對于旋轉(zhuǎn)機械，其振動和噪聲信號的頻率、幅度隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化。旋轉(zhuǎn)頻率被稱為基頻，而基頻的整數(shù)倍頻率稱為階次頻率。旋轉(zhuǎn)機械通常由軸承、齒輪、風葉等構(gòu)成，這些零部件發(fā)生振動時通常振動頻率是旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍，與階次相對應(yīng)。因此，從階次譜可以分析出那個機械零件存在異常。

階次分析需要一個轉(zhuǎn)速通道，一個或多個噪聲、振動通道。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，分析不同轉(zhuǎn)速時的噪聲、振動頻譜，生成轉(zhuǎn)速、頻率、幅度的色譜圖，從中提取階次譜。根據(jù)機械結(jié)構(gòu)，選取關(guān)鍵階次，一般以總值為參考進行限值，可對關(guān)鍵零部件進行質(zhì)量狀況評估、控制。

1.轉(zhuǎn)速提取

轉(zhuǎn)速提取是階次分析的關(guān)鍵，必須保證轉(zhuǎn)速信號與頻譜分析信號的同步。AWA6290L/L+采集硬件,自帶脈沖輸入通道，內(nèi)置轉(zhuǎn)速算法，實時計算轉(zhuǎn)速，并與原始噪聲、振動采集數(shù)據(jù)同步上傳，保證了轉(zhuǎn)速信號與噪聲信號的同步。

轉(zhuǎn)速傳感器包括光電型、霍爾型、振動信號、電源脈沖等，同時也支持汽車OBD等數(shù)字接口。如下圖從左到右分別是光電型、霍爾型傳感器和汽車OBD接口。

下表列舉了主要的轉(zhuǎn)速傳感器優(yōu)缺點及使用注意事項 

通過AWA6290脈沖輸入接口測量轉(zhuǎn)速時，脈沖幅值需大于3V；默認每12個脈沖計算一次轉(zhuǎn)速，當轉(zhuǎn)速較低時，可增加脈沖源來增加計算速度。在階次分析時，緩慢調(diào)速，可獲得更好的轉(zhuǎn)速與噪聲頻譜的對應(yīng)關(guān)系及轉(zhuǎn)速分辨率。

使用杭州愛測公司提供的光電、霍爾等轉(zhuǎn)速采集模塊，與AWA6290硬件配合，可實現(xiàn)多種模式轉(zhuǎn)速測量，滿足不同測量場合需要。

2.階次譜

噪聲、振動信號和轉(zhuǎn)速信號在時域上同步采樣計算，根據(jù)轉(zhuǎn)速信號進行階次跟蹤，最終實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速的階次譜分析。

階次譜的主要表達方式有：瀑布圖、色譜圖和階次切片圖。

瀑布圖以時間、頻率、幅度三維坐標形式展現(xiàn)產(chǎn)品一段時間的頻譜變化色譜圖與瀑布圖類似，將幅度以顏色深淺方式顯示。

階次切片圖根據(jù)轉(zhuǎn)速信號，提取感興趣的階次以二維顯示，更方便的進行分析

階次在線判斷軟件為滿足生產(chǎn)線診斷應(yīng)用開發(fā)，可與第三方軟件通信，對zhi定階次做限值判斷，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機械的在線診斷。

3.階次應(yīng)用

傳統(tǒng)的FFT分析方法對于穩(wěn)態(tài)信號有很好的判斷效果，能分辨出被測信號的頻率成分，確定故障原因；加入轉(zhuǎn)速信息，可與旋轉(zhuǎn)機械的結(jié)構(gòu)對應(yīng)，查找故障點；通過對升速、降速狀態(tài)的跟蹤，更清晰的將與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻譜結(jié)構(gòu)與固定頻譜結(jié)構(gòu)區(qū)分開來。

階次分析方案已在汽車風機、總成，電機、發(fā)動機等旋轉(zhuǎn)機械領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，對產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)提供有力支持。