和分数倍频程功能。它也具有测量声音强度的功能，您可以同时测量不同的声音强度并进行分析处理。 数据可表示为三种不同平均模式：线性、指数和峰值。其中指数平均支持慢、快、脉冲和自定义模式，用以跟踪不同声压和时变的声信号。 分数倍频程分析是一种广泛应用于音频分析和声信号分析的方法。在进行深入分析时，系统可以提供多个选项，实现对不同的宽带和滤波器、滤波倍数设置和均值的选择。无论是ANSI还是IEC标准都可用于倍频分析，结果能以不同的方式显示。 特点和优点：v 整数、1/3 、1/6 、1/12或1/24 倍频程频谱v A-, B-, C- 或平坦加权选项v 可选择的显示频带v 可选的线性、指数、相同置信度和峰值保持的平均模式v 频带功率表v 简明、高效的声信号分析功能v 与振动相关的声信号 v 提供一个额外工具 报表 VibraQuest具有创建定制报表的功能，能把报表以Microsoft Word 、Excel和HTML等格式输出。在对数据进行分析的同时可生成不同的报表，有利于节省时间并不影响分析。报表可以保存以供后续参考，该功能可用于VibraQuest的所有模块。特征和优点：v 数据文件能以多种常见格式输入或输出v 具备浏览、查看、复制和粘贴数据到ActiveX应用程序的能力v 简明的向导用以报表自动生成v 报表是完全可定制的 输出分析内容至当前报表可用的硬件配置旋转机械分析模块：VibraQuest 旋转机械分析模块是功能强大的旋转和往复机械分析和故障诊断工具。该模块包括一个由众多厂商提供的超过25,000 个轴承信息的数据库。可以计算和显示齿轮箱、带传动、泵、风扇和其他机械部件的故障频率。此模块能够自动捕捉并显示这些特征频率。还可以应用诸如包络分析和倒频谱分析等现代信号处理方法做进一步的诊断研究。 特点:v 自动识别机械故障特征频率v 可选的轴承，齿轮箱，风机，皮带，泵和用户定义的频率v 可选齿轮箱类型: 二级传动齿轮，四级传动齿轮， 行星齿轮箱(带有行星轮，中心轮和太阳轮)v 基于包络分析的滚动轴承和齿轮箱故障诊断v 基于倒频谱分析的齿轮箱故障诊断v 10万谱线超高频率分辨率v 所选频率的图文说明 优点:v 内置模板可计算各种原因引起的故障频率v 滚动轴承、变速箱、涡轮叶片故障诊断研究的最佳工具v 可在运行状态下操作v 每种轴承都设置了四种故障状态:外圈障、内圈故障、滚动体故障和 保持架故障v 识别机械振动的特征应用:v 机器状态监测v 航空航天和国防v 机器的健康和安全v 机械故障的诊断研究 v 振动噪声简介 旋转机械产生的振动特征取决于故障机理。分析的目的在于识别出故障频率，查找故障根源，采取相应措施。VibraQuest 旋转机械模块内置模板可计算与典型机械故障有关的各种故障频率。故障频率 对滚动轴承来说, 当滚动体撞击外圈或内圈的故障点时, 或者有故障的滚动体以一定的频率撞击外圈或内圈侧壁时,就会产生冲击响应。轴承频率可以表现为BPFO (外圈故障频率), BPFI(内圈故障频率), BFF (滚动体故障频率), 以及FTF (保持架故障频率)。使用旋转机械模块, 滚动轴承的故障频率可从数据库加载。其它可加载的频率包括齿轮箱的频率，主带频率，带共振频率，链传动频率和风扇叶片通过频率或泵叶片通过频率。故障频率可在频谱图上自动捕捉并显示。 故障频率计算界面包络分析 齿轮箱和滚动轴承故障导致频谱边带调幅。包络分析是振幅解调的有效方法。VibraQuest包络分析的功能是建立在改进的希尔伯特变换方法基础上。VibraQuest 采用基于改进的希尔伯特变换的包络分析法，这种改进的信号解调方法能够有效抑制高频分量的影响，更容易识别包络频率。 频谱上显示的故障频率倒频谱分析 倒频谱分析是频谱的逆向分析方法，由功率谱的自然对数再做傅里叶变换。倒频谱分析提取功率谱的谐波峰值，是识别和分离齿轮箱和轴承故障信号的有效手段。与自相关函数相比，倒频谱分析能够检测出更低频率的谐波成分。 使用复杂倒频谱方法提取的谐波族阶次分析模块：阶次分析是专门为旋转机械和往复机械的谐波分析而设计的。阶次分析模块为旋转机械故障诊断提供了强大的分析方法，利用尖端的分析算法，你可以实现转速计算，不同转速和频率下的能量分布分析，任意阶次的信号成分提取，任意阶次信号的幅值和相位计算，不同显示形式的信号分析。特点:v 在线阶次跟踪和阶次谱图v 数字和模拟转速处理v 分离同步转速与不同步转速成分v 自动阶次选择工具可提取重要阶次信号v 实时数据重采样和阶次谱v 不使用转速计时的阶次提取v 瀑布图，彩图，轨迹图，中心线图，波特图，极坐标图v 慢滚动补偿v 快速方便生成报表优点:v 精确的转速估计使阶次谱的计算和阶次提取更准确v 研究临界转速、共振、油膜涡动和油膜振荡、不稳定性以及负载波动影响的有效工具v 为工业转子动平衡和基本故障诊断提供了一阶临界转速的幅值和相位v 隔离各阶次间的相互影响v 多功能、多样化的数据报表能更好地显示数据的特征v 从转速/时域/频域反映其能量分布应用：v 机器状态监测v 机器的健康和安全v 转动机械故障v 声音质量 v 航空航天和国防 v 噪声的震动和平稳性简介 在旋转或往复机械常见的力学现象的转速轴有关。在传统的频谱分析，信号是在固定的时间间隔采样的情况下。然而，对旋转机械的运行速度一般是不恒定的。速度波动机器负荷变化条件下的操作是常见的。有时它是检查启动或关机的重要条件。在这种情况下，传统的频率分析产生的光谱涂抹或泄漏显着的，这使得它很难检测缺陷的各种机制有关。用转速表，可以将一个信号的采样与固定角度区间，从而避免了上述问题。我们的订单分析模块提供了艺术的Gabor展开基于层次分析法的状态，以及重采样方法用于在线订单跟踪。 在线阶谱在线阶次分析和数据采集本公司的数据采集（DAQ）系统可以采集数字和模拟转速计、ICP传感器、邻位连接探针、以及其余同类标准传感器的信号。DAQ 具有很高的动态范围（110/118dB）和很宽的带宽(102/204kHz)。在线阶次分析可提供阶次谱图，频谱图，瀑布图，轨迹图和 瀑布图伯德图。无转速计阶次分析在转速计不可用时，基于阶次跟踪的Gabor分析法可通过对频谱图做相关处理来获得转速信息 提取阶次慢滚动补偿能从低速信号中自动提取慢滚动向量，以进行慢滚动补偿。功能阶次分析模块可对下列加权模式进行频谱平均：有效值、向量和峰值保持，该模块也提供了阶次功率谱，阶次幅值和阶次相位显示能用彩图或瀑布图显示频率-转速, 频率-时间,阶次-转速关系谱图。阶次分析模块还能显示轨迹 无转速计阶次分析图、中心线图、伯德图和极坐标图。数据流模块：长时间数据采集在许多情况下是非常重要的。VibraQuest 的数据流模块允许同时多通道长时间高速采集、查看和存储数据。您还可以利用重放功能对历史数据进行分析和显示。特点和优势v 高速多通道采集的数据直接存储到硬盘v 记录长时间的连续数据供后续分析v 显示存储容量和最大记录时间v 记录时可以打开或关闭显示v 选择缓冲驱动v 回放连续数据v 控制显示时间长度和数据块大小v 播放按钮包括：返回、快退、最后一个、下一个、快进、前进到最后v 用户可以拖动光标到任何位置来选择需要分析的数据段v 便捷的工具来查看数据的总体特征v 独特的播放功能、灵活的数据视图v 易于生成报表 在了解瞬态现象前，有时我们必须采集长时间的数据。长时间的数据采集在汽车测试、机械故障诊断与分析中也很重要。所有的信号都必须通过对待测物体进行连续高速采样得到。为了确保数据的真实度，需要把数据以多种格式进行显示和存储。数据流模块可以获得高达每秒5 兆采样点数的数据，并可实时显示多个通道的时域波形和频谱。时域波形、幅值谱、频率响应函数、相干函数、轨迹图和伯德图等数据可以回放，便于后续分析。如同使用录音机，您可以通过使用面板上的前进和后退按钮来快速的浏览数据，也可以直接拖动光标来查看数据。用户可以选择进行FFT 运算的数据块的大小。所有的时域和频域函数都可以用来对数据进行分析。这些数据能以通用的ASCII格式和MEscope数据格式输出。异步电动机故障诊断模块：异步电动机主要用于电力驱动系统。MCSA 是一种广泛用于异步电动机健康维护的分析和故障监测技术。利用此模块，您可以计算异步电动机各种类型的故障频率，例如转子断条、绝缘层破损导致的匝间短路，单相或缺相，相不平衡，静态电流传感器和动态偏心，以及轴承故障。此MCSA 模块能够在电机故障早期发现问题，从而避免造成严重事故。 特点和优势v 自动识别异步电动机故障频率并在频谱图上标示v 选择匝间短路，相不平衡，缺相，转子断条，气隙偏心和轴承故障v 可提供不同组件的多种选择v 数据库包含25,000个以上轴承信息，供故障频率计算参考v 所选故障的图文解释v 转速计v 基于包络分析的滚动轴承和齿轮箱故障诊断v 基于倒频谱分析的齿轮箱故障诊断v 10万谱线超高频率分辨率v 易于生成报表简介MCSA 是一种广泛用于异步电动机健康维护的分析和故障监测技术，异步电动机故障诊断模块提供了五种故障类型：转子断条，定子短路频率， 静态偏心频率, 动态偏心频率，和机械影响频率。同时也提供了各详细的故障示意图。由于异步电动机负载的复杂性，往往故障分析困难，故障严重程度难以确定。这个模块还提供了先进的信号处理方法，如解调和倒谱分析，使用该计算模板时，您能够选择故障的类型和显示故障频率。数据能以多种格式进行查看和输出。该 软件还可将电机电流与振动频谱进行比较分析。 定子短路的图示以及用于确定频率的参数包络分析气隙偏心, 转子断条，轴承损坏, 时变负载等引起的电流边际谱效应。包络分析可有效检测这些特征频率。VibraQuest 采用基于改进的希尔伯特变换的包络分析法，这种改进的信号解调方法能够有效抑制高频分量的影响，更容易识别包络频率。倒频谱分析倒频谱分析是一种有效的信号分析处理方法，通过在功率谱中提取谐波峰值来识别和分离电流谱中各谐波分量。与自相关函数相比， 倒频谱分析可以检测更低频率成分的谐波。 电动机电流谱中标示的转子断条具有两倍偏差的边带频率瞬态信号分析模块：在结构动力学、机械故障诊断等许多应用中，信号可能是非平稳的。VibraQuest的瞬态信号分析模块是一种非平稳信号的特征分析的强大工具，它采用联合时频分析如小波变换方法来分析和提取瞬态信号特征。利用我们的先进算法，您可以观察时变信号的能量分布，提取瞬态特征，进行快速时变滤波，抑制随机噪声。特点:v Gabor 分析v 短时傅里叶变换v 时变滤波器v 阶次控制平滑的Gabor频谱v 再分配STFT能提高频率分辨率v 解析信号抑制Wigner-Ville分布交叉项的影响v 解析小波尺度谱v 平均瞬时频率v 小波消噪v 易于生成报表优点:v 联合时频谱图可显示各频率成分随时间的变化v 时变滤波器可过滤掉时变频率成分v 瞬时信号特征v 瞬态特征检测：时变谐波，峰值，不连续性v 时频分析在