振动模态分析在故障诊断中的应用_课程小论

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1、振动模态分析在故障诊断中的应用XXX（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）摘要：首先介绍故障诊断、振动模态分析方法内涵以及国内外发展的现状。其次,通过引例对基于振动的模态分析在故障诊断中的应用进行了详细的介绍。最后，指出将现代技术与多种诊断方法相互融介形成的集成化智能诊断技术是振动模态分析机械故障智能诊断技术未來的重要发展趋势。关键词：故障诊断：模态分析；振动TheApplicationofModalAnalysisinFaultDiagnosisxxxx（SchoolofMechalronics

2、EngineeringandAutomation,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China）Abstract:First,thepaperintroducestheconceptoffaultdiagnosis,modalanalysisandvibrationanalysis.Secondly,itdemonstratesimportantapplicationofmodalanalysisbasedonvibrationbycitingthreesexamples・A

3、ttheend,summarizethedomaintrendthatthefutureofmodalanalysisistointegratemoderntechnologyandseveralintegratedintelligentinfaultdiagnosis.Keywords:faultdiagnosis;modalanalysis;vibration1引言1.1故障诊断定义及其发展故障诊断⑴（FD）始于（机械）设备故障诊断，其全名是状态临测与故障诊断（CMFD）o它包含两方血的内容：一是对设备的

4、运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备故障进行分析、诊断。设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟（FENMS）的推动下，主要以英国侣导的设备综合工程学为指导；美国以示勤学（Logistics）为指导；H本吸收两者特点，提出了全员牛产维修（TPM）的观点。美国B1961年开始执行阿波罗计划后，出现一系列因设备故障造成的事故，导致1967年在美国宇航局（NASA）倡导下，由美国海军研究室（ONR）主持成立了美国机械故障预防小组（MFPG）,并积极从事技术诊断开发。英国在60

5、〜70年代，以Collacott为首的英国机器保健和状态监测协会（MHMG&CMA）最先开始研究故障诊断技术。英国在糜擦磨损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面具冇领先地位。LI木的新日铁了1971年开发诊断技术，1976年达到实用化。U本诊断技术在钢铁、化工和铁路等部门处于领先地位。我国在故障诊断技术方面起步较晚，1979年才初步接触设备诊断技术。冃前我国诊断技术在化工、冶金、电力等行业应用较好。故障诊断技术经过三十年的研究与发展，己经川于E机自动驾驶、人造卫星、航天飞机、核反应堆、汽轮发电机组、大型电网系统、

6、石油化工过程和设备、飞机和船舶发动机、汽车、冶金设备、矿山设备和机床等领域。故障诊断技术自身发展过程，大致可以归纳为3个阶段［叫（1）离线的FFT分析仪阶段20世纪80年代初、屮期，通过磁带记录仪到现场记录振动信号，然后回实验室输入FFT分析仪回放，进行频谱分析，只有功率谱波形，少数配置双通道时才能看到轴心轨迹，分析方法单一，基本上只能查幅值、频率。(2)离线或在线的计算机辅助监测、诊断阶段20世纪80年代末至90年代屮期，通过计算机完成信息采集、信号分析、数据管理、甚至给出诊断结论，冇各种图谱，分析方法多样

7、，甚至更加注重幅值、频率、相位信息的全面、综合利用，同吋涌现出专家辅助诊断系统。(3)网络化监测、诊断阶段20世纪90年代末以来，充分利用企业内部局域网和Internet网络，做到资源共享、节省投资、远程诊断，所监测的参数不再局限于振动、轴位移、转速，进一步扩展到流量、压力、温度等工艺过程量，对设备运行状态的把握更加全面、准确，实现了真正意义上的专家远程诊断。有专家预言：基于人工智能的故障诊断专家系统和基于人工神经网络理论的诊断系统将是故障诊断技术进一步发展的方向。1.2模态分析定义及其发展模态分析经典定义：

8、将线性定常系统振动微分方程组中的物理朋标变换为模态他标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数⑶。模态分析方法主要分三类，分别是试验模态分析EMA、工作模态分析OMA和工作变形分析ODS。(1)试验模态分析“句(ExperimentalModalAnalysis,EMA),也称为传统模态分析或经典模态分析，是指通过输入装置对结构进行激励，在激励的同时测量结构