FFT Analizində Pəncərələmənin Anlanması

Tərif: Pəncərələmə funksiyası nədir?

A pəncərə funksiyası, və ya "pəncərə", Sürətli Furye Çevrilmə (FFT) alqoritmi ilə emal edilməzdən əvvəl zaman dalğa forması məlumat blokuna tətbiq olunan riyazi funksiyadır. Pəncərənin forması vaxt blokunun əvvəlində və sonunda siqnalın amplitüdünü rəvan şəkildə sıfıra endirmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Bu proses kimi tanınan müəyyən bir səhv növünü minimuma endirən mühüm siqnal emal mərhələsidir spektral sızma, bununla da əldə edilən tezlik spektrinin dəqiqliyini yaxşılaşdırır.

Problem: Spektral Sızma

FFT alqoritmi özünəməxsus bir fərziyyəyə malikdir: o, təhlil etdiyi zaman məlumatlarının sonlu blokunun dövri siqnalın tək, mükəmməl təkrarlanan dövrü olduğunu fərz edir. Əslində, bu, demək olar ki, heç vaxt belə deyil. Məlumatların toplanması başlandıqda və dayandıqda, siqnalın sonu başlanğıcla mükəmməl uyğunlaşmadığından, zaman blokunun sərhədlərində kəskin, süni fasilələr yaradır.

FFT bu kəskin “sıçrayışları” real siqnalda əslində mövcud olmayan yüksək tezlikli komponentlər kimi şərh edir. Bu, tək, həqiqi tezlik zirvəsindən gələn enerjinin spektrdə bitişik tezlik qutularına “sızmasına” səbəb olur. Spektral sızmanın təsirləri:

• Azaldılmış Amplituda Dəqiqliyi: Zirvənin ölçülən amplitudası həqiqi dəyərindən aşağı olacaq, çünki onun enerjisi yayılmışdır.
• Genişlənmiş zirvələr: Zirvə olması lazım olduğundan daha geniş və daha az müəyyən görünəcək.
• Qətnamənin itirilməsi: Sızma böyük bir zirvə ətrafında səs-küyün səviyyəsini qaldıra bilər, bu da daha kiçik, yaxın tezlik zirvələrini görməyi qeyri-mümkün edir.

Həll yolu: Pəncərənin tətbiqi

Pəncərə funksiyası bu problemi siqnalı vaxt bloku daxilində dövri olmağa rəvan məcbur etməklə həll edir. Xam vaxt dalğa formasını pəncərə funksiyası ilə çarparaq, blokun ən əvvəlində və sonunda amplitudalar sıfıra endirilir. Bu, kəskin fasilələri aradan qaldırır, FFT-ni hamar, davamlı siqnal görməyə effektiv şəkildə “aldadır”.

Nəticə daha təmiz spektrdir:

• Əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirilmiş amplituda dəqiqliyi.
• Daha kəskin, daha dəqiq müəyyən edilmiş tezlik zirvələri.
• Böyük siqnalların yanında kiçik siqnalları görməyə imkan verən aşağı səs-küy zəmini.

Windows-un ümumi növləri

Hər biri bir qədər fərqli xüsusiyyətlərə malik bir çox fərqli pəncərə funksiyası var. Ümumi təyinatlı maşın vibrasiya təhlili üçün demək olar ki, universal bir pəncərə istifadə olunur:

Hanning pəncərəsi

The Hanning pəncərəsi tezlik həlli və amplituda dəqiqliyi arasında çox yaxşı bir kompromis təmin edir və bu, demək olar ki, bütün standart maşın vibrasiya ölçmələri üçün tövsiyə olunan və standart pəncərədir. Əgər başqa cür etmək üçün çox xüsusi səbəbiniz yoxdursa, Hanning pəncərəsi həmişə istifadə edilməlidir.

Digər Windows

• Düzbucaqlı Pəncərə (və ya Uniforma/Yoxdur): Bu, heç bir pəncərə tətbiq etməyə bərabərdir. Ən yaxşı tezlik qətnaməsinə malikdir, lakin ən pis spektral sızma. Bu, yalnız siqnalın zaman bloku daxilində mükəmməl dövri olduğu məlum olduqda və ya çox kəskin, keçici hadisələri təhlil etmək üçün uyğundur.

– Düz Pəncərə: Bu pəncərə ən dəqiq amplituda ölçmələrini təmin edir, lakin o, çox zəif tezlik qətnaməsinə malikdir (çox geniş zirvələr). Kalibrləmə məqsədləri üçün və ya pikin dəqiq amplitudası onun dəqiq tezliyindən daha vacib olduqda istifadə olunur.

– Hamming pəncərəsi: Kiçik mübadilələrlə Hanning pəncərəsinə çox bənzəyir.

Pəncərədən nə vaxt istifadə etməli

Maşınların vəziyyətinin monitorinqi üçün sadə qayda: həmişə Hanning pəncərəsindən istifadə edin ümumi spektral analiz üçün. Pəncərənin söndürülməsi qeyri-dəqiq və potensial yanlış məlumatlara səbəb olacaq. Müasir vibrasiya analizatorları standart olaraq Hanning pəncərəsini tətbiq edirlər, çünki bu, etibarlı və dəqiq tezlik spektri yaratmaq üçün vacibdir.

← Əsas İndeksə qayıt