فهم تحليل الموجات
1. التعريف: ما هو تحليل الموجات؟
تحليل الموجات هي تقنية معالجة إشارات متقدمة تستخدم لتحليل اهتزاز الإشارات التي يتغير فيها محتوى التردد بمرور الوقت. على عكس الإشارات التقليدية تحويل فورييه السريع (FFT)، وهو الأنسب للإشارات الثابتة (الإشارات ذات محتوى التردد الثابت)، يمكن لتحليل الموجات أن يلتقط ويمثل الأحداث العابرة والصدمات والسلوكيات غير الثابتة الأخرى بشكل فعال.
يعمل هذا التحليل بتحليل الإشارة إلى مجموعة من الدوال الأساسية تُسمى "موجات". كل موجة هي حزمة قصيرة متذبذبة تشبه الموجة، محددة زمنيًا وتردديًا. هذا التموضع المزدوج هو ما يمنح تحليل الموجات قوته.
2. تحليل الموجات مقابل تحويل فورييه السريع
لفهم قيمة تحليل الموجات، من المهم فهم حدود FFT:
- FFT (تحويل فورييه السريع): يخبرك تحويل فورييه السريع بالترددات الموجودة في الإشارة، ولكنه لا يعطيك أي معلومات عن وقت حدوثها. يحلل التحويل الإشارة بأكملها دفعة واحدة، موفرًا دقة تردد ممتازة، ولكن بدقة زمنية معدومة.
- تحليل الموجات: يُخبرك تحليل الموجات بالترددات الموجودة ووقت وجودها. كما يُوفر خريطة زمنية للإشارة، تُظهر كيفية تطور المحتوى الطيفي مع مرور الوقت.
تخيل إشارة تحتوي على صوت "نقرة" قصير ناتج عن سن ترس متشقق. قد يُظهر تحويل فورييه السريع زيادة طفيفة في طاقة النطاق العريض، ولكن سيتم حساب متوسط النقرة على الإشارة بأكملها. أما تحليل الموجات، فسيُنتج رسمًا بيانيًا يُظهر بوضوح دفقة طاقة عالية التردد في اللحظة التي حدثت فيها النقرة.
3. مخطط الانحدار: خريطة الزمن والتردد
الناتج الأكثر شيوعًا لتحليل الموجات هو مخطط سكالوغرام (أو رسم بياني مشابه للزمن والتردد). هذه خريطة ملونة ثنائية الأبعاد حيث:
- يمثل المحور X الوقت.
- يمثل المحور Y التردد (أو المقياس).
- يمثل اللون سعة أو طاقة الاهتزاز في ذلك الوقت والتردد المحددين.
يُسهّل هذا التصور رصد الأحداث العابرة التي قد تكون مخفية في طيف تحويل فورييه السريع القياسي. على سبيل المثال، يُشير خط عمودي بلون "ساخن" على مخطط انحداري إلى حدث واسع النطاق (مثل اصطدام) وقع في لحظة زمنية محددة.
4. التطبيقات في تشخيص الاهتزازات
لا يتم استخدام تحليل الموجات عادةً للروتين مراقبة الاهتزازات لكنها أداة قوية للتشخيص المتقدم في مواقف محددة:
- تحليل علبة التروس: إنه جيد بشكل استثنائي في اكتشاف الأخطاء الموضعية مثل السن المتصدع أو المكسور، والذي يولد تأثيرًا مميزًا في كل دورة.
- عيب المحمل تحليل: يمكن استخدامه للكشف عن التأثيرات الفردية الناجمة عن عنصر متدحرج يمر فوق شظية، خاصة في الآلات ذات السرعة البطيئة للغاية حيث تكون الطرق التقليدية تحليل الغلاف يمكن أن يكون تحديًا.
- حدث عابر تحليل: إنه مثالي لتحليل الإشارات الصادرة عن بدء تشغيل الماكينة أو إيقاف تشغيلها أو العمليات الأخرى حيث تتغير خصائص السرعة والاهتزاز باستمرار.
- التحليل الهيكلي: يمكن استخدامه لتحليل استجابة الهيكل للصدمة (اختبار الصدمة) لفهم التخميد والترددات الطبيعية.
على الرغم من أن تحليل الموجات يتطلب حسابات أكثر كثافة من تحويل فورييه السريع، إلا أن برامج الكمبيوتر الحديثة جعلته أداة سهلة الوصول وقيمة لمحلل الاهتزاز المتقدم الذي يتعامل مع إشارات معقدة وغير ثابتة.