1. 信号采集：同时获取振动与转速信息

• 振动信号：将加速度传感器安装在轴承座、箱体等刚度高、靠近振源的位置，测量宽频振动加速度。

• 转速信号：使用光电编码器或磁电传感器获取旋转轴的角度标记（如每转1个或N个脉冲），作为阶次跟踪的等角度采样触发源。

2. 阶次跟踪的核心处理流程

(1) 重采样为角域平稳信号

由于转速变化时，振动波形被频率调制（例如：1倍频的峰值会随着转速升降而左右移动）。阶次跟踪通过以下步骤“解调”：

• 计算瞬时转速曲线：根据编码器脉冲时间戳，拟合出转轴角速度随时间的变化函数 $\theta (t)$。

• 计算等角度时间点：设定阶次分辨率（例如每转采样512点），计算出在目标角度序列 ${\theta }_k=k\cdot \mathrm{\Delta }\theta$ 对应的不等间隔时间点 $t_k$。

• 插值重采样：对原始加速度信号 $x(t)$ 进行插值（如样条插值），得到在 $t_k$ 时刻的加速度值 $x({\theta }_k)$。此时，振动信号变成了“每转固定采样点数”的角域信号。

(2) 阶次谱分析

对重采样后的角域信号做DFT（离散傅里叶变换），横坐标不再是频率（Hz），而是阶次。

• 阶次定义：阶次 = 振动频率 / 转频。例如：1阶对应每转发一次力（如转子不平衡），2阶对应每转两次（如双叶片泵）。

• 结果解读：阶次谱上的峰值直接对应当前转速下的结构受迫振动阶次，不受转速变化影响。

(3) 阶次谱阵（Campbell图）

将不同转速下的阶次谱叠成一个三维图：

• X轴：转速（rpm）

• Y轴：阶次

• Z轴/颜色：振动幅值

典型应用：清晰显示某些阶次在特定转速下振幅突增 —— 表明该阶次对应的激振力频率与系统固有频率发生共振。

3. 典型故障诊断示例

4. 应用中的注意事项

1. 传感器选择：建议选用IEPE型加速度传感器，频响范围需覆盖最高分析频率（如关注第20阶，最高转速6000 rpm，则信号频率可达20*(6000/60)=2000Hz，传感器频响应至少2~3倍该值）。

2. 安装方式：推荐螺钉或胶粘，避免磁吸座在振动大时产生谐振。对于高频阶次（如齿轮啮频），传感器应尽量靠近振源。

3. 转速同步精度：编码器每转脉冲数越多，角度插值越准（常见每转360、720或1024脉冲）。

4. 抗混叠滤波：重采样前，需使用模拟或数字抗混叠滤波器（低通

5. 计算资源：阶次跟踪涉及大量插值运算，对实时监测系统建议使用FPGA或高性能嵌入式处理器实现实时阶次跟踪。

5. 与传统频谱分析的优势对比