Разбиране на прозореца на Ханинг

Определение: Какво е прозорец на Ханинг?

Сайтът Прозорец Ханинг е специфичен тип математическа функция, прилагана към блок от данни за времева форма на вълната, преди да бъде обработена от Бързо преобразуване на Фурие (FFT)Това е един от най-често използваните прозорци функции при анализа на вибрациите. Целта на прозореца на Ханинг е да се минимизира грешка, известна като спектрално изтичане.

Прозорецът има гладка, камбанообразна форма. Когато се умножи с времевия сигнал, той се изравнява с нула в самото начало и край на времевия блок и оставя центъра на сигнала непроменен. Този процес на стесняване гарантира, че блокът от семплирани данни не съдържа остри, изкуствени прекъсвания по границите си.

Защо е необходим прозорец на Ханинг? (Спектрален изтичане)

Алгоритъмът FFT фундаментално приема, че крайният блок от времеви данни, който анализира, представлява един перфектен, повтарящ се цикъл на сигнала. Това предположение е вярно само ако цял брой цикли от всеки честотен компонент се вписва точно във времевия блок. В реален сигнал от въртяща се машина това почти никога не е така.

Когато се заснеме нецяло число от цикли, краят на времевия блок не съвпада с началото. FFT вижда това несъответствие като рязък скок или прекъсване. Това изкуствено прекъсване съдържа енергия, която не е част от реалния сигнал, и тази енергия „изтича“ в околните честотни интервали в FFT спектъра. Това изтичане може:

• Карат единичен, остър честотен пик да се появи като широк, размазан пик, което затруднява определянето на точната честота.
• Затъмнете сигнали с ниска амплитуда, които са близки по честота до сигнали с висока амплитуда.

Как прозорецът на Ханинг решава проблема

Чрез принудителното зануляване на сигнала в границите на времевия блок, прозорецът на Ханинг премахва изкуственото прекъсване. FFT сега вижда плавно преходен, периодичен сигнал, който може да обработва много по-точно. Резултатът е значително намаляване на спектралното изтичане, което води до:

• Подобрена честотна резолюция: Ефектът на размазване е намален, а честотните пикове в спектъра стават по-остри и по-ясно дефинирани.
• Подобрена точност на амплитудата: Въпреки че прозорецът леко намалява общата амплитуда на пика (анализаторът прилага известен корекционен коефициент за компенсиране), отчитането на амплитудата в правилния честотен интервал е по-точно, защото по-малко енергия е изтекла в съседните интервали.

Кога да използвате прозорец на Ханинг

Прозорецът на Ханинг е прозорец по подразбиране за общо предназначение за повечето анализи на вибрациите на машини в стационарно състояние. Той осигурява много добър компромис между честотната разделителна способност (колко добре можете да разделите близки честоти) и амплитудната точност. Трябва да се използва за по-голямата част от рутинните FFT измервания на машини като двигатели, помпи, вентилатори и компресори.

Други прозорци, като Flattop (за висока амплитудна точност) или Uniform (за преходни събития), се използват за по-специализирани приложения, но Hanning е стандартният избор за обща диагностика.

← Обратно към основния индекс