ISO 2041：机械振动、冲击和状态监测 - 词汇

概括

ISO 2041 是振动、冲击和状态监测整个领域的权威词汇标准。其涵盖范围远超 ISO 1940-2 等仅侧重于平衡的标准。ISO 2041 如同一部综合词典，为所有相关学科（包括测量、分析、测试和诊断）中使用的数千个术语提供了精准的定义。其目的是建立一种通用、明确的语言，确保这些相互关联领域的专业人员能够清晰地沟通。

目录（概念结构）

该标准采用大型词汇表的形式，将术语分为多个主题部分，以帮助查找和理解相关概念。主要部分包括：

1. 1.基本概念：

   本节通过定义最基本的物理概念，为整个领域奠定了基础。它正式定义了 振动 描述机械系统运动或位置的量值随时间的变化，其值交替地大于或小于某个平均值。它区别于 震惊，这是一个瞬态事件，并且 振荡，是指任何以这种方式变化的量的统称。至关重要的是，它还定义了控制任何系统振动行为的基本物理属性： 质量（惯性），抵抗加速度的性质； 刚度（弹簧），抵抗变形的特性； 减震，即系统耗散能量的属性，导致振荡衰减。 自由度 还引入了定义描述系统运动所需的独立坐标的数量。

2. 2.振动和冲击参数：

   本章定义了用于测量和描述振动运动的基本量，并为振动的关键特性提供了正式定义。 频率 定义为单位时间内发生的周期性运动的循环数（以赫兹 (Hz) 为单位）。 振幅 是振动量的最大值。该标准明确了三个主要运动参数： 位移 （物体移动的距离）， 速度 （移动速度有多快） 加速度 （速度变化率，与作用于系统的力有关）。本节还精确定义了量化信号幅度的不同方式： 峰峰值 （从最大正值到最大负值的总偏移量）， 顶峰 （从零开始的最大值） RMS（均方根），这是整体振动的最常见指标，因为它与信号的能量含量有关。

3. 3.仪器仪表与测量：

   本节重点介绍用于捕获振动信号的设备的术语。它定义了 传感器 （或传感器）是一种用于将机械量（振动）转换为电信号的装置。它定义了机械监控中最常用的传感器类型： 加速度计，这是一种测量加速度的接触式传感器，是最通用和最常见的传感器类型； 接近探头 （或涡流探头），这是一种非接触式传感器，用于测量探头与导电目标（通常是旋转轴）之间的相对位移。本节还定义了相关仪器，例如信号放大器、滤波器以及数据采集硬件和软件（分析仪)用于处理和显示信号。

4. 4.信号处理与分析：

   本章定义了用于将原始振动数据转换为诊断信息的数学技术词汇。它定义了两个主要的分析领域： 时间波形，这是振幅与时间的关系图， 光谱 （或频域图），显示幅度与频率的关系。该标准定义 光谱分析 将时间信号分解为其组成频率的过程。用于实现这一目标的数学算法是 FFT（快速傅里叶变换）。本节还定义了关键的光谱特征，例如 谐波 （基频的整数倍）和 边带 （出现在中心频率附近的频率）。此外，它还定义了数字信号处理的关键概念，例如 混叠 （采样率太低时产生的一种失真）和 窗口化 （应用数学函数来减少称为频谱泄漏的误差）。

5. 5. 系统特性（模态分析）：

   本节定义了用于描述机械结构固有动态特性的术语。它定义了 固有频率 系统在受到干扰偏离平衡位置后，如果允许其自由移动，系统将以该频率振动。当外部强迫频率与固有频率重合时，会出现 谐振 发生，定义为最大振动振幅的条件。本节还定义了实验模态分析中使用的术语，例如 模态形状 （结构在特定固有频率下挠度的特征模式）和 频率响应函数（FRF），它是表征系统输入输出关系的测量，用于识别其固有频率和阻尼特性。

6. 6.状态监测和诊断：

   本章定义了与机械维护振动分析实际应用相关的术语。它定义了 状态监测 作为一种监测机械状态参数（在本例中为振动）的过程，旨在识别预示故障发生的显著变化。在此基础上， 诊断 定义为利用监测数据识别具体故障、故障位置及其严重程度的过程。该标准还引入了更高级的概念 预测，这是预测机器未来状况及其剩余使用寿命的过程。它还提供了根据振动信号计算的关键诊断指标的定义，例如 波峰因数 和 峰度，它们是用于检测早期轴承和齿轮故障的统计指标。

关键重要性

• 跨学科交流： 它为机械工程师、可靠性专家、技术人员和学者提供了一种有效沟通的通用语言。
• 支持文件： 它是几乎所有其他 ISO 标准中与振动和状态监测相关的术语的主要参考。当其他标准使用“振动烈度”之类的术语时，其正式定义见 ISO 2041。
• 教育基金会： 对于任何学习振动分析领域的人来说，该标准代表了正确术语和定义的权威来源。

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