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过程装备检测与诊断思考题答案1.故障诊断技术的基本体系？2.定期维修优缺点(p6--p7)1.机械故障诊断的特性？(p2--p4)2.开展机械故障诊断技术的社会和经济意义？(p4--p6)3.故障诊断技术的发展方向？1.过程装备故障的主要分类？2.常见的故障监测技术有哪些？(p13--p16)3.浴盆曲线的特点是什么？1常用设备故障状态的识别方法?答：（1）信息比较诊断法（2）参数变化诊断法（3）模拟实验诊断法（4）函数诊断法（5）故障树分析诊断法（6）模糊诊断法（7）神经网络诊断法。

2故障树分析法是如何定义的?答：故障树分析法简称FTA，它是以研究系统中最不希望发生的故障状态（结果）出发，按照一定的逻辑关系从总体到部件一层层地进行逐级细化，推理分析故障形成的原因，最终确定故障发生的最初基本原因、影响程度和发生概率。

3模糊诊断的具体过程是什么?答：就是对故障征兆所给的数据，组成征兆向量A的隶属函数μA(B),用经验、统计或实验数据建立故障征兆和故障原因之间的模糊关系矩阵R，然后通过模糊关系矩阵方程和逻辑运算求得故障原因B。

4试定义能量信号、功率信号、时限和频限信号?答：（1）在所讨论的区间（—∞，∞），若信号函数x（t）平方可积，则W为有限值，这种信号称为能量信号；（2）许多信号在区间（—∞，∞）内能量不是有限值，而平均功率P是不等于零的有限值，这种信号称为功率信号；（3）时域有限信号是在有限时间区间（t1,t2)内有定义，而在区间外恒等于零；频域有限信号是指信号经过傅里叶变换，在频域内占据一定带宽（f1,f2），在带宽外恒等于零。

5常见的故障监测技术答：（1）故障信号监测诊断技术（2）声信号监测诊断技术（a声音监听法，b声谱分析法，c声强法）（3）温度信号监测诊断技术（4）润滑油的分析诊断技术（5）其他无损检测诊断技术。

6专家系统故障诊断方法答：一、基于规则的诊断推理：包括正向推理、反向推理、和混合推理二、基于模型的诊断推理三、基于案例的诊断推理四、不精确推理7盆浴曲线的特点浴缸曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内，其可靠性的变化呈现一定的规律。

如果取产品的失效率作为产品的可靠性特征值，它是以使用时间为横坐标，以失效率为纵坐标的一条曲线。

因该曲线两头高，中间低，有些像浴缸，所以称为“浴缸曲线”。

浴缸曲线实践证明大多数设备的故障率是时间的函数，典型故障曲线称之为浴缸曲线，曲线的形状呈两头高，中间低，具有明显的阶段性，可划分为三个阶段：早期故障期，偶然故障期，严重故障期。

2.什么是相关函数？相关函数有什么性质？主要用途有哪些？如果所研究的随机变量x,y 是一个与时间有关的函数，即x(t)与y(t)，令两个信号之间产生时差τ，就可以研究两个信号在时差中的相关性，因此相关函数的定义为：⎰⎰∞∞-∞∞--=-=dt t x t y R dt t y t x R yx xy )()()()()()(ττττ 相关函数的性质：1、自相关函数是τ的偶函数，即)()(ττ-=x x R R2、当0=τ时，自相关函数有最大值3、周期信号的自相关函数仍是同频率的周期信号，但不保留原信号的相位信息4、两周期的互相关函数仍是同频率的周期信号，且保留了原信号的相位信息5、两个非同频率的周期信号互不相关6、随机信号的自相关函数随τ增大快速衰减。

主要用途：自相关分析的主要应用：用来检测混淆在干扰信号中的确定性周期信号成分。

互相关分析的主要应用：滞后时间确定、信号源定位、测速、测距离。

3.设一信号x(t),)cos()cos()(222111θωθω+++=t A t A t x ,求该信号的自相关函数。

自相关函数为：)sin(21)sin(21)(2211τωτωτA A R x += 4.已知信号的自相关函数)cos()(ωττA R x =，求出该信号的均方值和均方根值。

)sin(2)(θω+=t A t x 均方值⎰==∞→T T x A dt t x t T 02222)()(1lim ωϕ5.故障诊断技术应用的主要里领域？国内故障技术的应用是20世纪80年代初开始，首先由部分高等院校和位开展设备诊断技术的技术交流，理论研究和实际应用。

随后爱一些大型企业内相继建立起状态监测与故障诊断的组织机构，对关键设备配置多种检测与诊断仪器或系统，多种多样的监测仪器和诊断系统为设备故障诊断技术的开展提供了强有力的手段。

故障诊断技术在企业内的推广应用，使企业收到明显的经济效益，一些大型的流程工业，大修间隔时间大大延长，而设备的故障率却明显下降。

已有不少企业的关键设备能够达到长周期，满负荷运行。

6 .影响设备故障诊断成功率的主要因素？设备故障的类型从表现形式看主要分为结构损伤性故障和运动状态劣化性故障两大类。

结构损伤性故障主要形式有裂纹，磨损，腐蚀，变形，段裂，剥落和烧伤引起运动状态劣化性故障振动的原因有以下几点：（1）机械位置不良（2）刚性不足（3）摩擦（4）流体激振（5）非线性的谐波共振1.设备故障的成功率主要取决于哪些因素？（1）是否具有足够的有用的信息（2）具备多方面的诊断知识1.周期信号形成的幅值谱所具有的性质？1谐波性，各次谐波比为有理数，即周期信号可以用有限或无限多个频率为基频整数倍的谐波信号来表示;2离散性，即幅值是一条条离散的谱线；3.收敛性，即各次谐波分量随频率增加而衰减。

2.何谓采样定理了，为什么在进行时域分析时，对数据采样要满足采样定理？采样定理：采样频最小必须大于或等于信号中最高频率的两倍。

原因：当采样频率max 大于信号中最高频率的两倍时，即max>=，则采样之后的数字信号完整的保留了原始信号中的信息，一般取2.56~4倍的信号最大频率；进行频率分析时，为了避免混叠，所以对数据采样要满足采样定理。

3.试证明维纳—辛钦公式，即平稳随机过程的功率谱与自相关函数是一傅里叶变换偶对？P41页最上面4,设一随机信号x(t)的自功率谱密度函数为Sx(f),输入到系统Hs=1/(ts+1)中，试求系统输出y（t）的自功率谱密度函数为Sx(f),及输入输出的互功率谱函数为Sxy(f)?P40自功率谱密度的公式和P41的互功率谱密度的公式。

1.是定义能量信号，功率信号，时限和频域信号？答：（1）能量信号：简略定义是如果信号的能量是有限的，则称为有限能量信号，简称能量信号。

详细解释是设一个信号的时间函数表达为，则定义为该函数的能量。

若该函数的能量是一个有限值，则称该函数为能量有限信号。

（2）如果信号的功率是有限的，则称为功率有限信号，简称功率信号。

功率信号：平均功率大于零且有限的信号其平均功率可定义为：（3）时限：时限有限信号是在有限时间区间()21,t t内有定义，而在区间外恒等于零。

例如，矩形脉冲，三角脉冲，余弦脉冲等。

而周期信号，指数衰减过程，随机过程等，称为时域无限信号。

2.什么是相关函数？相关函数有什么性质？主要用途有哪些？（1）P34（2）相关函数下面的第一段（2）性质：性质1：平稳过程的均方值可由自相关函数得到性质2：相关函数具有对称性性质3：)0()(x x R R ≤τ（3）应用：相关函数为工程应用提供了重要信息，特别是对于在噪声背景下提取有用信息，更显示了它的实用价值。

3、故障诊断技术的主要应用领域？答：化工、石化、电力、钢铁和航空部门等。

1、旋转机械振动检测经常用到的信号处理图形有哪些？答：轴心轨迹图、转子振型曲线、轴颈中心位置图、波特图、极坐标图、三维坐标图、全息瀑布图、相位分析等。

2、由波特图可以得到有关转子系统的哪些基本特征？1.转子系统在各种转速下的振幅和相位2.转子系统的临界转速3.转子系统的阻尼大小4转子在升速和降速过程中是否还有其它部件发生共振5.对比系统在不同时段的波特图，可以判断是否存在动静摩擦或热弯曲等故障。

3.极坐标图所具有的主要优点？p47下面，和p48上面。

5.为什么要对信号进行时域分析，主要用于何处？时域信号是信号对时间的函数，因此在时间域内对其进行定量和定性的描述与分析，是一种最基本的信号分析方法，这种方法直观简便，物理概念强，易于理解。

主要用于，1，时域分解。

2，信号的时域统计。

3，时域相关分析6.短时傅里叶变换的分析过程？把信号划分为许多小的时间间隔，在每个时间间隔内，信号接近平稳，然后用傅里叶变换分析每一时间间隔内的信号，以便确定在那个时间间隔内信号的频谱，最后将这些频谱按时间的先后顺序排列起来，就形成了短时傅里叶变换的三维谱图.7.小波变换的基本思想?小波变换的基本思想是去寻找或构造一族特定都得正交函数，然后用这一族称为小波函数的特定函数去表示或逼近一个信号。

8.多分辨分析和小波分析的特点及应用价值？多分辨分析可以对信号进行有效的时频分解，但由于其尺度是按二进制变化的，所以在高频段其频率分辨率较差，而在低频段其时间分辨率较差，即对信号的频带进行指数等间隔划分；小波包能够为信号提供一种更加精细的分析方法，它将频带进行多层次划分，对多分辨分析中没有细分的高频部分进一步分解，并能够根据分析信号的特征，自适应的选择相应频带，使之与信号频谱相匹配，从而提高时频分辨率；因此小波包具有更广泛的应用价值。

1,我国的故障维修制度？预知性维修的优点？我国的故障维修长期以来学习原苏联模式，采用定期维修方式。

预知性维修的优点：1，减少突发性事故，保证设备安全和产品质量，降低设备维修费用；2，减少停机时间，降低停产损失。

3，延长检修周期，增加产品年产量。

4，采用预知性维修方式，免除过剩维修，延长了设备和零部件使用寿命。

5，减少购置设备和备品备件费用，节约维修工时，备件消耗和原材料消耗。

2，旋转机械振动监测经常用到的信号处理图形有哪些？时域分析，频域分析，波特图，极坐标图，轴心轨迹图，轴颈中心位置图，相位分析。

3，全息谱技术的主要特点及功用？全息谱技术实质上是多传感器信息融合在大机组检测和诊断中的一种体现。

它是在FFT算法基础上，通过内插技术，精确求得按各种方式采集的振动方式的幅值，频率，相位值，然后将转子截面水平和垂直方向上的振动进行合成，用不同频率分量下合成的一系列轴心轨迹（通常是椭圆）来刻画转子的振动情况。

3.1.1研究旋转机械故障诊断的目的研究旋转机械的故障机理，了解它们的故障类型和信息特征，熟悉故障诊断和处理方法，从中积累知识和经验。

3.1.2发生不平衡振动时，其主要特征为何？1、主要引起转子和轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图，转速频率成分具有突出的峰值；2、单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此在时域的波形是一个正弦波；3、转子的轴心轨迹形状基本上为一个圆或椭圆；4、转子的进动方向为同步正进动；5、除了悬臂梁转子以外，对于普通两端支撑的转子，不平衡在轴向上的振幅一般不明显；6、转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降。