تحليل السيبسترم في تشخيص الاهتزازات

التعريف: ما هو السيبستروم؟

تحليل السيبستروم هي تقنية معالجة إشارات متقدمة تُوفر معلومات حول البُنى الدورية ضمن طيف التردد. اسم "cepstrum" مُشتق من كلمة "spectrum"، مما يُشير إلى طبيعته: فهو في الواقع "طيف الطيف". يُحسب بأخذ لوغاريتم طيف التردد، ثم إجراء تحويل فورييه عكسي على النتيجة. تُبرز هذه العملية الأنماط الدورية في الطيف، مثل عائلات التوافقيات أو النطاقات الجانبية، والتي قد يصعب تمييزها بالنظر المباشر إلى الطيف.

في مخطط السيبستروم، يسمى المحور السيني التردد (عبارة عن إعادة ترتيب للتردد) ولها وحدات زمنية. تُسمى القمم على هذا المحور رحمونيكس، تشير إلى الفترة (بالثواني) للأنماط المتكررة في الطيف الأصلي.

لماذا تستخدم تحليل Cepstrum؟

في حين أن طيف تحويل فورييه السريع القياسي ممتاز لتحديد مكونات التردد الفردية، إلا أنه قد يصبح مشوشًا ويصعب تفسيره عندما يُنتج عطل في الآلة عددًا كبيرًا من التوافقيات والنطاقات الجانبية. يُبسط تحليل سيبستروم هذا الأمر من خلال دمج مجموعة كاملة من الترددات المتكررة في ذروة واحدة واضحة. استخداماته الرئيسية هي:

• اكتشاف العائلات المتناغمة: يمكنه بسهولة التعرف على التردد الأساسي وتوافقياته، حتى لو كان التردد الأساسي نفسه ضعيفًا أو غائبًا في الطيف.
• تحديد عائلات النطاق الجانبي: يتفوق جهاز Cepstrum في اكتشاف النطاقات الجانبية، والتي غالبًا ما تكون منخفضة السعة ومُغطاة بالضوضاء. يستطيع Cepstrum إظهار وجود النطاقات الجانبية بوضوح وقياس مسافاتها.
• فصل تأثيرات المصدر والمسار: في بعض التطبيقات، يمكن أن يساعد في فصل إشارة مصدر الاهتزاز عن الاستجابة الهيكلية للجهاز.
• كشف الصدى: يمكنه التعرف على الأصداء أو الانعكاسات في الإشارة.

التطبيقات الرئيسية في تشخيص الآلات

1. تشخيص علبة التروس

هذا هو التطبيق الأكثر شيوعًا وفعالية لتحليل السيبسترم. يُغير سنّ ترس تالف تردد شبكة الترس (GMF)، مما يُنشئ نطاقات جانبية حول ذروة GMF متباعدة بسرعة دوران ذلك الترس. في علبة تروس معقدة ذات أعمدة وتروس متعددة، قد يكون الطيف مزيجًا مُربكًا من ترددات GMF والنطاقات الجانبية المختلفة. يخترق السيبسترم هذا التعقيد:

• إن الذروة في المحور عند التردد المقابل لفترة دوران الترس (1 / دورة في الدقيقة) هي مؤشر واضح على وجود خلل في هذا الترس المحدد.
• من الممكن تحديد اتجاه سعة ذروة السيبستروم لمراقبة تقدم تآكل التروس.

2. تحليل محمل العنصر المتدحرج

كما هو الحال في علب التروس، تُولّد عيوب المحامل أيضًا نطاقات جانبية. على سبيل المثال، يُؤدي عيب في المسار الداخلي إلى ظهور نطاقات جانبية متباعدة عند سرعة العمود حول تردد عيب المسار الداخلي (BPFI) وتوافقياته. يُمكن أن يُساعد السبستروم في تأكيد وجود هذه الأنماط، خاصةً عندما لا تكون واضحة في الطيف.

3. تحليل الآلات التوربينية

في التوربينات والضواغط، يمكن استخدام السيبستروم لتحديد التوافقيات الترددية لتمرير الشفرات وتشخيص المشكلات المتعلقة بتلف الشفرات أو المشكلات الديناميكية الهوائية.

كيفية تفسير مخطط السيبستروم

1. حساب فترات الدوران: قبل النظر إلى المحور، احسب الفترات الزمنية للمكونات الدوارة الرئيسية (على سبيل المثال، بالنسبة لعمود بسرعة 1800 دورة في الدقيقة أو 30 هرتز، تكون الفترة 1/30 = 0.033 ثانية).
2. ابحث عن القمم في الفترات المعروفة: قم بفحص السيبستروم بحثًا عن القمم الهامة (الرحمونيات) التي تتوافق مع هذه الفترات الزمنية المحسوبة.
3. تحديد التوافقيات: ابحث عن القمم عند مضاعفات صحيحة للتردد الأساسي. تشير هذه إلى وجود عائلات توافقية قوية في الطيف الأصلي.
4. سعة الاتجاه: راقب سعة قمم السيبسترم مع مرور الوقت. تشير زيادة السعة إلى تدهور الحالة.

يعد تحليل Cepstrum أداة قوية تتطلب الخبرة لاستخدامها بشكل فعال، ولكن بالنسبة للآلات المعقدة مثل علب التروس، فإنه يمكن أن يوفر وضوحًا تشخيصيًا لا يضاهيه تحليل الطيف وحده.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي