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关于内燃机表面振动信号性质探讨 　　摘 要：内燃机在发动运行的过程中发生振动是一种必然的现象，振动的幅度、声响变化中包含了很多关于运行状态的信息，所以通过采集和分析振动就能检测出内燃机的运行状况。因此，在日常实践中，分析振动的特征成为检测内燃机结构、故障及监测运行状态的一种有效方法，但要准确分析振动信号是具有一定难度和复杂性。本文主要阐述了内燃机振动信号性质，并论述了如何采用正确的信号分析方法并提出减振隔振措施。 　　关键词：内燃机；振动信号；发动机 　　1 内燃机振动信号性质 　　采用什么样的信号分析法是由内燃机的性质所决定的，任何的分析方法都是在一定条件范围内使用的，因此正确辨别振动信号所体现出来的性质对信号分析方法的选择有着重要的意义。 　　1.1 激励具有非平稳性 　　内燃机在发动的时候会因为两个方向的力而造成振动，这就是所谓的振动激励源。这两个力分别是跟气缸纵向中心线垂直的活塞侧推产生的力，这两个力其一是由活塞与气缸壁面相互作用产生的；其二是因沿气缸纵向中心方向的燃气爆发压力以及连杆作用于活塞产生的推力形成的。在平稳随机的过程中，功率谱密度函数的面积等于均方值，非平稳随机过程的功率谱密度频率成分的分布比例跟时间的长短没有关系，功率谱强度其实就是展开功率，它会随着时间的变化而变化，并且随着各运动部件而改变，产生非恒定的数值。如果假设各项参数都是在恒定条件下，只是对内燃机的整体动力输出状态进行大概估算，这时候所得到的参数是属于合理范围内的，而对于结构和分布比较复杂，需要做精确计量的振动监测和诊断，则要考虑到非平稳性。 　　1.2 响应具有非平稳性 　　内燃机的部件结构是相当复杂的，工作振动时会引起很多的激励源，如果要对所有的激励和响应之间的关系进行考量，则有一定的难度，因为响应具有非平稳性。内燃机振动信号是属非线性结构状态，在输入非平稳随机激励时，其响应会更加的复杂；如果系统是线性非变化系统，就可以根据平稳输入平稳输出、非平稳输入非平稳输出，把系统模型变的简单化。但在实际应用中，很多激励源跟各要素的关系非常复杂，各机构假设都是随机的，振动的系统是非线性不变系统。比如，内燃机的活塞在做顶部激励时，从气缸箱体上进行测量，其所测出的响应谱结构图和分布的变化非常大，通过测试统计分布频带，可以看到其表现出非平稳性。 　　2 振动信号分析方法 　　在对振动信号进行传输和处理的过程中，需要对信号做各种运算和变换，其信号变换主要包括时移、反转、尺度变换、分解与合成，其数字信号处理模块的功能提供了多种信号分析和处理的方法。 　　2.1 振动信号滤波 　　内燃机是一种内部结构复杂的机械，产生振动有多个源头，在不同情况下对应不同的振动频率，至于什么样的频率是不确定的。所以，在提取振动信号的特征之前需要对信号采用滤波方法进行预处理，然后再深入分析。滤波可以使信号中特定的频率成分通过，并给予抑制和衰减其他成分。在实践工作中，测试系统采用的是无限冲激响应滤波器，其输出是由当前及过去的输入信号和过去输出值决定的，可以很好保留幅值频率特性，其他的一些滤波器也可以通过设置控制数字滤波器参数的阶数、截止频率、阻带和带通、脉动量及阻带衰减。 　　2.2 信号的时域分析 　　从DAQ系统中测量到的采样信号是属于信号的时域表示，采样信号的幅值会随着时间的改变而发生变化，通过DAQ系统图可以直观的看到最大值、最小值、峰值、均值等。在振动测试的过程中，要通过分析找出某段时间内异常频率值。在信号的时域分析中，通过运用通测法可以采集信号中极限峰值频率和幅值，而对振幅平均测量法的应用可以来完成对输入信号最大值、最小值和峰峰值的检测，最后应用Waveform Graph可以实现时域波形的显示。 　　2.3 信号的频域分析 　　振动信号测试技术中的频谱分析指的是把时间域的各种动态信号通过傅里叶变换到频率域进行分析，在LABVIEW中，有很多相应的快速VI来进行谱分析处理，最终实现频谱分析、功率谱分析、数据存储及历史数据装载。通过对频域分析可以得到频域各种参数特征和频域组成信息，而从实验区收集的信号是属于非周期非线性信号。当试验机处于正常运行状态的时候，频率波中会有一个主频率值，如果内燃机有出现故障的话，就会造成频率波的不稳定，而产生具有干扰作用的频率。在频域分析中，可以采用快速傅里叶变换FFT获取到信号的幅频特性和相频特性，对信号的频率和幅值等的特征参数进行测量。 　　3 内燃机振动的控制措施 　　3.1 被动控制 　　3.1.1 控制内燃机的振动问题，首先是设计合理的方案来降低内燃机本身的振动或是避免有害振动的产生，其次是采取措施降低内燃机振动对周边环境的影响。对于前者主要是通过建立仿真模态来分析内燃机振动情况下哪些会有共振的现象发生