Vibration Analysis 1. Time Domain

Posted by Yuwei on September 27, 2022

常用时域特征

  • 峰峰值

  • 平均值

  • 标准差(均方差,Standard Deviation)

    $\sigma = \mathrm{SD}(X) = \sqrt{\frac{1}{N} \sum\limits^N_{n=1} (x_n - \mu)^2}$

    当$\mu=0$时,标准差等于均方根RMS。

  • 均方根峰峰值

    (自己搞的)反应信号的非平稳程度。

  • 偏度 (Skewness)

    $\mathrm{SK} = \frac{\frac{1}{N} \sum\limits^N_{n=1} (x_n - \mu)^3}{\sigma^3}$

    反应数据分布的偏斜程度。振动信号一般偏度为0。

    skewness

  • 峰度/峭度 (Kurtosis)

    $\mathrm{KU} = \frac{\frac{1}{N} \sum\limits^N_{n=1} (x_n - \mu)^4}{\sigma^4} - 3$

    反应数据分布相对于正态分布的尖锐程度,数值越大波峰越尖锐。

    如果数据分布$\sigma$很小,但满足正态分布,那么即使分布很“窄”很“尖”,KU依然为0。

    kurtosis

  • 波形指标Shape Indicator, or Form Factor

    $\mathrm{SH}(X) = \frac{\mathrm{RMS}(X)}{\frac{1}{N} \sum^N_{n=1}\lvert{x_n}\rvert}$

  • 脉冲指标 (Impulse Indicator)

    $\mathrm{IM}(X) = \frac{\mathrm{max}(X)}{\frac{1}{N} \sum^N_{n=1}\lvert{x_n}\rvert}$

    信号中冲击越大,IM越大。

  • 峰值指标/因数 (Crest Indicator/Factor)

    $\mathrm{CR}(X) = \frac{\mathrm{max}\lvert{X}\rvert}{\mathrm{RMS}(X)}$

    反应峰值的显著程度。CR=1时无峰。

  • 裕度指标 (Clearance Indicator, or Margin Factor)

    $\mathrm{CL}(X) = \frac{\mathrm{max}(X)}{\left( \frac{1}{N} \sum^N_{n=1} \sqrt{\lvert{x_n}\rvert} \right)^2}$

IM、CR、CL均为衡量信号中冲击信号程度的指标。

根据观察,IM、CR、CL和SH趋势相关性较强,短时能量rms、标准差、标准差峰峰值、峰峰值趋势相关性较强。

References:

振动信号在故障诊断中常用的指标总结 - 姓甚名谁 - 知乎