船舶轴系在运行过程中如果出现故障时，很难进行调换。通过振动监测系统来有效的监测设备运行状态，一旦出现异常状况可以立即报警或者停机检修，以保证船舶运行的安全稳定性。实施状态监测和故障诊断技术可以对检修船舶动力装置提供可靠针对性的建议[2]。通过分析振动监测结果，可以进行动力装置轴系的状态评估、提供可靠的故障诊断信息以及修正轴系各部件的振动特性参数等工作。在实际振动监测过程中，可以提取特征状态信息，通过研究这些状态信息，运行管理人员可以判断机器的运行状态是否正常，是否存在故障或者出现哪些故障，深入研究故障的机理，对故障形成和发展趋势做出正确的诊断、排除和预防。

由于在众多的轴系状态监测和故障诊断技术中，基于振动信号的故障诊断和监测技术对于机械早期故障检测最为有效[3]。因此，通过一些有效的信号处理技术从振动信号当中提取有效的故障信息成为故障诊断与监测的关键。由于在船舶运行过程中，滚动轴会受到大量非监测部位振动的影响，采集信号中的有效信息往往会被淹没在强烈的噪音信号当中，微弱的滚动轴故障信号在强烈干扰信号中很难提取。因此，采集信号和处理的过程，成为整个滚动轴系振动监测的重点。

在新技术的逐步发展和应用之下，船舶设备的状态监测技术得到了迅速的发展。一般情况下要求在船舶设备的运转过程中进行实时的状态检测，通过这种方式来确定设备整体以及局部状态的运行情况，并根据状态的情况分析得出设备的所处状态及设备的发展趋势，从而方便工作人员对设备存在的早期故障做出及时的判断，找出出现的文体及原因，及时解决船舶轴系运行过程中轴系故障对船舶运行安全带来的隐患。通过这种设备的监测和故障分析，可以有效的安排合理的检修时间，制定相应的维护制度，保障了设备安全的同时又大大日奥高了设备运行的可靠性，降低了设备维护的成本。

船舶轴系振动监测系统是船舶自动化研究的一项重要内容，它能够准确可靠地对机舱机械设备、电气设备等的状态机参数进行实时监测。发生故障时能够根据故障特征及时的发出预警信息，使得工作人员能够采取及时的应对措施。同时在早期故障的监测中可以发挥有效的作用，即时发现潜在的机械故障，并及时进行设备维护。船舶轴系监测系统改善船舶轴系的监测条件，同时也是实现无人机舱的基础要素之一。加上近年来对海上资源的不断开发呈现增长态势，使得人们迫切需要研究一种能够适应复杂环境的新型船舶故障监测系统[4]。为了保障船舶安全稳定运行，需要研究和设计一套准确性高，可信度高的振动监测系统。

设计开发出一套船舶轴系振动监测系统，对船舶轴系进行状态监测和故障诊断分析[5]，一方面，可以减少轴系的故障率，提高轴系设备运行的可靠性，另一方面，节约材料开支，同时方便工作人员的日常维护，避免不必要的人财损失；不管是在技术上还是经济上，都具有十分重要的意义。

1.2船舶轴系振动概述

船舶轴系通常指的是在船舶推进动力装置中，以传动轴为主的贯穿在发动机和螺旋桨之间的一系列设备，它是船舶推进系统装置的重要组成部分。其主要功能包括把船舶主机功率传递给螺旋桨，从而螺旋桨产生的的轴向推动力再传递给船体，船体得到推进力后稳定运行。船舶轴系的主要组成部件包括：螺旋桨、齿轮箱、中间轴尾轴等装[6]。如图1-1所示

图1-1船舶轴系的组成

在船舶稳定航行过程中，由于在船舶机舱中，主机和螺旋桨之间会产生一定的激振力，使得船舶轴系本身产生比较复杂的振动信号，如果振动系统所存在的固有频率和激振频率一致，则轴系会产生共振[7]。船舶轴系的振动形式可以分为三种：扭转振动、横向振动和纵向振动。船舶轴系的扭转振动。扭转振动指的是轴系在周期性外界激励的作用下，发动机和螺旋桨出现了交变运动及扭转变形。船舶轴系的横向振动指的是由于旋转的不稳定性，其在旋转过程中受到周期性力矩等扰动之后，轴系旋转弯曲变形，发生回旋振动。船舶轴系的纵向振动指的是由于在许多复杂情况下产生的一种绕其轴线方向的周期性运动[8]。