机械设备服务介绍

筛分机是矿产、化工、建材等行业实现物料分级的核心设备，其工作原理依赖周期性振动与瞬间冲击的协同作用。然而，振动频率异常会引发设备不平衡、轴承磨损，冲击加速度过大则可能导致筛框开裂、紧固件松动——准确测量这两个参数，是预防故障、保障筛分效率的关键。本文结合测试实践，从传感器选型、信号分析到干扰排除，系统拆解振动频率与冲击加速度的准确测量方法。

振动与冲击测试的基础认知

要准确测量筛分机的振动频率与冲击加速度，首先需明确两者的物理特性。筛分机的振动多为正弦周期振动（由激振器驱动）或随机振动（由物料撞击引发），振动频率是单位时间内振动的次数（单位：Hz）；冲击则是瞬间（通常＜1秒）的力作用，冲击加速度是冲击过程中速度变化率的最大值（单位：g）。

对筛分机而言，振动频率的正常范围通常与激振器设计频率一致（如16Hz、25Hz）——若频率偏离，可能是皮带打滑、激振器偏心块磨损；冲击加速度与物料硬度、进料量相关，过大冲击（如＞10g）会加速筛网、弹簧疲劳失效。

需注意的是，振动是持续“稳态信号”，冲击是短暂“瞬态信号”，测试时需区分信号类型，选择对应测量策略。

传感器的选型与安装：测量准确的前提

传感器是测量的“眼睛”，选型错误会直接导致数据偏差。振动频率测量常用压电式加速度传感器（适合高频、灵敏度高）或电容式传感器（适合低频、稳定性好）；冲击加速度需选高g值压电传感器（量程500g-2000g），确保捕捉瞬间峰值。

安装位置需贴近核心部件：振动频率测在激振器输出端、轴承座或筛框支撑点——这些位置反映设备核心振动状态；冲击加速度测在筛面下方横梁或物料撞击区域，此处是冲击载荷直接作用点。

安装方式避免“软连接”：螺钉固定最优（扭矩5-10N·m），若无法打孔用环氧胶粘接，需确保粘接层薄且均匀，防止共振产生虚假信号。

传感器轴向需与测量方向一致：测垂直振动时，加速度计“Z轴”正对垂直方向，偏差＞5°会产生余弦误差（如偏差10°，测量值小1.5%）。

振动频率的测量方法：从时域到频域的转换

振动频率可通过“时域分析”或“频域分析”测量。时域分析直接看波形周期（如相邻峰值间隔0.0625秒，频率16Hz），但易受噪声干扰——若信号有毛刺，周期判断会出错。

更可靠的是频域分析（FFT变换），将时域信号转为频率谱图。操作时需设置合适采样率：按奈奎斯特定理，采样率至少是信号最高频率的2倍，实际取5-10倍（如振动最高100Hz，采样率设500Hz），避免频率混叠。

窗函数选择影响结果：筛分机振动是周期性信号，用汉宁窗减少信号泄漏（真实频率分散到相邻频率点）；若用矩形窗，会导致谱线变宽、频率误差增大。

需避开传感器共振频率：传感器共振频率需至少是测量频率的5倍（如测25Hz振动，传感器共振≥125Hz），否则会放大测量值。

冲击加速度的测量要点：捕捉瞬态信号的关键

冲击信号“短时间、高幅值”，测量核心是“捕捉峰值”。首先传感器响应时间要快：压电式传感器上升时间（0到满量程的时间）需小于冲击脉冲持续时间（如脉冲1ms，传感器上升时间≤0.1ms），否则无法准确测峰值。

采样率需更高：冲击脉冲含高频分量（＞1kHz），采样率设20kHz-50kHz才能完整记录波形。比如脉冲持续1ms，50kHz采样率能采集50个点，足以还原峰值。

触发方式用“阈值触发”：预设阈值（如2g），信号超过阈值时开始记录——避免漏掉冲击，减少无效数据。阈值不能太高（漏小冲击）或太低（触发噪声）。

需同时记录峰值与脉宽：相同峰值的冲击，脉宽越短损伤越大。比如峰值8g、脉宽0.5ms的冲击，比峰值8g、脉宽2ms的冲击对设备伤害更大。

干扰信号的识别与排除：提升数据可靠性

常见干扰分三类：电磁干扰来自电机、变频器，表现为50Hz杂波——用屏蔽电缆（带金属网同轴电缆）、传感器接地（电阻≤1Ω）解决。

机械干扰因传感器安装不牢或底座松动，表现为＞1000Hz高频振动——检查安装扭矩，粘接时清洁底座（无油污、锈迹），必要时砂纸打磨。

环境干扰来自地面或其他设备振动，表现为无关频率成分——在地面装参考传感器测环境振动，用“减法运算”从测试信号中扣除。

数字滤波是最后一步：振动用10Hz-200Hz带通滤波器，保留感兴趣频率；冲击用10kHz低通滤波器，过滤高频噪声。注意截止频率不能低于信号最高频率，否则信号失真。

校准环节：确保测量精度的最后防线

传感器需每年校准一次，项目包括灵敏度（mV/g）、频率响应（不同频率下的灵敏度变化）、线性度（输出与输入的线性关系）。

现场校准更重要：传感器安装后，用便携式校准器（如振动校准仪）施加已知信号（10Hz、1g），检查测量值是否一致——偏差＞5%需重新安装或换传感器。

数据采集系统也要校准：定期检查输入通道增益（输入电压与显示值的比值），误差＞2%时用标准信号源（如1V直流）重新校准。

校准记录需保存：包括日期、人员、结果，以便追溯数据可靠性。

实际测试中的常见误区与解决

误区一：用同一传感器测振动和冲击。振动传感器量程小（10g-50g），无法承受冲击高幅值（500g）；冲击传感器灵敏度低，测振动信噪比差。解决：选专用传感器。

误区二：采样率过低。比如振动25Hz，采样率设50Hz（刚好2倍），会导致频率混叠（25Hz误判为0Hz）。解决：采样率设为信号最高频率的5-10倍（如25Hz设250Hz）。

误区三：忽略安装方向。测水平振动却装成垂直方向，测量值仅为实际值的余弦值（如偏差30°，测量值为实际值的87%）。解决：用加速度计轴向标记（红色为Z轴），确保方向一致。

误区四：过度滤波。为消噪声将低通截止设为50Hz，而振动频率60Hz，导致信号被滤除。解决：先看频谱图的主要频率成分，再调整截止频率。