传统闪频仪的测试应用判断共振

　　由于FFT技术的发展此种较花时间亦较不准确的传统技术已较不为现代精密技术所使用。

振动模式分析法

　　江苏振迪检测代理的振动分析仪在机器停机(或起动)时，利用Machine Tester 来扫描(Tracing)机器在各不同转速下所激发出来之振动讯号，据以研判机器之振动模式。

　　要测试一部机器是否发生共振，及其共振频率为何，理论上要对此机器输入一可变频率之激励讯号，当此激励讯号之频率调至与机器之自然振动频率相合时，将引发此机器的共振现象，故由机器的Response变大可知此时所调之激励讯号频率即为机器之共振频率。

　　激励讯号之产生可用一个振动激励器(shaker)装在机器上达成目的，但因激励器价昂，且对大型机器须使用更大能量者，故除设计上使用外，一般维护上之使用并不经济。

　　激励讯号有一简便的产生法，即当机器停机下来时，在各个转速背会有由机器转动产生的振动讯号，利用这些振动讯号即可用来激发机器的共振，若将停机之相角及振幅对转速的变化在图上划出来，在此图上可由相角变化180。及振幅出现峰值(peak)研判在此一转速机器是否发生共振。

　　若已由Bode Diagram上得知此机器在某一转速(f)时，将发生振，但因在此转速下，机器转动产生的激励讯号可能有好几个，无法确定共振是由何者所引发的，此时即须利用一个滤波器来扫描共振时产生的peak的频率成份，以确定引发共振之激励讯号的频率。

使用Machine Tester做振动模式分析时，可将滤波器的滤波频率设定成转速的倍数，因此可在Bode Diagram上分别划出各(转速倍数)频率的振幅大小，据以研判其共振所在位置，此种分析法又称Order Analysis，下图ｅ、ｆ为一台空压机马达之Bode Diagram说明如后。

                                                     

ｅ　相角－转速图

ｆ　振幅－转速图

　　上图曲线Ｏ代表Machine Tester 设定于Overall 时所画之Bode Diagram，１、２、３、４则表设定于Order Ratio 1/1、2/1、3/1、4/1时所画之Bode Diagram。

　　图中在33CPS及34CPS处Overall有peak出现，相角有明显的变化（因机器Damping影响，相角相差90。未能达180。）显示在此频率有共振发生，再检查 Order Ratio 2/1亦有此频率之peak，故研判此33CPS及34CPS时之共振振动係由2倍转速之讯号所激发，故知此机器有66Hz及68Hz之共振频率。

敲击激励法

　　在机器静止时，以鎚子敲击机器之机体，利用敲击时产生的冲讯号激发机器之自然振动，再利用振动分析仪，分析出其自然振动频谱。

　　如以下图示意，利用敲击激励法测得机器之共振频谱后，再与机器运转时之振动频谱比较，若后者之主振peak与前者相近(如图中机器运转时一倍转速之振动fo与自然振动第二个peak f2相近)，则此机器可能有共振的问题存在。

　　若要确定机器是否发生共振，及共振对机器振动状况的影响程度，则须再将敲击讯号频谱与运转时之振动频谱在ＦＦＴ上加以运算，以求出其相干函数之频谱。

　　相干函数频谱ｒ2(ｆ)之大小表示两频谱在频率为ｆ的讯号之相关性，

ｒ2(ｆ)=１时表两讯号完全相关，ｒ2(ｆ)＝０时表两讯号完全完全不相关。

　　如上图ｉ所示频谱之”波谷”ｒ2(ｆ0)＝0.2表示在ｆ0频率下，敲击讯号与机器运转振动讯号有0.2的相关性，亦即机器运转时产生的ｆ0频率的振动有２０％由于机器的运转造成而有８０％的振动动係由于机器本身的自然振动产生（共振引起）。

讨　论

(1)旋转机械转速以下的共振频率可由停机之Overall Mode研判出来，但在转速附近或转速以上的共振频率，则须要用到一个以上的Overall Mode才能研判出来。

(2)使用Order Analysis先决条件是机器运转时会发生转速倍数频率的振动，来做为机器共振的激发讯号，一般旋转机械运转时最常发生一倍、二倍、

   三倍的振动（不平衡、鬆动、对心等），故Order Ratio常使用1/1、2/1、3/1即已足够。

(3) Order Ratio使用的愈高(Nm/Nd愈大)，则所能扫描的共振频率范围愈大，如Order Ratio取3/1，则停机时所划出的Mode即从三倍转速的频率开 始扫描下来，亦即能看出三倍转速频率以下的各个共振频率。

(4)直接用Machine Tester划各振动Mode时，每停机一次仅能划得一个Mode的曲线，为免机器连续多次起动停止易造成机器的伤害，可使用Date Recorder录下停机的振动及转速讯号，再用Machine Tester分别划出各振动Mode图形。

(5)使用敲击激励法研判机器之共振问题，不但较振动模式分析法为迅速、简单，且不仅限于旋转机械，对结构物、管线等静态机械亦能适用，为解决机械共振问题更强而有力的工具。

 

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