振动知识分享：关于无量纲量的介绍

  WitExpert预测性维护平台是用户管理关键设备、实时在线监测、故障预警告警、报表管理的软件平台， Web端和APP端都能使用，专业的振动分析师可以借助平台的诊断工具，进行时域和频域两个维度的诊断分析。

  时域特征值是衡量信号特征的重要指标，时域特征值通常分为有量纲参数与无量纲参数。所谓“量纲”，简单地理解就是“单位”。有量纲的参数就是有单位的，比如平均值，一段温度信号(单位℃)的平均值依旧是℃;无量纲的参数没有单位，无量纲量常写作两个有量纲量之积或比，但其最终的纲量互相消除后会得出无量纲量，比如，应变是量度形变的量，定义为长度差与原先长度之比。

  在量纲分析中，无量纲量，或称无因次量、无维量、无维度量、无维数量、无次元量等，指的是没有量纲的量。它是个单纯的数字，量纲为1

  然而在信号表征时，有量纲指标虽然对信号特征比较敏感，但也会因工作条件(如负载)的变化而变化，并极易受环境干扰的影响，具有表现不够稳定的缺陷。相比而言，无量纲指标能够排除这些扰动因素的影响，因而被广泛应用于特征提取的领域当中。

  无量纲指标主要包括峰值因素，脉冲因子，裕度因子以及峭度因子等：

  1、加速度波峰因素

  加速度波峰因素是信号峰值与有效值(RMS)的比值，用来检测信号中是否存在冲击的统计指标。峰值是一个时不稳参数，不同的时刻变动很大。由于峰值的稳定性不好，对冲击的敏感度也较差，因此在故障诊断中，该指标逐渐被峭度指标取代。

  2、脉冲因子

  脉冲因子是信号峰值与整流平均值(绝对值的平均值)的比值。脉冲因子和加速度波峰因素的区别在分母上，由于对于同一组数据整流平均值小于有效值，所以脉冲因子大于加速度波峰因素。脉冲因子也同样用以检测信号中是否存在冲击。

  3、裕度因子

  裕度因子是信号峰值与方根幅值的比值。与加速度波峰因素类似，方根幅值和均方根值(有效值)是对应的，均方根的公式是信号平方和的平均值的算术平方根，方根幅值是算术平方根的平均值的平方。裕度因子可以用于检测机械设备的磨损情况。

  4、峭度因子

  峭度因子是表示波形平缓程度的，用于描述变量的分布。正态分布的峭度等于3，峭度小于3时分布的曲线会较“平”，大于3时分布的曲线较“陡”。

  综合来说：加速度波峰因素、脉冲因子和裕度因子的物理意义是相似的，加速度波峰因素和脉冲因子都是用来检测信号中有无冲击的指标，裕度因子常用来检测机械设备的磨损状况。峭度因子也是对振动信号冲击特性的反应，不过公式的表达形式上与前三个差异较大。

  在评价这些指标的性能时，通常使用敏感性与稳定性来衡量。脉冲指标、峰值指标和峭度都对冲击类故障比较敏感，特别是当故障早期发生时，它们有明显的增加;但上升到一定程度后，随故障的逐渐发展，反而会下降，表明它们对早期故障有较高的敏感性，但稳定性不好。有效值的稳定性较好，但对早期故障信号不敏感。为了取得较好的效果，常常会将它们同时应用，所以上海辉泰Witium主要选用了加速度波峰因素及峭度指标作为设备监测的内容。