1.1目的及意义

船舶轴系是实现舰船发动机与推进器一般为螺旋桨的能量传递、同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推力通过轴系传给船体,推动船舶前进的系统,是舰船动力装置系统中必不可少的重要部件^[1]。船舶轴系的主要部件有螺旋桨轴、中间轴、推力轴以及它们的轴承联轴器舰轴管装置。由于船舶轴系是弹性体，是一个既有扭转弹性又有回转质量的扭转振动系统，所以船舶在实际运行时会遇到各种因素的影响而容易使船舶轴系产生振动。如船舶主机不均匀传递力矩、安装时轴系对中性不好、制造材料的不均匀，以及自身质量的不平衡等会引起船舶轴系的周期振动，另外由于齿轮加工的不精确和安装上的误差等都会对船舶轴系产生各种激励，使船舶轴系产生振动。船舶轴系振动形式包括纵向、横向和扭转，以及三种振动形式的不同耦合情况^[2]。这些振动形式将导致曲轴、中间轴断裂、弹性轴断裂、局部轴段发热、桨轴锥形大端龟裂破坏等问题，进而使船舶动力系统出现问题甚至瘫痪^{[3] [4]}。轴系振动造成的事故有很多，现列举几个如下：1960 年，在中国川江，一艘客轮的轴系发生扭转振动导致主机主轴瓦烧熔，影响了船舶的正常运行； 1991年，中国“金刚岭”轮的轴系剧烈振动导致船舶不能正常工作；1995年，中国某9500/8500 级成品油船发生强烈的轴系振动导致轴承及连接螺栓损坏，使船舶发生故障^[5]。从上面这些事故我们可以看出，船舶轴系的振动会使轴系的各部件出现严重故障进而影响船舶的航行性能和安全性。所以轴系的振动研究一直是国内外船舶业十分关心的问题。因此，对轴系振动信号进行精确采集和时域、频域、阶次分析，对于提高轴系设备运行的可靠性，减少轴系故障率等都具有重要意义。

1.2国内外研究现状

1.2.1船舶轴系振动信号测试技术现状

在工程振动测试领域中，测试手段与方法是多种多样的，但根据测试过程的物理性质来分，可分为机械式测试法，电测法和光学式测试法三类。三种测试方法的物理性质虽然不同，但各测试系统的结构基本一致，都包含拾振、放大和显示记录三个环节^{[6] [7]}。

1.2.1.1机械式测试法

传统的轴系振动测试方法都釆用机械式测试法，它是将振动参量转换成机械信号，再经机械系统放大后进行测量、记录。这类方法的使用频率范围比较窄，通常只能从几赫兹到几百赫兹，测量动态线性范围也较小，测试结果一般也只能依靠手工近似分析。另外，测试精度与测试人员的经验有很大的关联，存在一定的偶然因素。目前，机械式测试法己无法满足现代快速、精确的测试要求，除研究学习外，已基本退出历史舞台。

1.2.1.2 电测法

随着计算机技术的发展和轴系振动机理的深入研究，轴系振动测试方法逐渐由机械式测量法转为电测法。电测法是通过传感器将被测振动量的变化输出为电量（电荷、电压等）或电参数（电阻、电容或电感）的变化，然后通过滤波、放大、整形、调制解调等一系列信号处理，用电测仪器和设备对其进行测量和显示。该类振动仪灵敏度和精度高，频率范围和动态线性范围宽，另外还可实现多点同步测试及电信号的远距离传输、储存和回放^{[8] [9]}。