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因此,工作步骤为: (1) 确定机器测点位置， (2) 安装传感器，
(3) 采集振动状态数据，（数据采集器( cobra3,德国Phywe公司生产)） (4) 存贮和传输数据 ，
(5) 运用计算机的分析 (利用故障分析软件measure) ， (6) 与振动标准对照, 判断故障的类别和程度。
3.3.2 结合电主轴进行频谱分析
对于电主轴这一类的旋转机械来说 ，振动信号中的很多频率分量 都与转子转速关系密切 ，往往是转速频率的整数或分数倍。 在频谱分析时， 所关心的都是主轴转速 的多倍频率处以 及转速的非整数倍 频率处的峰值。
一个典型的频谱图所示，它主要是以下几部分组成：高峰同步，非同步的高峰和次同步峰。在频谱的同步组件是一个轴转速频率的整数倍，许多故障都能被发现在频率同步的山峰，包括不平衡，不对中，松动，轴弯曲，叶片磨损的分析。轴转速轴承，主轴驱动元件，次同步谐振频率，谐振，和其他机器产生的噪音，气蚀，燃烧源的非整数倍数的频率异步高峰。同步涉及频谱上的运行速度（1X）面积低于该地区可能出现的故障，包括油膜涡动，滚子轴承保持架的频率，频率带，湍流，摩擦和严重松动的主轴。
电主轴的阶次谱分析对分析振动产生的原因 、诊断电主轴故障和确定解决措施是最直接的方法 ，具体分析如下。
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(1) ―阶频率（ 1X）的产生，最可能的原因是不平衡 ：其它如 ：轴颈、转子产生偏心 ，髙速转子的轴向振动 ，轴不对中或弯曲， 结构谐振， 往复作用力 ，电气问题等 ，也可能产生一阶频率 。
(2) 二阶频率（2X）的产生 ，最可能的原因是机械松动 ；其它如 ：轴不对中、往复作用力等 也可能导致二阶频率的产生 。
(3) 三阶频率（3X）的产生 ，最可能的原因是轴向不对中和轴向间隙过大 。 (4) 低于一阶频率即工频分频的产生 ,最可能的原因是旋转油膜涡动 (低于0，5X) ，其它如基座振动 、分谐波共振 、\敲击\振动等也可能导致低于工频分频的产生 。
(5) 与交流电同步频率的产生 ，最可能的原因是电气问题 。其它如 ：一般电气事故 ，包括转子轴损坏、 转子偏心、 多相装置的相位不平衡 、气隙不相等 ，也可能导致同步频率的产生 。
(6) 2X同步频率的产生 ，最可能的原因是扭矩脉沖 。其它如： 谐振激发、耦合等也可能产生 2X同步频率。
(7) 数倍X( 谐振相关频率）的产生， 最可能的原因是齿轮故障、 气体作用力、 液体作用力、 机械松动、 往复作用力。 其它如： 齿轮齿数与故障 齿轮转速的乘积等于振动频率 ：风扇叶片数与转速的乘 积等于振动频率；叶轮叶片数与转速的 乘积等于振动频率；若机械松动程度比较严重，可能出现于转速的二、三 、四倍或更髙倍数频率。
(8)高频〔与阶次无关）的产生 ，最可能的原因是耐摩擦轴承损坏 。其它如：轴承振动的振幅和频率不稳定 ；润滑油的失效 ；回流和湍流偶然产生的 高频
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振动 ；滑动轴承的不适当润滑即摩擦产生的振动 ：动静件之间的摩擦等， 均可能激 发高频固有频率 ，产生与工频各阶 次无关的高频成分 。
电主轴中有些振动组件很大，但很稳定，不随时间而改变，不影响正常运行的电主轴：与此相反，一些规模较小的高频成分，尤其是那些增长迅速的重量往往预示故障的迹象，应采取引起足够的重视。一些原始谱图中不存在或相对薄弱的频率成分，特别是突然飙升，可能在短时间内摧毁正常运行的电主轴，这也是使用频谱分析方法的时间必须指出的地方。
3.4 高速电主轴谐波小波法提取轴心轨迹
1993年，Newland成功的构造出了具有紧支特性和极好的“盒形”谱特性的谐波小波(Harmonic Wavelet)表达式为
?1/[(n?m)2?],2?m?w?2?n??(w)?? (1)
0,其他?[22]
，其可以用简单的解析表达式建立，在频域的广义
上式中m、n为小波变换的层次参数，其中m=2j,n=2j+1,此时相应的小波变换为
?m,n(x)?[exp(i2?nx)?exp(i2?mx)]/[i2?(n?m)x] (2)
给定谐波小波位移步长
k)?n?m{exp[i2?n(x?k/(m-n)，则式(2)变为
?m,n(x?kk)]?exp[i2?m(x?)]}n?mn?m (3)
k[i2?(n?m)(x?)]n?m[23~24]
这就是带宽为(m-n)2π，分析中心在x=k/(m-n)的谐波小波的一般表达式。
可以看出：①不同范围无交迭频带的小波总是互相正交的；②相同频带的小波，
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当k是任意非零整数时也是正交的。对信号做谐波小波分解就可以将信号既无交迭又无遗漏地分解到各自独立的频段，任何能量微弱的细节信号都可以被精确的显示出来，这将极其有利于特征信号的提取。为实现任意频段“无限细化”的小波分解功能，采用二进小波包的分解方法来实现自适应无限细化的谐波小波包分解。若fh为分析频率，令分析频带宽为
B=2-jfh
且
?m?sB, s=0,1,2,?, 2-j-1 (5) ?n?(s?1)B?(4)
则在任意分解层上均能在整个分析频域内得到某一个频段的分析结果。由此即可得到谐波小波包的频域分布
[25~27]
，如图(1)所示。
fh3fhfh5fh3fh7fhm8482848第0层(j=0) 0n(m)m第1层(j=1) 1n(m)n(m)n(m)m第2层(j=2) 2mn(m)n(m)n(m)n(m)n(m)n(m)n(m)第3层(j=3) 3第4.层(j=4) 4.fhfhfS=0 B=fhnS=0,1 B=fh/2nS=0,1,2, 3 B=fh/4nS=0,1,...,7 B=fh/8.......j......
图1谐波小波包的频域分布图
3.4.1 高速电主轴转子轴心轨迹的谐波小波提纯
轴心轨迹是指转子轴心上一点相对于基座的运动轨迹，这一轨迹在与轴线垂直
的平面内，轴心轨迹的形状、稳定性和旋转方向等几方面综合反映了转子的实际运行状况，可以用来监测高速电主轴的运行状态和判断故障类型。理论上，主轴转子正常运转时的轴心轨迹是一个圆或是椭圆,然而实际运行时转子轴系受到各
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种干扰因素的影响，会显示出比较复杂的形状，从而导致判断转子运转是否正常的难度增加。以往的轴心轨迹提纯方法不能细化到各个频段，且难以实现。利用谐波小波在不同分解层和同一分解层上不同频段的局部频谱细化分析的优势，可以对信号进行逆FFT重构，进而可以得到在某一个或某几个感兴趣频段的提纯了的轴心轨迹。提纯的轴心轨迹不仅可以用来直接判断轴系的运行状况也可以用来验证试验分析所得到的结论。
3.5高速电主轴故障测试
3.5.1 测试系统
对电主轴展开振动试验目的是提取出转子运行信息，有效的信号处理和运行信息提取是完成转子状态检测和故障诊断的关键。由于实际加工过程中主轴因切削力、工作温度、加工区域、材料等的变化而受到不同程度的振动，因此对主轴采取多种转速下的测试更加符合实际工况。
由于电主轴的振动特性随着主轴电机转速的变化而变化，属于机床的固有特性，与加工状态无关，另一方面考虑到试验的可行性，本文研究的是非加工状态下电主轴振动特性。
实验装置包括：最高转速为1.5万转每分钟的磨削型电主轴，电涡流位移传感器、B&K2692-014电荷放大器、SC305-UTP型LMS数据采集分析仪和LMS信号分析软件。图3为电主轴振动现场测试图。
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