【精品课件】故障诊断基础
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基本故障诊断方法PPT课件
2021/5/18
中国工业技术培训中心2011技术培训
12
第12页/共55页
动力滑台工况特点及对液压系统的要求
1）动力滑合的液压系统，可以根据不同的加工要求，在电气和机械装置的配合 下，实现如图所示的各种工作循环。 2）能在变负载或断续负载的条件下工作，保证动力滑台的进给速度，特别是最 小进给速度稳定。
• ③参阅有关书刊及资料，找出评判液压装置特征的评判依据，然后，对其予以判读。
• ④根据有关书刊及设备使用说明书，探讨失效机理及相关的分析测试方法。
2021/5/18
中国工业技术培训中心2011技术培训
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分析法实例： 组合机床的动力滑台液压系统故障分析
• 动力滑台的台面尺寸为0.45m×0.8m，进给速度范围为0.006～ 0.66m/min，最大快进速度为7.3m/min，最大进给推力为45kN，液压系 统最高工作压力为6.3MPa。
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故障分析
2021/5/1822
三江集团技术培训中心2011技术培训
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故障4：滑台只有二次工进无一次工进
2021/5/1823
三江集团技术培训中心2011技术培训
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故障分析
2021/5/1824
三江集团技术培训中心2011技术培训
2021/5/1831
三江集团技术培训中心2011技术培训
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故障分析
2021/5/1832
三江集团技术培训中心2011技术培训
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故障诊断课程课件
声发射诊断技术是利用声学测量仪器，采集设备运行时产生的声音信号，通过分析声音信号的特征， 了解设备的运行状态和故障类型。该技术广泛应用于各种机械设备的故障诊断，如齿轮箱、轴承、管 道等。
温度检测诊断技术
总结词
通过监测设备运行时的温度变化，分析温度信号的特征，判断设备的运行状态和故障类 型。
详细描述
本课程涵盖了机械振动分析、声发射技术、油液分析、红外 热成像等多种故障诊断技术，通过理论讲解、案例分析和实 验操作，使学生全面了解和掌握故障诊断的基本原理和方法 。
课程目标
掌握各种故障诊断技术的基本 原理和方法；
了解常见机械设备的故障模式 和原因；
能够运用所学知识解决实际故 障诊断问题；
培养学生的实践能力和创新思 维，提高其综合素质。
仪表仪器诊断法
使用各种检测仪器和工具，对设 备的各项参数进行测量和检测， 以判断设备的状态。
智能诊断法
利用计算机技术、传感器技术和 信号处理技术等手段，对设备进 行自动检测和诊断。
故障诊断流程
确定故障症状
通过感官诊断法或仪表仪器诊 断法，确定设备是否存在故障 症状。
制定维修方案
根据故障分析结果，制定相应 的维修方案，包括维修内容、 维修方法和维修步骤等。
建立远程诊断中心，对接收到的数据进行处理和分析，提 供故障诊断服务。
复合故障诊断技术
多源信息融合
综合利用多种传感器信息、运行数据和专家经验，进行 多源信息融合，提高故障诊断的准确性和可靠性。
跨学科融合
结合机械、电子、控制等多个学科知识，进行跨学科的 故障诊断研究，拓展故障诊断技术的应用范围。
06
02
培养了学生分析问题和解决问题 的能力，为今后工作奠定基础。
温度检测诊断技术
总结词
通过监测设备运行时的温度变化，分析温度信号的特征，判断设备的运行状态和故障类 型。
详细描述
本课程涵盖了机械振动分析、声发射技术、油液分析、红外 热成像等多种故障诊断技术，通过理论讲解、案例分析和实 验操作，使学生全面了解和掌握故障诊断的基本原理和方法 。
课程目标
掌握各种故障诊断技术的基本 原理和方法；
了解常见机械设备的故障模式 和原因；
能够运用所学知识解决实际故 障诊断问题；
培养学生的实践能力和创新思 维，提高其综合素质。
仪表仪器诊断法
使用各种检测仪器和工具，对设 备的各项参数进行测量和检测， 以判断设备的状态。
智能诊断法
利用计算机技术、传感器技术和 信号处理技术等手段，对设备进 行自动检测和诊断。
故障诊断流程
确定故障症状
通过感官诊断法或仪表仪器诊 断法，确定设备是否存在故障 症状。
制定维修方案
根据故障分析结果，制定相应 的维修方案，包括维修内容、 维修方法和维修步骤等。
建立远程诊断中心，对接收到的数据进行处理和分析，提 供故障诊断服务。
复合故障诊断技术
多源信息融合
综合利用多种传感器信息、运行数据和专家经验，进行 多源信息融合，提高故障诊断的准确性和可靠性。
跨学科融合
结合机械、电子、控制等多个学科知识，进行跨学科的 故障诊断研究，拓展故障诊断技术的应用范围。
06
02
培养了学生分析问题和解决问题 的能力，为今后工作奠定基础。
汽车故障诊断基础 ppt课件
三、汽车故障诊断方法
2.利用断
3.利用简
直观人工诊断
单仪表诊断
6.故障征兆模
4.利用专用诊
拟诊断
断仪器
5.
诊断
换件法诊断
7.利用故障树 诊断
课题二 汽车故障分类与诊断方法
三、汽车故障诊断方法
1）问 2）看
3）听 4）摸 5）闻
6）试 7）替 8）测
9）诊
课题二
三、汽车故障诊断方法
课题四 汽车故障诊断的注意事项
（1）
诊断、测试及排除故障时要在绝对安全的条件下进行，使用专 用诊断仪器时不应一个人操作。
（2） 卸。 进行汽车故障诊断时，应尽量避免拆卸零件，禁止随意大拆大
诊断故障前要先搞清故障部位的工作原理及结构类型，做到心
（3） 中有数。
故障的判断要有充分的依据，不要乱拆、乱接、乱试，胡拆乱
课题三 汽车故障诊断的基本程序
六、测试确认
1.检测
2.确认
课题三 汽车故障诊断的基本程序
七、修复验证
1.修复方法的确
定
2. 修复后的验证
课题三 汽车故障诊断的基本程序
八、故障总结
对故障点的最终故障原因 进行分析，找到其产生的内部原 因和外部原因，彻底消除故障 发生的根本原因，杜绝故障再 次发生的可能性，这就是汽车 故障诊断基本流程最后一个环节 的重要内容。
洗车 结算 出厂
课题三 汽车故障诊断的基本程序
一、问诊
1）车主及汽车的基 本情况
5）故障发生的间隔 时间
2）故障发生状况
6）故障发生时的环 境
3）发动机（汽车） 工况
7）故障灯指示状态
4）故障发生时的指 示值
8）维修养护情况
2.利用断
3.利用简
直观人工诊断
单仪表诊断
6.故障征兆模
4.利用专用诊
拟诊断
断仪器
5.
诊断
换件法诊断
7.利用故障树 诊断
课题二 汽车故障分类与诊断方法
三、汽车故障诊断方法
1）问 2）看
3）听 4）摸 5）闻
6）试 7）替 8）测
9）诊
课题二
三、汽车故障诊断方法
课题四 汽车故障诊断的注意事项
（1）
诊断、测试及排除故障时要在绝对安全的条件下进行，使用专 用诊断仪器时不应一个人操作。
（2） 卸。 进行汽车故障诊断时，应尽量避免拆卸零件，禁止随意大拆大
诊断故障前要先搞清故障部位的工作原理及结构类型，做到心
（3） 中有数。
故障的判断要有充分的依据，不要乱拆、乱接、乱试，胡拆乱
课题三 汽车故障诊断的基本程序
六、测试确认
1.检测
2.确认
课题三 汽车故障诊断的基本程序
七、修复验证
1.修复方法的确
定
2. 修复后的验证
课题三 汽车故障诊断的基本程序
八、故障总结
对故障点的最终故障原因 进行分析，找到其产生的内部原 因和外部原因，彻底消除故障 发生的根本原因，杜绝故障再 次发生的可能性，这就是汽车 故障诊断基本流程最后一个环节 的重要内容。
洗车 结算 出厂
课题三 汽车故障诊断的基本程序
一、问诊
1）车主及汽车的基 本情况
5）故障发生的间隔 时间
2）故障发生状况
6）故障发生时的环 境
3）发动机（汽车） 工况
7）故障灯指示状态
4）故障发生时的指 示值
8）维修养护情况
智能制造装备设计与故障诊断课件第6章-故障诊断技术基础
• 3）实用性(或可实现性)。故障特征参量应便于检测，如果某个 物理参量虽对某种故障足够灵敏，但这个参量不易获得(经济、 技术方面的考虑)，那么这个物理参量也不便用作故障特征参量。 如齿面温度。
6.1.1 信号分析及处理的概念
• （2）故障特征参量的选定方法 • 一般通过理论分析和实验的方法进行故障特征量的选择。原因是： • 1）故障的复杂性及多因多果性。 • 2）故障类型不同，其故障特征不同，其故障特征参量也不同。 • 3）即使是同一种故障类型，当其环境条件(包括故障主体)发生
6.1.2 信号的采集
• （2）信号滤波
• 一般来说，采集到的信号往往含有很多的干扰信号，比如噪音等。 这部分干扰信号是后续的诊断不需要提取的，因此需要在前期对 这些干扰信号进行消除，而最常用的消除这类干扰信号的方法就 是滤波。滤波的目的是对信号进行不同的频域加窗处理，通过合 理的选择滤波器的类型及参数，以保留和提取对故障诊断有用的 信号。滤波器有多种类型，一般可分为低通、高通、带通和带阻 四类，需根据需求合理选用。
• 1. 信号的幅值域分析
• 幅值分析的目的，是通过对信号某幅值参数的提取，去诊断机器 的运转情况。常见的幅值参数有幅值的最大值和最小值、平均幅 值和幅值的波动程度、信号的平均能量及波形幅值的概率分布。
6.1.3 信号的处理
• （2）随机信号的幅值概率密度函数
• 如图6-11为一随机信号，横坐标是监测时间，纵坐标是信号的幅 值。虽然该信号为随机信号，但并不代表其幅值无规律可寻。研 究发现，对同一过程进行多次监测，随机信号中任一幅值出现的 概率趋向于一个确定的数值，下面介绍该概率的概念及计算。
6.1.2 信号的采集
• （3）信号放大
• 信号放大的目的是为了满足A/D转换的要求。一般A/D转换要求 输入±5V范围内的电压信号，过小的模拟电压不能保证转换的精 度，而过大的模拟电压会被截波，因此在经过A/D转换前，需将 信号放大到该范围内。
6.1.1 信号分析及处理的概念
• （2）故障特征参量的选定方法 • 一般通过理论分析和实验的方法进行故障特征量的选择。原因是： • 1）故障的复杂性及多因多果性。 • 2）故障类型不同，其故障特征不同，其故障特征参量也不同。 • 3）即使是同一种故障类型，当其环境条件(包括故障主体)发生
6.1.2 信号的采集
• （2）信号滤波
• 一般来说，采集到的信号往往含有很多的干扰信号，比如噪音等。 这部分干扰信号是后续的诊断不需要提取的，因此需要在前期对 这些干扰信号进行消除，而最常用的消除这类干扰信号的方法就 是滤波。滤波的目的是对信号进行不同的频域加窗处理，通过合 理的选择滤波器的类型及参数，以保留和提取对故障诊断有用的 信号。滤波器有多种类型，一般可分为低通、高通、带通和带阻 四类，需根据需求合理选用。
• 1. 信号的幅值域分析
• 幅值分析的目的，是通过对信号某幅值参数的提取，去诊断机器 的运转情况。常见的幅值参数有幅值的最大值和最小值、平均幅 值和幅值的波动程度、信号的平均能量及波形幅值的概率分布。
6.1.3 信号的处理
• （2）随机信号的幅值概率密度函数
• 如图6-11为一随机信号，横坐标是监测时间，纵坐标是信号的幅 值。虽然该信号为随机信号，但并不代表其幅值无规律可寻。研 究发现，对同一过程进行多次监测，随机信号中任一幅值出现的 概率趋向于一个确定的数值，下面介绍该概率的概念及计算。
6.1.2 信号的采集
• （3）信号放大
• 信号放大的目的是为了满足A/D转换的要求。一般A/D转换要求 输入±5V范围内的电压信号，过小的模拟电压不能保证转换的精 度，而过大的模拟电压会被截波，因此在经过A/D转换前，需将 信号放大到该范围内。
故障分析基础PPT课件
一、 疲劳断裂的基本类型
1．按产生原因分：
机械疲劳：按加载方式可细分为拉压疲劳、弯曲疲 劳、扭转疲劳 热疲劳：温度反复变化引起热应力反复变化，产生 热疲劳。 腐蚀疲劳：在循环应力和腐蚀介质共同作用下产生 的失效。
2．按疲劳寿命分： 高周疲劳：应力较低，应力循环周次很多(>107次) 低周疲劳：应力较高(接近或高于材料的屈服强 度)，应力循环周次较少(102一103次) 在不特别指明的情况下，都是指高周疲劳。
S-N曲线
二、 疲劳断口的宏观形貌特征
宏观断口无明显变形，表现为脆性断口。 疲劳断口一般有三个区：疲劳源区、疲劳扩展区和瞬 断区。
1）疲劳源：
一般在材料有缺陷的地方。 疲劳源可能有多个。经反复挤压摩擦而比较光亮。
2) 裂纹扩展区：
是疲劳裂纹亚临界扩展部分，其典型特征是贝壳花 样(贝纹线、疲劳线)。
其它因素的影响：温度、腐蚀性、荷载频率等因素均对疲劳 强度有影响。其影响程度可通过疲劳试验用相应的影响系数 表示。
2.1.5 环境致断
一、 应力腐蚀断裂 应力腐蚀断裂是合金材料在持久拉应力和特定
的腐蚀环境共同作用下所导致的脆性断裂，断裂前 没有预兆，不易预防，危害性极大。
1．应力腐蚀断裂的特点和影响因素
疲劳裂纹的扩展规律： Paris公式：
3）瞬时断裂区：
疲劳裂纹快速扩展直至断裂的区域。断口粗 糙。靠近中心为平面应变状态的平断口，边缘区为 剪切唇。
三、 疲劳断口的微观形貌特征
疲劳裂纹扩展可分为两个阶段： 第一阶段是由疲劳源开始，与主应力成45°方向扩展，扩展速 度很慢，扩展量很小。第一阶段裂纹逐渐改变方向，转到与主 应力相垂直的方向，进入第二阶段。在此阶段，裂纹扩展是穿 晶的，按解理断裂方式扩展，扩展速度较快，其微观特征是疲 劳条带(疲劳辉纹)。
二节故障诊断PPT课件
01
02
03
深度学习
利用神经网络模型，对设 备运行数据进行分析，预 测设备故障发生的可能性 。
机器视觉
通过图像识别技术，对设 备外观和运行状态进行监 测，实现故障预警和定位 。
自然语言处理
利用自然语言处理技术， 对设备运行日志和异常声 音进行解析，提取故障特 征信息。
云计算在故障诊断中的应用
云存储
详细描述
电子设备故障诊断技术能够快速定位 故障部位，提高维修效率，对于保障 电子设备的可靠性和稳定性具有重要 意义。
化工设备故障诊断
总结词
化工设备故障诊断主要针对化工生产 过程中的各种设备，如反应器、压缩 机、管道等，通过监测其运行参数， 判断设备的状态。
详细描述
由于化工设备的工作环境恶劣，故障 风险较高，因此，化工设备故障诊断 技术对于保障化工生产的安全和稳定 具有重要意义。
将设备运行数据存储在云 端，方便数据分析和远程 监控。
云计算
利用云计算资源，进行大 规模数据处理和模型训练 ，提高故障诊断的准确性 和效率。
云服务
提供故障诊断服务，支持 远程在线诊断和实时监测 ，降低维护成本。
大数据在故障诊断中的应用
数据挖掘
从海量数据中挖掘出有价值的信 息，为故障诊断提供支持。
数据可视化
。
贝叶斯决策
利用贝叶斯定理和条件概率， 计算设备的故障概率和状态转 移概率。
假设检验
通过假设检验方法，判断设备 的状态是否正常或存在故障。
决策优化
根据统计推断结果，优化设备 的维护和检修策略。
03
故障诊断的主要方法
基于数学模型的方法
总结词
通过建立系统的数学模型，利用模型参数和状态的变化来检 测故障。
故障诊断PPT文稿
第三节 机械设备运行状态测量—宽 带测量
开始时，专家们已经知道振动能量的大小是危害机器的主 要因素，而表示这个能量大小的应是宽频带内的振动速度 有效值。但是在20年前，当时的测量技术不能满足振动理 论提出的要求，六十年代的诊断标准大多为振幅（位移） 标准，典型代表是1968年国际电工委员会（IEC）对转速 不同的汽轮机、电机等所作的诊断标准。如下表：
第三节 机械设备运行状态测量—宽带测量
第三节 机械设备运行状态测量—宽带测量
需要指出的是，振动测量是在机器部件表面进行， 因此，测量值还取决于测量处的机械导纳（机械 阻抗的倒数）。因此，选取正确的测点位置是十 分重要的，不正确的位置往往导致错误的判断结 果。另外，此标准在实际应用中不必生硬搬套， 可根据设备实际情况和经验参考此标准建立自己 的企业标准。 为了克服测点机械导纳的影响，可靠的办法是通 过集中相对变化取得状态信息，即用确定的参考 “基线”或级值和允许系统的一定的变化来获得。
第四节 旋转机械故障类型及其振动特征
下图是一台齿数为11的齿轮泵，转速为900r／min（15Hz）， 啮合频率为165Hz。从图中可看出，出现多个啮合频率的高 次谐波，并伴有以工频为带宽的边带。检修发现齿面已点蚀， 并存在偏心。
第四节 旋转机械故障类型及其振动特征
以上分析比较了4种常见故障的频谱特征， 简单的总结归纳了识读谱图的方法。但设 备是一个有机的整体，同一故障往往有不 同的表现形式，而一种故障现象又常是几 种故障共同作用的结果。因此，只有对多 种因素综合考虑才能有效地提高故障诊断 的准确率。
上图是一台电机 地脚螺栓诊断的 谱图。但更换地 脚螺栓后，谱图 上除工频处有一 峰值，其它峰值 均已减小（下图）
第四节 旋转机械故障类型及其振动特征
《故障诊断》PPT课件
图5.精3选-3课件ppt
9
四.换向阀换向失灵
如图5.3-4所示回路，定量泵输出的压力油由二个换向阀分 别向二个缸供油，缸有时同时工作，有时一个缸工作，这 时往往出现换向阀换向失灵的现象。这是因为只有一个缸 动作时，通过换向阀的流量大大超过了允许容量，电磁铁 推不动换向阀，造成换向失灵。
此外还有电磁阀本身问题或污染严重导致阀芯卡死 等原因。
三.执行机构不能低速运动 1. 节流阀的节流口堵塞，导致无流量或小流量不稳定。 2. 调速阀中定差减压阀的弹簧过软，使节流阀前后压差低于 0.2-0.3Ｍｐａ，导致 通过调速阀的流量不稳定。 3. 调速阀中减压阀卡死，造成节流阀前后压差随外负载 而变。特别是负载较小时， 导致低速达不到要求。 四.调速阀调速出现前冲现象
5
图5.2-5
五.其它如滑阀开口量过小，流量精阀选故课件障p等pt 。
6
5.3 方向控制回路的故障分析
方向控制回路的主要故障有以下几方面：
一.柱塞缸下降不能准确控制
如图5.3-1所示回路,电液换向阀为O型，液压缸为大型枉塞缸，柱塞缸下降停 止由液控单向阀控制。当电液换向阀中位时，液控单向阀应立即关闭，柱塞缸下 降应立即停止。但实际上 柱塞缸下降一段距离后才能停止。主要原因是电液换 向阀为O型，切换中位时液控单向阀未能关闭，若将电液换向阀换为Ｙ型，切换 中位时，控制油路接通，其压力立即降至零，液控单向阀立即关闭，柱塞缸下降 立即停止。
如图5.2-1所示的回路，是采用节流阀进油节流调速，其速度是随外负载而变化的，因 而造成液压缸速度不稳定。
精选课件ppt
1
图5.2-1
2. 流量控制阀前后压差过小引起速度不稳定。 1) 节流阀前后压差过小
节流阀前后压差一般要达0.2-0.3Ｍｐａ,在此压差下调节通流面积才能使流量稳 定。如图5.2-2所示回路，由于节流阀前后压差小于 0.2-0.3 Ｍｐａ ，引起速度 不稳定。
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调制波：调制中的控制信号(低频信号) 载波：载送低频信号的高频信号(正、余弦或方波) 已调制波：经调制所得的高频信号(调幅波、调频 波和调相波) 解调：从调制波中恢复出原有低频调制信号的过程
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调
2 种类
x(t)
调制信号
0
t
载波信号
z t A2 c π fo t s
§2.2.2信号调理-问题3：滤波目的
滤波器是一种选频装置，可以使信 号中特定频率成分通过，而极大地衰减 其它频率成分。
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类 根据滤波器的选频作用分
低通
高通
带通
带阻
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类 理想滤波器
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类
实际滤波器
信号与检测系统
un 噪声 0 fn t
检测系统
被测设备 被测量
传感器
放大器
低通滤波器
x
0
fx
u / mV
10
t0
fx 和 fn
u /V
1
t0
信号
fx 和 fn
u /V
1
t0
t
fx
§2.1故障诊断基础-信号定义
信号的定义：物理角度，数学角度，工程角度。
信号就是承载某种或某些信息的物理量的变化历程。
信号就是函数，就是某一变量随时间或频率或其他变 量而变化的函数。
机电设备故障诊断
第二章 故障诊断基础
本章内容：
信号与检测系统 信号预处理/信号调理
信号放大 信号滤波 信号的调制与解调
信号的数字化处理
设备诊断：即“设备医生”
用一定的仪器、手段 定性、定量描述设备状态 分析故障发生原因 并根据运行状态的变化预测故障的发展 最终实现对故障的控制
故障诊断基础—信号与检测系统
信号表现为一组数据或波形，这组数据通常是由某一 检测仪器，如传感器，从某一物理系统上检测得到的， 以数据的形式记录在纸上，或存储在某种磁性介质上， 或以波形形式显示在仪器的显示屏上。
§2.1故障诊断基础-信号定义
如心电图，就是利用仪器从人体上获得的心脏跳 动的数据，通常显示在仪器上供医生诊断之用， 或记录在纸上作为病人病例记录。
A( f )
…
……
0 100 200 400 600 800 1000 频率f (Hz)
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类 2) 恒带宽比带通滤波器 中心频率为上下截止频率的几何平均值。
f0 fc1 fc2
带宽与中心频率的比值称相对宽度。 b B f0 b 1 Q
A( f )
…
……
0 100 200 400 600 800 1000 频率f (Hz)
§2.1故障诊断基础-信号定义
再比如飞机上的黑匣子，就是将各种传感器采集 下来的有关飞机飞行状态、发动机工作状态等数 据记录下来，以备将来分析事故之用。
§2.1故障诊断基础-信号定义 信号的定义：物理角度，数学角度，工程角度。
信号 信息
分析 处理
信号有哪些表现形式？ 通常表现为随时间变化的物理 量，如：声、光、电、力等等。 噪声的定义：噪声也是一种 信号，任何干扰对信号的感 知和解释的现象称为噪声。
§2.2.2信号调理-问题4：滤波实现
在测试系统中，常用RC滤波器。因为这一领域中 信号频率相对来说不高。而RC滤波器电路简单，抗干 扰强，有较好的低频性能，并且选用标准阻容元件。
1) 一阶RC低通滤波器
R
A( f )
11
ex
C ey
2
( f )
0
1 2
f
45
0
1
2
90 f
§2.2.2信号调理-问题4：滤波实现
还有什么内容？
§2.2.1信号调理-问题1：放大目的
信号放大的目的：
(1) 标准电压信号：1 ～ 5V (2) 标准电流信号：4～20mA (3) 其它标准电压电流信号 (4) 方便对被测信号的后续变换、处理、
记录、分析
§2.2.1信号调理-问题2：放大类型
放大电路类型和主要用途
• 比例放大器：通用型，包括直流放大和交流放大 • 电桥放大器：阻抗式传感器 • 差动放大器：电势式、电位式传感器 • 高输入阻抗放大器：电位、电势、电荷式 • 电荷放大器：电荷式传感器 • 仪表放大器：电位差、电势差 • 隔离放大电路：噪声隔离、光电、磁电、电感
-1
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调 先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去， 然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输 出信号中取出放大了的缓变信号。
例：交流电桥
R1
R4
~ Vin
V
R2
R3
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调
基本概念：
调制：利用某种信号来控制或改变另一信号(高频 的正、余弦或方波)的某个参数(幅值、频率或相位)的 过程。可分为：调幅、调频和调.2信号调理-问题4：滤波分类 恒带宽、恒带宽比滤波器
实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际滤 波器中心频率与带宽之问的数值关系，可以分为两种。
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类 1) 恒带宽带通滤波器 中心频率为上下截止频率的算术平均值。
f0 (fc1fc2) 2
z(t)
0
t
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调
A0
2 A0
d
QW0 /B B
0
f c1
fc2
f
1) 截止频率 f c ：0.707A0 所对应的频率。
2) 纹波幅度 d ：绕幅频特性均值 A0 波动值
3) 带宽 B和品质因数 Q ：上下两截止频率间的范围
称为带宽。中心频率和带宽之比称为品质因数 。
4)倍频程选择性W 20lgA(fc1 2)或 20lgA(2fc2)
R
A( f )
11
ex
C ey
2
1
( f )
0
2
f
45
0
1
90 f
2
RCdey dt
ey
ex
Af Hf 1 12 f 2
Hf 1
j2 f1
f arctg2 f
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调
1 目的
解决微弱缓变信号的放大以及信号的传 输问题。
1
1
0
0
-1
-1
1
1
0
0
-1
-1
1
0
噪声 干扰
图象 恢复
§2.2故障诊断基础-信号调理
un 噪声 0 fn t
检测系统
被测设备 被测量
物理量
传感器
放大器
低通滤波器
模拟
电量
A/D 数字
模拟信号
信号预 处理
A/D
数字信号
§2.2故障诊断基础-信号调理
问题1：为什么要进行信号的放大？目的？ 问题2：信号的放大有哪几种形式？ 问题3：为什么要进行信号的滤波？ 问题4：滤波分几种类型？ 问题5：除了放大和滤波，基本的信号调理
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调
2 种类
x(t)
调制信号
0
t
载波信号
z t A2 c π fo t s
§2.2.2信号调理-问题3：滤波目的
滤波器是一种选频装置，可以使信 号中特定频率成分通过，而极大地衰减 其它频率成分。
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类 根据滤波器的选频作用分
低通
高通
带通
带阻
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类 理想滤波器
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类
实际滤波器
信号与检测系统
un 噪声 0 fn t
检测系统
被测设备 被测量
传感器
放大器
低通滤波器
x
0
fx
u / mV
10
t0
fx 和 fn
u /V
1
t0
信号
fx 和 fn
u /V
1
t0
t
fx
§2.1故障诊断基础-信号定义
信号的定义：物理角度，数学角度，工程角度。
信号就是承载某种或某些信息的物理量的变化历程。
信号就是函数，就是某一变量随时间或频率或其他变 量而变化的函数。
机电设备故障诊断
第二章 故障诊断基础
本章内容：
信号与检测系统 信号预处理/信号调理
信号放大 信号滤波 信号的调制与解调
信号的数字化处理
设备诊断：即“设备医生”
用一定的仪器、手段 定性、定量描述设备状态 分析故障发生原因 并根据运行状态的变化预测故障的发展 最终实现对故障的控制
故障诊断基础—信号与检测系统
信号表现为一组数据或波形，这组数据通常是由某一 检测仪器，如传感器，从某一物理系统上检测得到的， 以数据的形式记录在纸上，或存储在某种磁性介质上， 或以波形形式显示在仪器的显示屏上。
§2.1故障诊断基础-信号定义
如心电图，就是利用仪器从人体上获得的心脏跳 动的数据，通常显示在仪器上供医生诊断之用， 或记录在纸上作为病人病例记录。
A( f )
…
……
0 100 200 400 600 800 1000 频率f (Hz)
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类 2) 恒带宽比带通滤波器 中心频率为上下截止频率的几何平均值。
f0 fc1 fc2
带宽与中心频率的比值称相对宽度。 b B f0 b 1 Q
A( f )
…
……
0 100 200 400 600 800 1000 频率f (Hz)
§2.1故障诊断基础-信号定义
再比如飞机上的黑匣子，就是将各种传感器采集 下来的有关飞机飞行状态、发动机工作状态等数 据记录下来，以备将来分析事故之用。
§2.1故障诊断基础-信号定义 信号的定义：物理角度，数学角度，工程角度。
信号 信息
分析 处理
信号有哪些表现形式？ 通常表现为随时间变化的物理 量，如：声、光、电、力等等。 噪声的定义：噪声也是一种 信号，任何干扰对信号的感 知和解释的现象称为噪声。
§2.2.2信号调理-问题4：滤波实现
在测试系统中，常用RC滤波器。因为这一领域中 信号频率相对来说不高。而RC滤波器电路简单，抗干 扰强，有较好的低频性能，并且选用标准阻容元件。
1) 一阶RC低通滤波器
R
A( f )
11
ex
C ey
2
( f )
0
1 2
f
45
0
1
2
90 f
§2.2.2信号调理-问题4：滤波实现
还有什么内容？
§2.2.1信号调理-问题1：放大目的
信号放大的目的：
(1) 标准电压信号：1 ～ 5V (2) 标准电流信号：4～20mA (3) 其它标准电压电流信号 (4) 方便对被测信号的后续变换、处理、
记录、分析
§2.2.1信号调理-问题2：放大类型
放大电路类型和主要用途
• 比例放大器：通用型，包括直流放大和交流放大 • 电桥放大器：阻抗式传感器 • 差动放大器：电势式、电位式传感器 • 高输入阻抗放大器：电位、电势、电荷式 • 电荷放大器：电荷式传感器 • 仪表放大器：电位差、电势差 • 隔离放大电路：噪声隔离、光电、磁电、电感
-1
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调 先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去， 然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输 出信号中取出放大了的缓变信号。
例：交流电桥
R1
R4
~ Vin
V
R2
R3
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调
基本概念：
调制：利用某种信号来控制或改变另一信号(高频 的正、余弦或方波)的某个参数(幅值、频率或相位)的 过程。可分为：调幅、调频和调.2信号调理-问题4：滤波分类 恒带宽、恒带宽比滤波器
实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际滤 波器中心频率与带宽之问的数值关系，可以分为两种。
§2.2.2信号调理-问题4：滤波分类 1) 恒带宽带通滤波器 中心频率为上下截止频率的算术平均值。
f0 (fc1fc2) 2
z(t)
0
t
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调
A0
2 A0
d
QW0 /B B
0
f c1
fc2
f
1) 截止频率 f c ：0.707A0 所对应的频率。
2) 纹波幅度 d ：绕幅频特性均值 A0 波动值
3) 带宽 B和品质因数 Q ：上下两截止频率间的范围
称为带宽。中心频率和带宽之比称为品质因数 。
4)倍频程选择性W 20lgA(fc1 2)或 20lgA(2fc2)
R
A( f )
11
ex
C ey
2
1
( f )
0
2
f
45
0
1
90 f
2
RCdey dt
ey
ex
Af Hf 1 12 f 2
Hf 1
j2 f1
f arctg2 f
§2.2.3信号调理-问题5：调制解调
1 目的
解决微弱缓变信号的放大以及信号的传 输问题。
1
1
0
0
-1
-1
1
1
0
0
-1
-1
1
0
噪声 干扰
图象 恢复
§2.2故障诊断基础-信号调理
un 噪声 0 fn t
检测系统
被测设备 被测量
物理量
传感器
放大器
低通滤波器
模拟
电量
A/D 数字
模拟信号
信号预 处理
A/D
数字信号
§2.2故障诊断基础-信号调理
问题1：为什么要进行信号的放大？目的？ 问题2：信号的放大有哪几种形式？ 问题3：为什么要进行信号的滤波？ 问题4：滤波分几种类型？ 问题5：除了放大和滤波，基本的信号调理