丁力
摘要：通常，通过数据采集器采样获得的振动信号具有多个声音，除了频率50Hz和倍频程之外，它们还包含不规则的随机破坏性信号。带宽频率干扰和高频使得产生的振动曲线有许多毛刺。为了改善振动曲线的振动，平滑是最有效的方法之一。数字滤波器在离散系统中具有很强的用途。它可以处理波形和频率信号输入，广泛用于振动信号的预处理。其信号预处理方法包括两部分，即消除项多项式趋势和平滑。前者消除项多项式流，信号偏离基线可以过滤以获得更高精度的信号；后者是在信号中发出声音，从而增强振动曲线的振动。
1.几乎所有的物理现象都可看作是信号，但这里我们特指动态振动信号。
振动信号采集与-般性模拟信号采集虽有共同之处，但存在的差异更多，因此，在采集振动信号时应注意以下几点：
（1）.振动信号采集模式取决于机组当时的工作状态，如稳态、瞬态等；
（2）.变转速运行设备的振动信号采集在有条件时应采取同步整周期采集；3.所有工作状态下振动信号采集均应符合采样定理。
2.对信号预处理具有特定要求是振动信号本身的特性所致。信号预处理的功能在-定程度上说是影响后续信号分析的重要因素。预处理方法的选择也要注意以下条件：
（1）.在涉及相位计算或显示时尽量不采用抗混滤波；
（2）.在计算频谱时采用低通抗混滤波；
（3）.在处理瞬态过程中1X矢量、2X矢量的快速处理时采用矢量滤波。
上述第3条是保证瞬态过程符合采样定理的基本条件。当获取瞬态振动信号时，单位速度的变化率高，并且当获取动态信号（通常是几个周期）时，可以通过后处理获得1X和2X矢量数据。无法获得高分辨率分析数据。由波德图，极坐标图和三维频谱图表示的单位的瞬态特征是唯一的，如果这些图的数据间距太大（分辨率太小），则无法表示小的变化。再次，您将得到大错误的分析结论。它会影响故障诊断的准确性。通常，三维谱图需要少量数据集（Δrpm分辨率），这会过多地影响图形的正确识别；但是，前两个分析图需要更高的分辨率。目前可接受的方法是为每组10个静态数据采集收集一组动态数据，这可以成功解决不同地图的数据分辨率要求的差异它可以。
影响振动信号采集精度的因素包括采集方式、采样频率、量化精度三个因素，采样方式不同，采集信号的精度不同，其中以同步整周期采集为最佳方式；采样频率受制于信号最高频率；量化精度取决于AD转换的位数一般采用12位，部分系统采用16位甚至24位。
动信号的采样过程，严格来说应包含几个方面：
一、信号适调
由于目前采用的数据采集系统是一种数字化系统，所采用的AD芯片对信号输入量程有严格限制，为了保证信号转换具有较高的信噪比，信号进入AD以前，均需进行信号适调。适调包括大信号的衰减处理和弱信号的放大处理，或者对一些直流信号进行偏置处理，使其满足A/D输入量程要求。
二、AD转换
A/D转换包括采样、量化和编码三个组成部分。
采样（抽样），是利用采样脉冲序列p（t）从模拟信号x（n△t）中抽取一系列离散样值，使之成为采样信号x（n△t）？（n=0，1，2...的过程。△t称为采样间隔，其倒数称1/Ot=fs之为采样频率。
采样频率的选择必须符合采样定理要求。
由于计算机对数据位数进行了规定，采样信号x（n△t）经舍入的方法变为只有有限个有效数字的数，这个过程称为量化。由于抽样间隔K度是固定的（对当前数据来说），当采样信号落入某一小间隔内，经舍入方法而变为有限值时，则产生量化误差。如8位二进制为28=256，即量化增量为所测信号最大电压幅值的1/256。
编码是把采样数据转变为计算机能识别的数字格式。
三、采样定理
采样定理解决的问题是确定合理的采样间隔△t以及合理的采样长度T，保障采样所得的数字信号能真实地代表原来的连续信号x（t）。衡量采样速度高低的指标称为采样频率f%。一般来说，采样频率f越高，采样点越密，所获得的数字信号越逼近原信号。为了兼顾计算机存储量和计算工作量，一般保证信号不丢失或歪曲原信号信息就可以满足实际需要了。这个基本要求就是所谓的采样定理，是由Shannon提出的，也称为Shannon采样定理。
Shannon采样定理规定了带限信号不丢失信息的最低采样频率为f≥2fm或@.≥2om式中fm为原信号中最高频率成分的频率。
V采集的数据量大小N为N=T/At
因此，当采样长度一定时，采样频率越高，采集的数据量就越大。
使用采样频率时有几个问题需要注意。一，正确估计原信号中最高频率成分的频率，对于采用电涡流传感器测振的系统来说，一般确定为最高分析频率为12.5X，采样模式为同步整周期采集，若选择频谱分辨率为400线，需采集1024点数据，若每周期采集32点，采样长度为32周期。二，同样的数据量可以通过改变每周期采样点数提高基频分辨率，这对于识别次同步振动信号是必要的，但降低了最高分析频率，如何确定视具体情况而定。
四、采样定理解析
采样定理实际上涉及了3个主要条件，当确定其中2个条件后，第3个条件自动形成。这3个条件是进行正确数据采集的基础，必须理解深刻。
五、算法在工程实例中的应用
上述振动加速度信号数据的处理方法在我所液压实验台振动测试中取得了成功，在液压实验台的振动轴上布置了传感器，进行实验测得的振动加速度信号经过去直流、积分并去趋势项后所得波形和原波形的对比图如图5、图6所示，其中图5为经过一次积分后的速度信号，从图5中可以看出积分所得的信号与实际信号吻合度比较好，图6为经过二次积分后的位移信号，由于经过了2次积分误差的积累，导致了误差扩大。
结束语
综上所述，所用的加速度信号处理方法存在一定的误差，数据处理的重点是在积分之前对干扰信号进行去直流、消噪、滤波和去除趋势项的处理。最后使得参数达到最佳的信号效果，通过实验证明是比较实用的处理方法。
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