Campbell 图
Campbell 图（也称为干涉图或转速-频率图）是一种三维表示，将旋转机械的频率谱显示为
转速的函数。它是识别临界转速、共振穿越以及转速相关噪声和振动现象的首要工具。
理论
图的结构
Campbell 图同时绘制三个量：
- 横轴：转速（RPM）或升速/降速期间的时间。
- 纵轴：频率（Hz）或阶次编号。
- 颜色/强度：谱分量的幅值（通常以 dB 表示）。
该图通过在规则的 RPM（或时间）间隔处计算连续的 FFT 或阶次谱并将它们并排堆叠而构成。
结果是一个颜色图，其中随转速变化的谱演变一目了然。
阶次线
转速成比例的分量在 RPM-频率平面中表现为通过原点的直线。每条线的斜率对应其阶次：
f = Order × RPM / 60
谛耳可以在 Campbell 图上叠加阶次线以便识别。例如，1 阶线显示不平衡激励在每个转速下
所处的频率，齿轮啮合阶次线显示齿轮啮合频率。
共振穿越
结构共振在固定频率处（与转速无关）表现为幅值升高的水平带。当阶次线穿过共振时，幅值
显著增加，在图上产生一个亮点。这些穿越点指示临界转速，此时来自旋转部件的
强迫激励与结构的固有频率相重合。
共振穿越由一条对角阶次线与一条水平共振带的交点来识别。发生该现象的临界转速可按下式计算：
RPM临界 = 60 × f固有 / Order。
颜色映射
颜色图和幅值范围的选择显著影响 Campbell 图的可读性。谛耳提供以下选项：
| 参数 | 选项 | 说明 |
|---|
| 颜色图 | Jet、Viridis、Inferno、灰度 | 用于幅值映射的调色板。 |
| 幅值刻度 | dB / 线性 | 对数（dB）或线性幅值刻度。 |
| 动态范围 | 20 – 120 dB | 映射到调色板的幅值范围。 |
| 自动范围 | 开 / 关 | 自动将颜色范围调整到数据。 |
60–80 dB 的动态范围通常适合大多数测量。范围设置过宽会冲淡低电平特征；设置过窄会使
图中大片区域饱和。
参数
| 参数 | 选项 | 说明 |
|---|
| RPM 来源 | 转速计通道 / 外部 RPM 曲线 | 转速信息的来源。 |
| RPM 范围 | 最小 – 最大 RPM | 要显示的转速范围。 |
| RPM 步长 | 1 – 100 RPM | 连续谱之间的 RPM 增量。 |
| 频率范围 | 0 – fs/2 Hz | 要显示的频率范围。 |
| 频谱大小 | 256 – 65536 | 每个谱切片的 FFT 块大小。 |
| 窗类型 | Hanning、Hamming 等 | 窗函数。 |
| 阶次线 | 阶次编号列表 | 要叠加在图上的阶次线。 |
解读图形
特征识别
- 对角线：转速成比例的激励（阶次）。线越陡对应阶次越高。
- 水平带：结构的固定频率共振。
- 明亮交点：阶次激励共振的临界转速。
- 宽带水平区域：由宽带源（流噪声、湍流）激励的结构共振。
- 垂直线：特定转速处的瞬态事件（例如齿轮啮合、离合器操作）。
常见模式
- 升速与降速差异：共振频率的热效应和转速相关阻尼可能导致升速和降速之间
出现轻微偏移。
- 亚谐波阶次：分数阶次（0.5×、1.5×）可能表明松动、摩擦或其他
非线性行为。
- 边带：主导阶次周围的调制模式（例如带有 ±1× 轴转速边带的
齿轮啮合）表明存在调制效应。
实用技巧
- 使用恒定加速率的受控升速可获得最佳质量的 Campbell 图。不规则的转速变化会产生伪影
和不均匀的 RPM 覆盖。
- 选择既能提供足够频率分辨率、又能确保每个 RPM 步长有足够平均次数以获得平滑结果的
频谱大小。
- 使用光标工具读取图中任意点的精确频率、RPM 和幅值。
- 将阶次线数据导出到表格，以详细分析每个共振穿越。参见
阶次切片以提取单个阶次。
- 将 Campbell 图与模态分析结果进行比较，以将观察到的共振与已识别的模态振型相关联。
过快的升速率可能导致瞬时 RPM 在单个 FFT 块内发生显著变化，从而在图中拖尾阶次线。
如出现此情况，请减小频谱大小或降低升速率。
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