轴承故障分析利器之包络解调
包络解调法是故障诊断中较常用的一种方法，它可非常有效地识别某些冲击振动，从而找到该冲击振动的振源，尤其适用于轴承类故障诊断分析。
当机械设备出现轴承类和齿轮类故障时，如齿轮偏心、断齿、疲劳脱落、滚动轴承内外圈和滚动体的表面剥落、裂纹等，都会产生周期性的脉动力和振动信号的调制现象，调制现象又分为调幅和调频两种。
调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化，载波信号要比调制信号的频率要高，对应的频谱中呈现中心频率（高频）带有均匀间隔的边带（低频）特征。
调频是使高频载波信号的频率随调制信号的瞬时变化而变化。
包络解调原理：将故障所引起的低频信号（或调制信号）从高频信号(或载波信号)中分离出来。这一信号分离、提取过程，被称为信号的包络解调。
以滚动轴承为例，当轴承存在类似早期磨损时，由于故障频率产生于高频且振幅很低，因此它很容易被其他振源信号所掩盖，所以振动幅值上很难体现出变化。
在原始信号频谱中，可见很多振动源，尤其在轴承共振频段及其更高的频段，此时时域波形中可见密集的高频冲击信号随低频正弦信号变化。
---第一步：高通滤波
通过高通滤波器滤除低频信号，只通过高频信号，一般设置成高于2000Hz通过。
此时信号中仍含有高频信号，但较高振幅的低频信号已经被过滤，时域波形中只剩下轴承的高频冲击特征。
---第二步：包络检波
可以通过包络检波器（整流器）将频谱中高频段边频信号转换成低频段基频信号，整流过程可以去除负值信号，剩下正值信号。
---第三步：低通滤波（解调）
通过低通滤波器滤除其他调制源的残余信号，大多数由抗混叠滤波器实现（设置固定滤波频段，一般设置为15X-20X转频），此时所有的高频信号均滤除，只剩下低频信号。
---第四步：频谱分析
此时信号中留下的为低频信号，将该信号进行FFT变换，包络谱中呈现为清晰谱线及其谐波，一般为轴承故障频率。
包络谱的分析方法与频谱不太一样，不能单纯的通过幅值高低判断故障的严重程度，需通过幅值与噪声能量比值的大小来确定严重程度，故障越严重，幅值比越大，当存在严重故障时，谱线峰值约为噪声峰值的100X左右。
包络解调分为 2 种：硬件包络解调和软件包络解调。
---硬件包络解调
使用时需要在仪器或上位机软件中进行设置、调整，然后进行采集。
这种方法需要的对信号有一定的了解并且具有局限性，一条包络解调的采集定义设置好以后，无法分析其他的频段的解调谱，往往有些测点下会被设置上很多的包络解调采集定义。
---软件包络解调
使用灵活，可以对一个频谱中的任意一处设定任意带宽进行解调。
在我们分析数据的时候，经常会看到高频段的共振谱峰群，我们无法知道这个共振峰群中具体的故障信息，这时就需要用到包络解调工具将高频段中低频信号解调出来，因此软件包络解调是目前最常用的一种包络解调方法。
滚动轴承产生表面损伤时，会产生冲击振动，这种冲击振动从性质上可分成两类。
第一类冲击振动是由于轴承元件的缺陷在运行中受到反复冲击而产生的低频脉动，称为轴承的“故障频率”。
其发生周期是有规律的，可以从轴承的转速和轴承零件的尺寸求得，当轴承存在显著损伤时，可通过频谱中直接发现轴承故障频率。
第二类冲击振动是轴承固有振动。
轴承早期损伤时，在高频段激起轴承各种固有频率，其频带在l一20kHz范围内，所以通过查找这些固有振动当中的某一种是否出现，是诊断轴承元件表面损伤极好证据。
对于正常轴承，其振动加速度的频率成分多集中在1000Hz以下的低频范围，1000Hz以上频率峰值很低，几乎可以忽略。
轴承出现早期损伤后1000Hz以下频带内的变化并不十分显著，但在5000一20000Hz的频带内出现大量峰群，为轴承故障产生的高频共振谱峰群。
如下图所示，我们使用包络解调工具，将中心频率放在 9100Hz 附近，把带宽调整为 1600Hz 左右对其共振峰群进行解调，在解调谱中我们可以发现255.469Hz的轴承外圈的特征频率及其谐波。
包络解调还可以发现轴承更早期的缺陷，如下图，我们所解调的地方还没有形成共振峰群，我们对其解调后也发现轴承的特征频率。
好了，各位同学，以上就是包络解调的简要知识，实际案例总比理论要复杂，想要融会贯通，还要在生产实践中多多体会啊！
