$v = \dfrac{a}{2\pi f}$,$d = \dfrac{a}{(2\pi f)^2}$
速度级: $L_v = 20\log_{10}\!\left(\dfrac{v}{10^{-9}}\right)$ [dB]
根据频率和加速度瞬间换算速度、变位。基于ISO 10816进行机械振动健全性区域判定,并能直观确认A特性加权滤波器的特性。
工厂设备预防性维护:在电机、泵、风机等旋转机械上安装振动传感器,定期测量速度有效值。当测量值超过ISO 10816「区域B」而接近「区域C」时,怀疑轴承磨损或轴不平衡,进行计划性修理。这样可以避免突发故障导致的生产中断。
建筑物·结构抗震评估:用加速度计记录地震时的摇晃,使用本工具这样的换算方法将数据转换为速度或变位。检查得到的变位是否超出结构允许值,或主要结构部件的固有振动频率附近是否有大幅度的频率成分,评估损伤程度和是否需要加固。
家电产品静音设计:洗衣机脱水时或空调室外机产生的振动是噪声的源头。在设计阶段收集加速度数据,换算成速度级进行评估。特别是应用A特性滤波器(可在工具的图表中确认)的值,更接近人体的实际噪声感受,可用作评估指标。
风力发电涡轮机健康监控:数十米长的叶片驱动的大型涡轮机中,需要持续监控机舱(发电机部分)和齿轮箱的振动。结合频率分析,追踪特定频率带(如轴转速或齿轮啮合频率)的振动速度是否在增加,作为重大故障前的早期预警。
使用这个工具时,现场的新手工程师经常会进入三个陷阱。首先是「测量值单位和输入值类型混淆」。比如加速度传感器输出「10 m/s²」,你就直接输入工具的「加速度」栏?但你需要查看数据表,确认这是峰值还是有效值(RMS)。ISO 10816用速度有效值进行评估,搞错这一点会导致评估区域大幅偏离。输入前必须问自己「这是峰值?还是RMS?」
第二个陷阱是「只考虑单一频率」。工具的模拟基于理解用单一正弦波,但实际机械振动是多个频率成分混合的复杂波形。比如泵的振动包含转速的1倍成分、轴承伤痕产生的高频成分、外壳共振等。工具计算的值只是「如果只有这个频率成分存在」的参考值。实际评估需要用FFT分析仪测量全频带的有效值。
第三个陷阱是「A特性滤波器应用错误」。想要进行更贴近人体感觉的评估时会用A特性滤波器,但别以为它是「振动评估的常规做法」。ISO 10816等机械健全性评估原则上使用无滤波的有效值。A特性主要用于人体振动感觉和噪声相关评估。工具中能确认特性很方便,但首先要确认所应用规格要求什么。这是铁则。
测量旋转机械频率f=50Hz、速度v=7.5mm/s的情况:加速度a=v×2πf=7.5×2π×50≈2356m/s²,变位δ=v/(2πf)≈23.9μm,按此进行换算。按照ISO 10816-3,此值属于区域B,判定为「仍可运转但需继续监控」。进一步应用A特性加权,约得65dBA,也能确认与噪声的相关性。