理解连贯性

1. 定义：什么是连贯性？

连贯性 （也称为相干函数）是一种用于 振动分析 用于确定测量的质量和有效性。它是一个介于 0 和 1 之间的值，表示给定频率下的输出信号中有多少是由输入信号直接引起的。

• 连贯性 1.0 在特定频率下意味着两个信号之间存在完美的线性关系。该频率下的输出的 100% 是由输入引起的。
• 连贯性 0.5 表示在该频率下，输出信号的能量中只有 50% 与输入信号线性相关。其余 50% 则由其他因素造成，例如噪声、非线性或其他未测量的输入。
• 连贯性 0.0 意味着在该频率下两个信号之间根本没有线性关系。

相干性是使用互功率谱密度来计算的，并且需要能够同时测量两个信号的多通道分析仪。

2. 连贯性的主要用途

一致性主要用于两个关键领域：

a) 验证 频率响应函数（FRF） 测量

这是相干性最常见、最关键的用途。在进行冲击试验（或碰撞试验）测量频响函数（FRF）时，相干性图对于判断数据质量至关重要。

• 良好的测量： 对于有效的频响函数 (FRF)，在共振峰对应的频率处，相干性应该非常接近 1.0。如果相干性较高（例如 >0.95），分析师就能确信测得的响应确实是由锤击引起的，而不是由背景振动或测量噪声引起的。
• 测量不佳： 如果共振峰处的相干性显著下降，则表明测量结果不佳。这可能是由于锤击不良、环境噪声或结构响应非线性造成的。分析人员应剔除该冲击数据，然后重试。相干性在反共振（频响函数中的“谷值”）处自然会较低，这是正常现象。

b) 来源识别

相干性可以用来判断一台机器的振动是否导致了另一台机器的振动。例如，假设一台泵和一台电机共用一个底座，而你怀疑是电机导致了泵的振动：

• 程序： 放置一个 加速度计 电机上的一个加速度计（输入）和泵上的第二个加速度计（输出）。同时测量两个信号并计算相干性。
• 解释： 如果电机的相干性很高 运行速度，这有力地证明了振动是通过它们共同的结构从电机传递到泵的。如果相干性较低，则泵的振动很可能是由其自身问题（例如，泵不平衡、气蚀）引起的，而不是由电机引起的。

3. 降低连贯性的因素

有几个因素可能导致相干性值小于 1.0：

• 测量噪声： 输入或输出信号受到外部噪声的污染。
• 非线性系统： 相干性仅衡量*线性*关系。如果系统是非线性的（例如，由于松散、裂缝或流体结构相互作用），即使存在因果关系，相干性也会很低。
• 时间延迟： 输入和输出信号之间的显著时间延迟会降低相干性。
• 其他未测量的输入： 如果输出是由多个源引起的，而您只测量其中一个作为输入，则相干性会很低。

总之，相干函数是高级振动测量的重要质量控制工具，可为 FRF 数据的有效性提供信心并有助于识别振动传输路径。

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