测试基础知识：振动监测仪器的六种测量误差

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　　为了获取准确可靠的振幅测量值，首先应了解目前一般振动监测仪器振幅测量产生误差的原因及其大致量值的概念，不同型号的振动仪器引起的振幅测量误差，总体来说，可分为以下六种。

　　1、线性误差
　　不同量程下的指示值与实际值的偏差不是线性关系，但目前各类不同的型号的振动监测仪器线性误差均在3% 以内。

　　2、频率误差
　　由于振动传感器，特别是速度传感器和二次仪表，只有在规定的频率范围内才能正常工作，因此被测振动的物体频率若高于或低于监测仪器的工作频率范围，指示值都会产生明显的误差。但目前使用的各类合格的振动监测仪器，在工作频率范围内，其频率误差一般小于3%~5% 。

　　3、电磁干扰
　　在现场，特别是靠近发电机、励磁机的位置，都存在着较强的交变磁场，此时若对传感器和二次仪表的干扰性能未作考核，仪表指示值有可能会产生严重失真。但目前使用的绝大多数振动仪器。均作了严格的抗干扰性能试验，而且在现场不同类型振动仪器指示值存在明显偏差时，其测量点往往不是在发电机和励磁机轴瓦处，而是在汽轮机轴瓦上。

　　4、标定偏差
　　在振动监测仪器工作频率范围内，指示值与实际值有偏差时，往往首先会想到的是标定不准，应重新进行标定。这种现象在以往国内振动标准传递技术相对落后时较为常见，目前对大多数振动监测仪器而言，其标定误差均在3%~6%以内。

　　5、波形误差
　　仪器在振动台上标定时，接受的振动是规则化的正弦波振动，但在现场测量的实际振动往往是多种振动频率叠加的谐波，而且还有较大的非周期性振动分量，从而会引起附加的测量误差，这种误差称为谐波误差。

　　被测的振动波形偏离正弦信号越远，波形误差越大，所以这种误差只发生在测量同频振幅时，而测量基频、半频和2倍数振幅时要经过滤器，这些频率振动信号是纯正弦信号，所以不存在波形误差。

　　由进一步试验研究得出，二次仪表采用不同的检波方式，在不同的谐波信号下，仪表波形误差会有较大的差别，其最大误差可达-29.3%~+183%，即仪表指示值可能偏小30%，或偏大1.8倍。但这种测量误差，仅仅是从振动能量出发来说的。

　　6、非周期性振动指示值失真
　　上述分析的振动监测仪器引起各类测量误差，均指在测量周期性振动的情况下发生，在汽轮发电机组上还存在一种振动，称为非周期性振动。例如随机振动，从振动波形上看，在进行采样的一段时间内，不会出现相同的振动波形。

　　在使用一般的振动监测仪器测量这种非周期性振动，其指示值晃动不定，无法读数。测量这种振动引起误差的原因有：

　　(1) 速度传感器簧片振动系统不稳定共振
　　目前测量轴瓦振动用的速度传感器的自振频率为8~12Hz，这一频率正好位于随机振动2~25Hz的频率范围内，使速度传感器簧片系统发生共振，加之非周期性振动的激励，造成不稳定共振，振幅本来不稳定的随机振动，通过簧片系统的共振放大，使输出信号波动幅值放大而失真。

　　(2) 指示值晃动使测量值失真
　　一般振动监测仪表不论是数字式还是指针式的，输入的若是稳定的周期性信号，仪表指示值稳定也有一个时间过程，这一过程变化很快，肉眼不易观察到，输入的若是非周期性振动信号，振动信号波动周期大于或等于仪表显示的周期，则将会造成仪表指示值还未回落到稳定值，新的信号又输入，仪表显示值又突然升高。

　　要使仪表指示值稳定，只有在振动信号的波动周期小于仪表显示周期的情况下，但此时仪表显示值只反映了波动的平均值，而且目前设备机组上发生的随机振动周期为0.04~1.0s(频率为25~1Hz)，所以使用一般的振动监测仪表进行测量时，即使采用涡流传感器，输出信号不存在不稳定共振放大，其指示值也会失真。

　　测量的失真程度与仪表显示周期直接有关，显示周期越长，非周期性振动分量越大，失真越严重。不同类型的振动监测仪表，测量同一点振动，其指示值往往有1~2倍的差别。

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