諧波是機(jī)械振動(dòng)頻譜中最常見的現(xiàn)象，絕大多數(shù)的故障隱患都會(huì)有諧波現(xiàn)象存在。諧波指的是周期性信號(hào)的非正弦交流量。進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解所得到的大于基波頻率整數(shù)倍的各次分量，通常稱為高次諧波，而基波是指其頻率與工頻相同的分量。諧波的頻率必然也等于基波頻率的整數(shù)倍。

次諧波振動(dòng)（又稱亞諧波振動(dòng)）是由于非線性系統(tǒng)的共振現(xiàn)象引起的。在現(xiàn)實(shí)中，振動(dòng)系統(tǒng)基本都是非線性的，只有少數(shù)理想模型是線性的，比如我們所說(shuō)的單擺模型。不同的非線性系統(tǒng)產(chǎn)生的次諧波頻率也是不一樣的，比如經(jīng)典的Duffing系統(tǒng)，動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)如下所示。當(dāng)激勵(lì)頻率接近系統(tǒng)固有頻率的1/3時(shí)，產(chǎn)生1/3次諧波共振，這時(shí)頻譜圖上會(huì)出現(xiàn)固有頻率及1/3倍固有頻率。

當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)摩擦、松動(dòng)、裂紋等故障時(shí)，常常會(huì)在低頻中產(chǎn)生次諧波共振現(xiàn)象。在次諧波響應(yīng)中，對(duì)稱型的非線性振動(dòng)產(chǎn)生奇次諧波響應(yīng)；不對(duì)稱型的非線性振動(dòng)產(chǎn)生偶次諧波響應(yīng)。摩擦、松動(dòng)、裂紋等故障一般是不對(duì)稱的非線性振動(dòng)，因此多數(shù)情況下是產(chǎn)生轉(zhuǎn)速頻率的1/2次諧波響應(yīng)，也有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)1/4，3/2等頻率成分，具體情況要結(jié)合對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行分析。

諧波和次諧波是工業(yè)故障診斷方法的重要依據(jù)，不同的故障原因?qū)?yīng)的諧波和次諧波也有一定的差異。所以通過(guò)觀察諧波和次諧波現(xiàn)象，就可以基本反向確定設(shè)備的故障隱患。但是隱患存在還不能形成正式的故障診斷報(bào)告，用于指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行停機(jī)維修。要想得出準(zhǔn)確的故障診斷報(bào)告，只依靠諧波和次諧波分析還不夠，還需要結(jié)合一些其他的分析方法，如設(shè)備的運(yùn)行指標(biāo)及其趨勢(shì)分析等。