冲击脉冲和振动的区别(2013年10月).ppt

1、, Copyright BMA Advanced Instrument Ltd.,振动和冲击脉冲的区别,振动和冲击脉冲的区别,一、振动和脉冲的概念： 1、振动的概念 机械或结构在平衡位置附近的往复运动; 广义地说，任何物理量交替增减变化的现象都叫做振动。 2、脉冲的概念 脉搏的跳动产生的冲击波。脉冲的定义其实是这样的: 电压或电流的波形象心电图上的脉搏跳动的波形。,二、振动和脉冲的区别 1、振动和脉冲产生的原因不同？ 1）冲击脉冲信号的产生 冲击脉冲是在刚性材料中传播的一种弹性波，是刚性物体之间（如钢）相互碰撞的结果。由于碰撞的原因，冲击点处的材料分子受到加速度作用，并通过靠近冲击点的材料分子

2、传递至周围的分子中，直到形成一个特性波（我们称为前导波）。,若碰撞点上的材料足够坚硬且碰撞发生在极短的时间段内，则会生成非常强烈的前导波，且该波在材料中以声速传播。如图1所示。前导波在钢中的传播速度通常为5000m/s，持续的时间一般为几微秒到几十微秒。,图1：弹性波前的产生为点对点碰撞的结果,前导波,2）、 振动信号的产生,振动是物体受到外力的作用，在外力作用下做功，并将能量进行传递一种形式，它是一种受到外力作用后的一种效果体现。假如不考虑阻尼的作用，物体必将持续运动。现实生活中，阻尼必然存在，所以，物体的振动必将受到持续外力的激励才能持续的振动。阻尼的大小决定振动的类型和大小。,3）、振动

3、和脉冲产生的先后顺序和关系,小钢球撞击铁棒的试验,撞击首先产生脉冲信号-红色部分,铁棒接收到冲击后转换成运动形式-振动,由于持续的激励，振动和脉冲信号叠加在一起,冲击脉冲只传播于坚硬材料（如钢）中，具有非常急剧的上升和下降时间的弹性波，在整体材料中的传播速度为音速（一般为5000m/s）。冲击脉冲生成于相碰撞的两个物体的接触点，如滚动体撞击滚道上剥落处的尖锐边缘，持续的时间一般为几微秒到几十微秒。冲击脉冲的频率组成范围非常宽，包含很多高频能量； 由于上面的原因，我们通过振动来分析冲击信号，根本没有可能，分析的信号仅仅是振动的信号，因为振动传感器的响应范围一般在10KHz左右，高频信号丢失； 如

4、设备不平衡所产生的机械波，并不属于冲击脉冲，不含有高频能量，是典型的振动波； 冲击脉冲的幅值与冲击瞬间的相对速度成正比。,三、脉冲信号的捕捉方式,问题一： 前面我们说到，脉冲信号持续时间很短，持续的时间一般为几微秒到几十微秒，这么短的时间必然带来一个问题-如何保证前后冲击信号这间不互相叠加和干扰？ 为了解释这个问题，我们来做一个试验：,我们用一支钢笔敲击杯子,会产生嗡嗡的声音;连续敲击就产生叠加的声音信号,如果我们敲击1次,马上用手抓住杯子,声音就马上消失,通过这个试验,我们知道避免前后冲击信号的干扰,必须在硬件上做处理.这也是为什么脉冲和振动传感器不能互换的原因之一。振动传感器既用来采集振动

5、信号又采集脉冲信号是不可能的。,问题二 脉冲是一个高频的信号，高频信号一般能量很低，如何捕捉到这样的信号？,脉冲传感器工作频率设定在32KHz共振峰处，不同于振动传感器设在振动传感器灵敏度曲线直线段部分，一般频率范围在1-10KHz。 冲击脉冲利用共振效应来取信号，这样可以将信号放大5-7倍，确保可以抓到可靠信号。 前提是共振，如何保证脉冲传感器能在32KHz发生共振至关重要。,前面我们讲过，脉冲信号持续时间很短，在时域中相当于一根线。如上左图所示。 对这样的信号进行傅里叶变换，根据数学上的斯托克斯定律，就能看到如上右图所示的频谱，在这个频谱图中包含几乎所有的频率成分，当然也包含32KHz频率

6、成分，必然激起冲击脉冲传感器发生共振。,时域中上升和下降持续时间较长的轻微脉冲,频域中包含较少高频能量的频率成分,傅里叶变换,轻微脉冲，进行傅里叶变换后，频域中不含高频率能量成分，也就不可能激起传感器共振，也就抓不到放大的信号。,问题三 反过来，脉冲传感器可以用来做振动分析吗？ 答案是否定的，为了说明这个问题，我们看一下脉冲信号的处理过程：,共振捕捉的信号,由于信号中的低频率信号被过滤，所以如设备不平衡、不对中信号、松动等信号被彻底拿掉了，所以脉冲信号不能分析普通振动的问题。,问题四 冲击脉冲信号能做什么分析？,我们通过对轴承滚动体和滚道间相互作用的研究，我们发现即使在状况非常良好的轴承中，每

7、秒内也会产生上百次的冲击脉冲，这些冲击脉冲正是源自所有滚动轴承中极小的微米级的碰撞。 在健康、润滑良好的轴承中，只有粗糙表面中最高的凸起会产生接触（贯穿油膜），所以会产生相对来说比较低幅的冲击脉冲；而在润滑较差的轴承中，重复率和幅值都会增高。我们还发现滚道或滚动体有损坏的轴承会产生很高幅值的冲击脉冲，其重复率取决于轴承的几何参数和轴的转速。冲撞所产生的冲击脉冲的力量和碰撞物体间的相对速度有关。以滚动轴承为例，生成的冲击脉冲的幅值和滚动体的速度成正比。,通过40多年大量的实践证明，冲击脉冲来诊断滚动轴承故障具有振动无法比拟的优势。 （1）比振动提前预知滚动轴承的故障，因为冲击脉冲共振放大的作用；

8、 （2）能诊断滚动轴承的故障，而且可以诊断润滑的状况；见动画。 （3）诊断齿轮箱滚动轴承故障更清晰。因为齿轮箱上齿轮的啮合振动信号很强，常常把滚动轴承的振动信号淹没掉。冲击脉冲把齿轮的啮合信号过滤掉，只保留滚动轴承的信号，分析起来更容易。,问题五 为什么设定冲击脉冲传感器共振频率为32KHz？ 冲击脉冲传感器包含黄铜棒和带通滤波器的设计，确保每个传感器都在32KHz发生共振。由于冲击脉冲包含很宽范围的频率信号，其中必然含有触发传感器振动的32KHz频率成分，这样冲击脉冲传感器在接触冲击脉冲时由于共振放大的作用，使得传感器反应很明显。,所有冲击脉冲传感器都经过一致校准，在接触冲击脉冲时，能具有完全同等的性能，即幅值和衰减时间都是一致的，且所有传感器几乎完全相同。这也振动传感器做不到的主要原因，我们都知道每个振动传感器都有自己的灵敏度，需要单独设置。 与使用标准振动传感器的振动包络技术比较，由于其技术是基于设备自身的结构共振频率，不同设备结构共振频率差异很大，所以当振动传感器接触冲击脉冲时，其性能表现特征非常不明显。 32KHz的共振频率是个最佳的折