●振动基本参数的测量，测量振动构件上某点的位移、速度、加速度、频率和相位，用于识别该构件的运动状态是否正常。

●结构和部件的动态特性测量，这种测量方式以某种激振力作用在被测体上，使被测件产生受迫振动，测量输入（激振力）和输出（被测体振动响应），从而确定被测体的固有频率、振型等动态参数。

一、机械振动的分类

1、按振动规律分类

这种分类，主要是根据振动在时间历程内的变化特征来划分的。

2、按振动的动力学特征分类

(1) 自由振动与固有频率

这种振动靠初始激励一次性获得振动能量，历程有限，一般不会对设备造成破坏，不是现场设备诊断所需考虑的目标。描写单自由度线性系统的运动方程式为：

通过对自由振动方程的求解，我们导出了一个很有用的关系式，无阻尼自由振动的振动频率为：

式中，m为物体的质量；k为物体的刚度。

这个振动频率与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定是物体自身固有的振动频率，称为固有频率。这个结论对复杂振动体系同样成立，它揭示了振动体的一个非常重要的特性。许多设备强振问题，如强迫共振、失稳自激、非线性谐波共振等均与此有关。

(2) 强迫振动和共振

物体在持续的周期变化的外力作用下产生的振动叫强迫振动，如不平衡、不对中所引起的振动。

由上图所见，衰减自由振动随时间推移迅速消失，而强迫振动则不受阻尼影响，是一种振动频率和激振力同频的振动。从而可见，强迫振动过程不仅与激振力的性质（激励频率和幅值）有关，而且，与物体自身固有的特性（质量、弹性刚度、阻尼）有关，这就是强迫振动的特点。

(3) 自激振动

自激振动是在没有外力作用下，只是由于系统自身的原因所产生的激励而引起的振动，如油膜振荡、喘振等。自激振动是一种比较危险的振动。设备一旦发生自激振动，常常使设备运行失去稳定性。比较规范的定义是：在非线性机械系统内，由非振荡能量转变为振荡激励所产生的振动称为自激振动。

自激振动有如下特点：

随机性。因为能引发自激振动的激励（大于阻尼力的失稳力）一般都是偶然因素引起的，没有一定规律可循。

●振动系统非线性特征较强，即系统存在非线性阻尼、元件（如油膜的粘温特性，材料内摩擦）、非线性刚度元件（柔性转子、结构松动等）才足以引发自激振动，使振动系统所具有的非周期能量转为系统振动能量。

●自激振动频率与转速不成比例，一般低于转子工作频率，与转子第一临界转速相符合。只是需要注意，由于系统的非线性，系统固有频率会有一些变化。

●转轴存在异步涡动。

●振动波形在暂态阶段有较大的随机振动成分，而稳态时，波形是规则的周期振动，这是由于共振频率的振值远大于非线性影响因素所致；与一般强迫振动近似的正弦波（与强迫振动激励源的频率相同）有区别。

自由振动、强迫振动、自激振动这三种振动在设备故障诊断中有各自的主要使用领域：

●对于结构件，因局部裂纹、紧固松动等原因导致结构件的特性参数发生改变的故障，多利用脉冲力所激励的自由振动来检测，测定构件的固有频率、阻尼系数等参数的变化。

●对于减速箱、电动机、低速旋转设备等机械故障，主要以强迫振动为特征，通过对强迫振动的频率成分、振幅变化等特征参数分析，来鉴别故障。

●对于高速旋转设备以及能被工艺流体所激励的设备，除了需要监测强迫振动的特征参数外，还需监测自激振动的特征参数。

3、

按振动频率分类

按振动频率分类，可分为：低频振动 (f<10Hz)、中频振动 (f=10～1000Hz)、高频振动 (f>1000Hz)。

·在低频范围，主要测量的振幅是位移量。这是因为在低频范围造成破坏的主要因素是应力的强度，位移量是与应变、应力直接相关的参数。

·在中频范围，主要测量的振幅是速度量。这是因为振动部件的疲劳进程与振动速度成正比，振动能量与振动速度的平方成正比。在这个范围内，零件的疲劳破坏为主要表现，如点蚀、剥落等。

·在高频范围，主要测量的振幅是加速度。它表征振动部件所受冲击力的强度。冲击力的大小与冲击的频率与加速度值正相关。

二、振动信号的描述

构成一个确定性振动有3个基本要素，即振幅s，频率f (或ω) 和相位φ。即使在非确定性振动中，有时也包含有确定性振动。振幅、频率、相位，这是振动诊断中经常用到的三个较基本的概念。

简谐振动可以用下面函数式表示：

速度比位移的相位超前90º，加速度比位移的相位超前180º，比速度超前90º。必须特别说明的是，一个与振动幅值有关的物理量即速度有效值Vrms，亦称速度均方根值。这是一个经常用到的振动测量参数。因为它较能反映振动的烈度，所以又称振动烈度指标。

振动物体（或质点）每秒钟振动的次数称为频率，用f 表示，单位为Hz。振动频率在数值上等于周期T 的倒数，即：

式中，T 为周期，即质点再现相同振动的较小时间间隔 (s或ms)。频率还可以用角频率ω 来表示，即：

相位由转角ωt与初相角φ两部分组成

振动信号的相位，表示振动质点的相对位置。不同振动源产生的振动信号都有各自的相位。由几个谐波分量叠加而成的复杂波形，即使各谐波分量的振幅不变，仅改变相位角，也会使波形发生很大变化，甚至变得面目全非。

相位测量分析在故障诊断中亦有相当重要的地位，一般用于谐波分析，动平衡测量，识别振动类型和共振点等许多方面。

三、设备状态信号的物理表现