阶次分析

在对信号进行分析时，最常采用的是fft分析，Fft分析对于稳态信号具有较好的效果。但是对于非稳态信号，便需要进行阶次分析。FFT频谱基于频率，阶次跟踪则是基于阶次。阶次描述的是基频或实际转速的整数倍。通过这种方法，用户可以将频率、发动机转速和结构关联部分对应起来。

一、方法及原理介绍

   阶次分析需要两个信号，振动信号和转速信号。这两个信号在时域上同步采样，相关计算，根据计算方法不同，阶次分析有两种主要方法，基于阶次谱的阶次跟踪分析法和基于频谱的fft分析法。

1、阶次跟踪分析法

阶次跟踪分析法主要是采用等角度采样信号，即同步采样信号，保证在信号每一周期内都保持同样的采样点数。通过等角度采样的非稳态信号在角度域是稳态信号，再对角度域稳态信号进行FFT变换则可以得到清晰的图谱，即阶次谱。

等角度采样的实现是阶次跟踪分析的主要难题，有两种方法实现等角度采样：转速脉冲触发采样和等时重采样。

转速脉冲触发采样是通过严格的转速脉冲触发采样。在要分析的发动机上固定转速盘，发动机每旋转一定角度，转速表从固定盘获取上脉冲信号，同时触发振动采样。此种方法能实现严格的同步触发，但实际操作存在困难。根据奈奎斯特定律，信号的采样频率必须是分析频率的两倍以上。假设我们要进行32阶的阶次谱，则至少需要64个以上的触发信号。对较小的转速盘进行64等份，再保证转速测量比较难实现。

等时重采样有两个采样过程。第一个过程是等时间间隔采样过程，对原始的噪声或振动信号和转速脉冲信号分两路以恒定的采样率进行等时间间隔采样，得到同步采样信号。等时采样时，采样率一般比较高。第二个过程是插值重采样过程，根据转速脉冲序列计算等角度采样发生的时刻序列，在等角度采样时刻附近的时间区间内对同步采样的原始噪声信号进行插值重采样，从而得到阶次分析所需的角度域稳态信号。通过插值法可减少转速触发，但插值不能保证严格的转速同步，对测量精度存在影响。

2、fft分析法

Fft分析法的采样过程与等时重采样的第一个过程相同，使用较高采样率同步对噪声或振动信号和转速脉冲信号进行等时间间隔采样。采样后同时对两路信号进行常规fft分析，在转速通道实时获取转速，通过此转速则可在噪声或振动通道确定基频，通过谐波分析则可获取阶次谱。此种方法避免了插值法不均匀插值带来的影响，但测量精度受转速变化率影响较大，

二、实际测量

    我公司的AWA6290型信号分析仪分别使用阶次跟踪分析法和fft分析法对阶次分析进行了研究，基于fft分析法的实际操作方便性，推荐使用fft分析法进行阶次测量。通过简单的设置便可进行专业的测量分析，可以直接得到转速—时间、阶次-时间、阶次-转速之间的曲线图，用户可选择二维或三维图谱显示频谱结果。测量数据得到客户的认可。