了解振動分析儀
A 振動分析儀 是一種電子儀器，用於測量、儲存和顯示詳細的 振動 機器資料。它是分析師進行深入 振動診斷 —— 當您需要了解的不僅僅是 振幅多大 機器正在振動，而是 內部究竟 發生了什麼。簡單的 振動計 報告單一的整體數值，而分析儀則捕捉完整訊號並進行處理——最重要的是透過 快速傅立葉轉換 (FFT) —— 將振動分解為其組成分量頻率。
1. 定義：什麼是振動分析儀？
分析儀的定義特徵在於它能將原始訊號轉化為診斷見解。透過將時間訊號轉換為頻率 頻譜，它讓分析師能夠識別特定故障的指紋： 不平衡 在運轉速度下， 不對心 及其特徵性的 2× 分量， 軸承缺陷 在其非同步故障頻率下，以及許多其他情況。整體數值告訴您機器狀況不佳；頻譜則告訴您 為何。這種區別——從單一數值到頻率解析的圖景——正是該儀器存在的全部原因，也是區分狀態 篩選 與真正診斷的關鍵。
2. 振動分析儀提供的資料
分析儀之所以寶貴，正是因為它能以多種不同的「視圖」呈現相同的振動訊號，每個視圖回答不同的診斷問題：
- 整體振動嚴重度： 在定義的頻率帶內計算出的單一整合值，用於快速狀態檢查與趨勢分析。
- 時間波形: 時間對應的原始訊號，有助於判斷振動的形狀和穩定性，並發現如衝擊或削波等非正弦行為。
- FFT 頻譜: 頻率對應的振幅——用於查看存在哪些頻率以及能量如何在它們之間分配的主要視圖。
- 運轉速度 分量（1×）： 與轉子旋轉同步的部分，是大多數旋轉機器診斷的關鍵參考。
- 諧波 運轉速度的諧波： 整數倍數（2×、3×、…）的分量，放在一起比較以評估它們的相對貢獻。
- 轉速與相位參考： 許多診斷與動平衡校正任務都需要精確的轉速以及來自 相位 的相位參考訊號。 轉速計.
3. 振動分析儀如何將測量轉化為診斷資訊
分析儀從其感測器（最常見的是 加速規 ）接收訊號，並在軟體中進行處理：
- 訊號擷取： 它在一個或多個通道上擷取時間波形，以便直接比較同一台機器上不同測點的訊號。
- 頻率分析 (FFT)： 原始波形會透過 FFT轉換為頻譜，從而揭示離散成分及其諧波。
- 搭配轉速計的同步處理： 在提供相位參考的情況下，分析儀會提取 1× 成分，並建立與單一轉子轉動週期同步的圖表——這與某些諧波檢視的基礎相同。
- 測量設定與控制： 使用者選擇頻率範圍、擷取時間以及處理選項，例如在轉換前應用的 加窗 函數。
擷取時的設定決定了頻譜的解析能力：頻率跨度與線數共同決定了頻率解析度，因此緊密相鄰的成分（例如靠近諧波的軸承特徵頻率）只有在設定支援時才能被區分開來。 FFT 解析度計算器 會在測量前明確呈現跨度、線數與頻寬（bin width）之間的權衡。
4. 振動分析系統的組件
一套完整的系統通常包含：
- 分析儀 / 資料採集器: 接收感測器訊號並提供測量功能的硬體。
- 感測器： 通常為 加速規，不過視任務與機器類型而定，也會使用其他感測器——例如 接近感測器 用於液膜軸承上的軸直接運動測量。
- 轉速計 / 相位參考： 用於轉速測量以及所有與相位相關的函數（1×、諧波、動平衡校正、同步測量）。
- 主機軟體： 用於顯示圖表、儲存結果、比較不同時間的測量資料並產生報告的應用程式——通常安裝在個人電腦上。
測量單元與基於個人電腦的軟體之間的這種分離，正是現代 便攜式分析儀的定義所在：筆記型電腦提供螢幕、運算能力與儲存空間，因此現場硬體可以保持緊湊。
5. 範例：Balanset-1A 軟體中的振動分析功能
Balanset-1A 是一款雙通道、基於個人電腦的轉子動平衡校正與振動測量系統，已為超過 50 個國家的工程師所使用。除了動平衡校正功能外，它還透過兩種互補的工具提供振動測量與分析： 振動計模式 與 圖表模式。它是上述通用架構的一個具體、可運作的範例——雙通道測量單元將資料傳輸至 Windows 軟體。
5.1 振動計模式：數值加上波形與頻譜
在振動計模式下，軟體會顯示整體振動與 1× 振動成分（連接轉速計時會顯示相位）。同一個畫面也可以顯示波形與頻譜檢視，因此快速的數值檢查與頻率成分的初步檢視可以並列呈現。
5.2 圖表模式：四種圖表類型用於更深入的分析
當您希望對兩個通道進行圖形化分析時，會使用圖表模式。它提供四種圖表類型：
- 整體振動時間函數 ——整體振動的時間波形。
- 1× 振動圖表 與單一轉子轉動週期同步。
- 1× 振動的諧波 ——轉速的諧波成分。
- FFT 頻譜 ——頻譜檢視，波形顯示在上方。
整體振動時間函數
此圖表顯示振動隨時間的變化情況。它有助於評估穩定性，並識別測量期間的變化。
1× 振動圖表（同步檢視）
此檢視顯示單一轉子轉動週期內的 1× 振動。它與轉速計的相位標記同步，適用於需要分析與轉速相關的振動時——這是動平衡校正所依賴的振幅與相位資料的基礎。
1× 振動的諧波
此檢視顯示與轉速相關的諧波成分，協助您在單一圖表中比較各諧波的幅值。
FFT 頻譜視圖
此檢視顯示振動頻譜——用於識別頻率成分與故障特徵的主要工具——並在頻譜上方顯示波形以提供額外脈絡。該儀器測量的頻率跨度約為 5 Hz 至 1000 Hz，足以涵蓋典型工業機器的轉速及其低階諧波。
5.3 典型測量工作流程（實務視角）
典型的現場工作流程相當直覺：
- 在機器的測點安裝振動感測器。
- 安裝 轉速計 在需要相位或 1× 同步功能時，於轉子上貼上反光膠帶（相位標記）。
- 將感測器連接至 Balanset-1A 測量單元，並將測量單元連接至 Windows 筆記型電腦。
- 開啟振動計模式進行快速檢查，然後切換至圖表模式進行更深入的分析——整體波形、1× 圖表、諧波與頻譜。
- 儲存測量資料，以便進行時間趨勢比較與報告產生。
相同的工作流程也適用於 現場動平衡：分析儀首先測量不平衡響應，在安裝校正配重後重新測量以確認結果——診斷與校正由單一儀器完成。
6. 分析師的角色
即使擁有功能強大的分析儀，結果仍然取決於正確的測量設定與合理的解讀。儀器提供資料——波形、頻譜與同步圖表——但由專業人員決定這些模式對機器狀態的意義以及應採取的行動。來自安裝不良感測器的乾淨頻譜，或脫離脈絡的教科書式特徵，都會像錯誤的數值一樣產生誤導。分析儀是顯微鏡；工程師才是診斷者。
