振动测量基础知识

1. 常用的振动测量参数

常用的振动测量参数有振幅、振动速度（振速）、振动加速度。对应单位表示为：mm、mm/s、mm/s²。

振幅是表象，定义为在波动或振动中距离平衡位置或静止位置的最大位移。振幅在数值上等于最大位移的大小。振幅是标量，单位用米或厘米表示。它描述了物体振动幅度的大小和振动的强弱。系统振动中最大动态位移，称为振幅。在下图中，位移y表示波的振幅。振动速度反映的是振动能量的大小，振动加速度则表征的是转子激振力的大小程度。

2. 位移、速度、加速度三者的区别

位移、速度、加速度都是振动测量的度量参数。就概念而言，位移的测量能够直接反映轴承/固定螺栓和其它固定件上的应力状况。例如：通过分析汽轮机上滑动轴承的位移，可以知道其轴承内轴杆的位置和摩擦情况。速度反映轴承及其它相关结构所承受的疲劳应力。而这正是导致旋转设备故障的重要原因。加速度则反映设备内部各种力的综合作用。

表达上三者均为正弦曲线，分别有90度，180度的相位差。现场应用上，对于低速设备(转速小于1000rpm)来说，位移是最好的测量方法。而那些加速度很小，其位移较大的设备，一般采用折衷的方法，即采用速度测量，对于高速度或高频设备，有时尽管位移很小，速度也适中，但其加速度却可能很高的设备采用加速度测量是非常重要的手段。

3. 现场的一般选用原则

振动位移：与频率f无关，特别适合低频振动（<10Hz））选用，一般用于低转速机械的振动评定。

振动速度：速度V=Xω，与频率f成正比，通常推荐选用，一般用于中速转动机械（或中频振动（10~1000Hz））的振动评定。

振动加速度：A=Vω=Xω²，与频率f²成正比，特别适合高频振动选用，一般用于高速转动机械（或高频振动（>1000Hz））的振动评定。

工程上对于大多数机器来说，最佳诊断参数是速度（速度的有效值），因为它是反映诊断强度的理想参数，表征的是振动的能量；所以国际上许多振动诊断标准都是采用速度有效值作为判别参数。振幅相同的设备，它的振动状态可能不同，所以引入了振速。加速度是用的峰值，表征振动中冲击力的大小。

    凡是做机械设备振动分析的人，都知道振动有位移、速度、加速度。但是啥时候用哪一个呢？为什么呢？（一些有经验的工程师可以轻松回答第一个问题，那么“为什么”这个问题你想过么？）

有的人随便选一个，有的人不知道选哪一个于是全部的都选。这其实是对基本概念不理解造成的。选择不当会造成诊断特征丢失，全部都选有时候会出现标准滥用，这都是不正确的做法。

要解答上面的问题我们还是要回归基本概念：振动的位移、速度、加速度是啥意思，分别代表什么？或者说物理含义是什么？

说起来位移、速度、加速度是啥意思，貌似很简单么。就位移就是距离咯；速度就是距离在时间维度上的微分咯，加速度就是速度在时间单位上的微分咯。但是理解基本概念不能仅此而已，有没有想过，既然一个是另一个的微分或者积分，那么其实这三个测量是可以相互换算的？既然换算就好了，为啥搞三个？

    好了，我没有背诵概念，但是我想你们懂了我要说的是啥。但是要理解这几个基本概念，还需要理解他们到底代表着啥？

    先翻翻书堆：振动的位移代表这振动时候的应力；振动的速度代表着振动时候的能量；振动的加速度代表着振动的冲击量。理解一下：一根轴振动，振动的偏移量（位移）是啥意思。一根轴，一端固定，另一端被偏移了，这个偏移量是力导致的，轴内部应力是这个里的反力。虽然这个解释科学上不严密，但是有助于理解。

相应的，我们按照这个思路去理解速度和加速度。

那么回到本文主题，实际工况中该如何选呢？

    还是先翻翻书堆：转频小于10赫兹（低速）的时候使用振动位移量，转频在10-1000赫兹（中速）的时候用振动速度量，转频大于1000赫兹（高速）的时候用振动加速度量。理解一下：理解这个概念就是要明白为什么？在低速的时候，设备在振动影响下，内部应力的极限是对设备影响最大的因素；在中速下，设备振动的能量是对设备影响最大的因素；在高速下振动的冲击对设备的影响最大。因此，我们在低速的时候关注振动的位移量；在中速的时候关注振动的速度量；在高速的时候关注振动的加速度量。

至此，本文的提问算是讲清楚了。但是：位移、速度、加速度该用什么值？为什么?