用于早期故障检测的包络分析（解调）
包络分析 - 或称 解调 或高频包络--是一种信号处理技术，用于 振动分析 它能从机器运行时嘈杂的背景振动中提取出早期缺陷的微弱重复影响。它是检测滚动轴承和齿轮箱初期损坏的最有力工具。每当滚动体或齿轮齿撞击缺陷时，微观裂纹、剥落和表面缺陷都会产生低能量、高频率的应力波，而包络分析是恢复这些应力波并揭示其重复频率的方法。.
1.定义：包络分析检测什么
当滚动体滚过轴承滚道上的微小凹坑或裂纹时，不会产生平滑的正弦波，而是会产生尖锐的、类似锤子的冲击。每次撞击都很短暂，能量也很小，但它会激发自然振铃（即 "砰砰 "声）。 谐振轴承、传感器和周围结构受到高频率（通常为几千赫兹）的冲击。这些冲击以轴承几何形状和轴速控制的精确速率重复发生。包络分析将这些高频环作为一个 载体 它可以逆向恢复调制模式。其结果不仅告诉分析师 那 影响，但影响的频率有多高，因此 哪个部分 轴承损坏。.
2.为什么仅有标准 FFT 是不够的
这些初始撞击产生的能量通常太小，频率太高，在普通速度下无法看到。 光谱 由标准 快速傅里叶变换. .在常规测量中，撞击能量被埋藏在宽带噪声本底中，完全被大的低频峰值所淹没。 不平衡, 错位 和 机械松动. .换句话说，普通频谱主要是机器健康的 1× 和 2× 振动，而有关轴承故障的诊断信息则隐藏在无人注意的高频区域。. 解调 它的存在正是为了去除低频杂波，将调制故障信号从噪声中分离出来。.
3.包络分析流程
该技术可分离出高频振铃，然后测量其重复率。在实践中，它需要经过四个步骤：
- 带通滤波器 来自 加速度计 首先通过一个高通或 带通滤波器. .这样可以消除强烈的低频振动（通常为 1 kHz 或 5 kHz 以下），只保留撞击产生的高频振铃和应力波。选择频带时，应使其位于结构共振上，从而最大限度地提高灵敏度。.
- 整改： 然后对滤波后的高频信号进行整流，将其负半部分向上翻转，使其只保留振铃的幅度。这一步骤为信号的包络处理做好准备。.
- 包络（低通滤波）： A 低通滤波器 对整流信号进行处理。它将快速载波振荡平滑化，只留下缓慢变化的轮廓--“包络”--追踪振幅调制模式，即原始冲击的重复率。.
- 包络的 FFT 最后，对该包络线进行 FFT 处理 时间波形. .结果是 包络频谱 在重复撞击的频率上显示出清晰的峰值，没有了之前掩盖峰值的低频机械振动。.
4.用包络谱诊断故障
包络谱的峰值与轴承的计算结果一致 轴承故障频率. .通过将测量到的峰值与已知频率相匹配，分析人员可以准确地找出故障所在：
- BPFO （球通过频率，外圈）： 静止外滚道上有缺陷。.
- BPFI （球通过频率，内圈）： 旋转内圈上的缺陷。该峰值通常带有 边带 间距为 1× 运行速度 因为缺陷每转一圈就会进出负载区一次。.
- BSF (球旋转频率)： 轧制元件本身存在缺陷。.
- 金融时报 （基础列车班次）： 这表明固定滚动体的保持架出现了故障。.
同样的道理也适用于齿轮传动：破裂或断裂的齿轮齿每转一圈会产生一次冲击，因此包络谱会在该齿轮的运行速度处显示一个峰值，周围通常会有边带。要在测量前将轴承的孔径、滚珠数量和速度转化为精确的目标频率，分析师可以使用 轴承缺陷频率计算器; 齿轮啮合 齿轮啮合频率计算器 也有同样的作用。读取和声模式本身就是一种 轴承缺陷 疾病诊断 谐波 在包络谱中，损坏的程度越严重，其值越高。.
5.包络分析在实地的应用
包络分析是任何一个严肃的系统都必须具备的核心能力。 状态监测 计划，以及现代 便携式分析仪 它与普通频谱一起进行常规计算。在日常的现场工作中，维护团队通常会首先到达一台机器，对其进行平衡，并检查其整体健康状况。 平衡仪-1a 测量宽带振动，而 1× 振幅和相位 所需 实地平衡, 同时，在平衡工作签字之前，辅助包络通道会确认下面的轴承是否完好。首先发现轴承问题非常重要，因为对轴承已经剥落的机器进行平衡只会掩盖症状。.
6.早期检测的力量
包络分析的最大优势在于其灵敏度。它可以在轴承或齿轮故障扩大到足以在常规速度频谱中记录下来或辐射出足够的热量来显示出来之前几个月--有时甚至一年--就发现故障。 热成像. .如此长的准备时间正是 预警 其价值在于：维护工作可以有计划地进行，可以订购零部件，可以在方便的停机时间内进行维修，而不是在突然发生故障时被迫进行。在更广泛的范围内 预测性维护, 因此，解调所提供的扩展警告可以防止灾难性故障及其造成的昂贵的二次损害。.
