什麼是振動？

本文從根本上介紹了什麼是振動，以及它們如何（以及為什麼）顯示為 FFT。

振動是我們日常生活中最常見的物質運動形式之一。振動由材料從一個位置到另一個位置的周期性、通常快速的來回運動組成。幾乎我們身邊的每一台設備在正常運行的情況下都會產生一定程度的振動，儘管這些振動可能肉眼是看不到的。

儘管振動對於運行設備來說是正常的，但即使是條件的微小變化也會顯著影響系統的振動，從而對設備的性能產生負面影響。這是因為振動會傳播，並且一個位置的變化可以通過分子的拉伸和壓縮傳播到另一個位置。

因此，例如，鬆動的軸承或安裝螺栓，或彎曲和未對準的軸，都會影響我們從設備中記錄的振動。此外，記錄的振動數據或異常數據的變化可能是機器磨損或損壞的跡象，並且表明故障可能即將發生。

原始數據振動圖

記錄的振動通常被視為一類稱為正弦曲線的函數，下面是一個示例。這些函數由 y 軸（垂直軸）上的位移或振幅和 x 軸（水平軸）上的時間組成。

正弦曲線
來源：https://www.technoupendra.com/2020/02/what-is-electromagnetic-distance.html

該波可以分解為以下部分：振幅、波長（週期）、波谷和波峰。

這種可視化可用於了解設備的頻率，因為頻率是波長的倒數（1/波長）。這意味著頻率與波長成反比——波長越短，頻率越高。下圖對此進行了說明。

資料來源：https://kids.britannica.com/students/assembly/view/223513

重要的是要注意，在實際應用中，像 FitMachine 這樣的振動監測設備將產生的原始數據並不是如上圖所示的干淨、可讀的數據。振動通常更加不穩定和不可預測，因為不同的材料以不同的頻率振動，並且可以觀察到單獨的不相關振動（稱為“噪音”或“顫動”）。因此，可以監測數百個奇異振動。

但是，當兩個或多個振動通過同一介質傳播時，可以通過將振動疊加（相加）在一起來計算所產生的振動。這種疊加創建了一個圖表，將多個振動繪製為一個振動。這就是 FitMachine 用來創建原始數據振動圖的方法。

下圖顯示了此過程的示例。此處疊加了三種不同的振動並顯示為一種振動（綠色）。每個振動的振幅為 1，包括 1Hz（紅色）、0.5Hz（橙色）和 0.25Hz（藍色）的頻率。赫茲 (Hz) 是每秒頻率的表示法。

然而，顯示如此多的振動意味著基於原始數據的振動圖非常混亂，或者對於確定機器的問題幾乎沒有用處。FitMachine 獲得的原始數據示例如下。

原始振動圖

快速傅里葉變換

為了解決這個問題，FitMachine 將原始數據解釋為快速傅立葉變換 (FFT)。FFT 的工作是將通常雜亂無章的幅度與時間圖轉換為幅度與頻率圖，從而更容易了解每個頻率發生了多少振動。您認為這是從不同的角度查看數據。在此圖中，紅色圖表代表疊加的振動圖，藍色代表相同振動的 FFT。

FFT 解釋 來源：https://www.nti-audio.com/en/support/know-how/fast-fourier-transform-fft

舉個簡單的例子，用 0.25Hz、0.5Hz 和 1Hz 的頻率解釋上述相同的振動將產生以下 FFT。通過閱讀本文，您現在可以看到振幅均為 1 且頻率不同的 3 種振動。

振幅與頻率
在實際應用中，由於噪聲，振動曲線中通常有許多不同的頻率。因此，由 FitMachine 生成的典型 FFT 如下圖所示。

這就是您將在我們的交互式 FFT功能中找到的內容。

幅度與頻率 FFT 實數

需要更清楚嗎？以下是一些可能對您有用的額外資源。

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