★阶次跟踪分析
阶次跟踪分析是一个通用术语，描述用于旋转或旋转速度可以随时间改变的往复机械的量动态行为分析的测量功能的集合。

不像功率谱和其他频域分析功能它们的独立变量是频率，阶次跟踪功能呈现的是针对多个可变轴运行速度对的数据。

最有用的测量是阶次谱和阶次跟踪。

阶次谱显示的是信号作为参考轴的旋转频率的谐波阶次功能的幅值。

这意味着，一个谐波或子谐波阶的组成保持在相同的分析线（在相同的水平位置），而不管该计算机的速度。

观察一个给定的阶次和RPM测量量纲对比变化的技术称为跟踪，作为被跟踪的旋转频率并用于分析。

大部分激励机器的动态力发生在多个旋转频率，因此这样的解释和诊断使阶次分析大大地简化。

阶次跟踪是简单的在单独的一个阶次对比于机器轴转速（RPM中）的测量幅值的历史。

也有其它类型的跟踪功能。

例如，你可以跟踪基于FFT的PSD谱，对比于RPM的一个固定的带宽或一个倍频程带宽；所有的这些都是跟踪功能。

★阶次分析功能实现
晶钻仪器的动态信号分析功能包括执行阶次跟踪功能。

它可以实现以下功能:
①同时测量和可选地记录两个(模拟或数字)转速表脉冲信号。

②同时测量和可选地记录1到8个模拟动态响应信号。

③处理两种转速表信号，以产生高保真度转速和时间速度信号(Tach Ch1和Tach Ch 2)，这些信号可以依次记录。

④测量恒定频率范围，也称为FFT频谱，最高可达128个通道(需要多个
Spider模块)。

测量最多128个通道的阶谱。

⑤用阶段来测量阶次跟踪到128个通道(可以包括多个阶次，包括每个通道的部分阶次)。

测量固定频带内的能量和RPM，最高可达128个频道。

晶钻针对阶次分析功能为用户提供两种便捷式仪器，手持式仪器CoCo-80X 振动分析仪与模块化Spider-80X动态信号采集与分析仪。

★阶次跟踪应用
阶次跟踪有几种不同的应用，以下给出的是一些讨论。

第一种应用，通常被称为向上运行/向下运行，是用来调查一台机器当在整个运行范围上运行的RPM 是变化时的动态响应。

这种情况，RPM范围可能非常大，从一个很小的RPM 到10,000 RPM。

这些测试是在汽车或飞机发动机运行，以及当调试全新或翻新的固定加工设备时。

测量可以是任何物理量如声音，位移，速度，加速度，转矩等。

测量分析可以是振幅或阶次的功率，一个固定频带上的能量，一个倍频程滤波器的容量等等。

这种类型的测量中最重要的结果是相对于RPM的响应的幅度。

第二应用是在机器执行其正常的任务时，监测测量机器的位移，速度，加速度，压力，电流或声音。

该仪器测量指定阶次的振幅和其相对于参考转速计的输入信号的相位。

相位计算相对于转速计输入或单独的参考输入。

这个应用是普遍用于设备诊断和平衡。

这种情况下，操作中的RPM是相对稳定的。

阶次跟踪技术对增加阶次估算精度是有用的。

阶次跟踪信号的相位对在向上运行/向下运行期间旋转机械的研究非常有用。

这是常常用“波特图”呈现，用来表达共振/激励交叉点是有用的。

波特图是从控制理论借用一个概念；它在一个不断变化的转速范围内可同时提供振幅和
相位数据(即向上运行/向下运行)。

一些的设置信息取决于转速的变化率。

向上运行或向下滑行可以采取到从几分钟到几个小时的任何地方（如用于在涡轮机的冷启动）。

★了解阶次跟踪
分辨率和范围
在固定带宽操作中，一个分析器从模拟的时间-历史记录中收集N个连续的样本，其采样率为fs。

模拟信号是预先过滤的低通抗混叠滤波器设置到期望的分析频率范围，Fspan和采样率设置为k Fspan，其中k是一个常数特定于信号分析仪。

每一个被捕获的时间历史都被转换成一个频谱。

下面的跨度和决议的结果如下:
Dt = 1/fs= 1/ k Fspan 间隔时间点(S)
Tspan = NDt 每次捕获或存储负载期间的持续时间
DF = 1/Tspan在相邻频率点之间的差异(Hz)
Fspan= NDF / k频率范围(Hz)
在阶次-标准化(阶次跟踪)分析中，频率范围和采样率必须与机器速度成比例。

这是通过测量轴转速和转速表，并推导出一个样本速率等于k乘以瞬时轴转速。

Ospan是在频谱中测量的最大轴速指令数(倍数)。

有效的抗混叠滤波器必须不断调整，以限制输入信号的带宽到轴转频率。

这导致了以下跨度和决议: DR = 1/fs= 1 / k Ospan相邻信号样本之间的轴角(旋转)
Rspan = NDR 每个内存捕捉(转数)的匝数
DO = 1/Rspan相邻命令点(命令)的差异
Ospan= NDO / k 阶次范围(阶次)
典型的阶次分析程序需要在每条最大阶次的2.56到4个样品之间。

这是相同的k倍数，将分析仪的采样率与正常的固定带宽分析中所研究的频带相关联。

精确的数值是由动态信号分析仪的设计细节决定的。

分析的概念
振动信号由ADC采样，该ADC运行于恒定的102.4 kHz采样率，并受固定频率抗混叠滤波器的保护。

这个过滤器的带宽，Fspan，是这样选择的
Fspan > RPMmax x Ospan / 60
其中RPMmax为最大机械轴转速分析，而Ospan为轴旋转最大顺序分析。

采样率，fs，被设置为一个故意高值的输入过滤器。

所产生的高度过采样的数字时间历史被传递给数字重建(放大-插值)滤波器的输入存储器。

当这个过滤器更新在输入采样率时，这个低通滤波器的输出在每轴转速的固定次数采样。

这些样本时间不是一致的。

更确切地说，每个样本都是在其前身的一个轴旋转的时候进行的。

这些固定角度的采样时间是计算从转速表信号的连续周期。

测速脉冲序列应用于精确的计时电路，该电路测量相邻脉冲之间的时间。

最近的两个周期被发送到曲线拟合和插补模块，它们计算适当的时间来采样插值滤
波器的输出。

采样时间是基于假设轴在相邻的转速表脉冲之间有一个恒定的角加速度的假设计算的。

这一实时过程接受输入(n)和输出(n)脉冲每革命的采样常数，允许使用一个或多个等间隔的转速计脉冲每轴旋转。

由此产生的数字角度-历史记录为后续FFT和平均处理。

插补过滤器引入了ADC输入与角度历史呈现之间的处理延迟。

然而，这一延迟会影响所有的通道，而且过程会实时地进行，而不会妥协。

在数据重采样后，离散傅里叶变换(DFT)算法可以将角度历史转换为有序域。

虽然许多竞争系统都采用了“两级”fft，将块大小限制为二进制数，但晶钻仪器采用了一种更灵活的算法，允许这个维度是质数的乘积(即1、2、5)，这就允许在所有域中选择“好的数字”来进行解析和跨越。

杭州锐达数字技术有限公司是美国晶钻仪器公司中国总代理，专注于振动控制、数据采集、模态分析、动态信号分析、故障诊断、综合环境测试领域，产品包括手持一体化动态信号分析仪、多通道动态数据采集系统、振动控制系统、多轴振动控制系统、三综合试验系统和远程状态监测系统，解决方案包括NVH测试、新能源电池测试、结构模态分析、故障诊断监测、机械性能测试、转子动力学测试、疲劳可靠性测试、综合环境测试。

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