FFT विश्लेषण में विंडोइंग के समझल
विंडोइंग एगो सिग्नल-प्रोसेसिंग चरण ह जवना में एगो गणितीय वेटिंग फंक्शन — एगो “विंडो” — के डाटा के एगो ब्लॉक पर लागू कइल जाला टाइम-वेवफॉर्म डाटा पर, एकरा के फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म में देवे से पहिले। विंडो के आकार कैप्चर कइल सिग्नल के एम्प्लीट्यूड के टाइम ब्लॉक के शुरुआत आ अंत में सुचारू रूप से घटा के शून्य तक ले जाला, जेकरा से डाटा बिना अचानक झटका के आपस में जुड़ जाला। इहे एगो अकेल्ला ऑपरेशन ह जवन एगो व्यापक त्रुटि के दबा देला जेकरा कहल जाला स्पेक्ट्रल लीकेज आ एह से एगो सटीक कंपन स्पेक्ट्रम बनावे खातिर जरूरी बा। व्यावहारिक वाइब्रेशन एनालिसिस, सही तरीका से विंडो के चुनल आ लागू कइल एगो साफ, भरोसेमंद स्पेक्ट्रम आ एगो धुंधला, भ्रामक स्पेक्ट्रम के बीच के फरक ह।
1. परिभाषा: विंडोइंग फंक्शन का ह?
एगो विंडोइंग फंक्शन एगो प्रोफाइल ह — गुणा करे वाला फैक्टर सभ के एगो सेट, हर सैंपल खातिर एक — जवन कच्चा टाइम ब्लॉक पर बिछावल जाला। जहाँ विंडो के मान 1.0 होला ओहिजा सैंपल बिना बदलाव के गुजर जाला; जहाँ ई 0.0 के ओर गिरेला ओहिजा सैंपल कमजोर हो जाला। काहेकि लगभग हर विंडो बीच में चोटी पर पहुँचेला आ दुनु छोर पर पातर हो जाला, टाइम रिकॉर्ड के विंडो से गुणा कइला से कैप्चर कइल स्निपेट के शुरुआत आ अंत शून्य एम्प्लीट्यूड पर होखे के मजबूर हो जाला। एकर गणित FFT में कवनो बदलाव ना होला; विंडोइंग सिर्फ डाटा के पहिले से तइयार करेला ताकि ट्रांसफॉर्म के बिल्ट-इन धारणा सभ पूरा हो सकें। एकरा बिना, एनालाइजर द्वारा दिहल स्पेक्ट्रम मात्रात्मक रूप से गलत हो सकेला, चाहे सेंसर आ मापन श्रृंखला के बाकी हिस्सा एकदम सही होखे।
2. समस्या: स्पेक्ट्रल लीकेज
FFT में एगो अंतर्निहित धारणा होला: ई अपना द्वारा विश्लेषित टाइम डाटा के सीमित ब्लॉक के मानेला एगो पूरी तरह से आवधिक सिग्नल के एगो पूरा चक्र जवन हमेशा खातिर दोहराइल जाला। असली मशीनरी सिग्नल लगभग कबो एह तरह से ना होखे। जब अधिग्रहण मनमाना पल पर शुरू आ बंद होला, त कैप्चर कइल ब्लॉक के अंत ओकर शुरुआत से मेल ना खाला, एह से जब FFT मानसिक रूप से ब्लॉक के अपने ऊपर लपेटेला त ओकरा सीमा पर तीखा, कृत्रिम असंततता देखाई देला।
ट्रांसफॉर्म ओह अचानक झटका सभ के असली उच्च-आवृत्ति सामग्री मान लेला जवन मशीन में असल में मौजूद ना बा। ऊर्जा जवन असल में एगो अकेल्ला, अलग फ्रीक्वेंसी पीक के होला, ऊ फैल जाला — ई “लीक” हो जाला — दुनु ओर के पड़ोसी फ्रीक्वेंसी बिन में। एकर परिणाम तीन तरह के होला:
- आयाम (amplitude) के सटीकता में कमी: पीक के मापल ऊँचाई ओकर असली मान से कम देखाई देला काहेकि ओकर ऊर्जा एगो में केंद्रित होखे के बजाय कई बिन में फैल गइल बा।
- चौड़ा भइल पीक: लाइन असली भौतिकी से जादा चौड़ा आ कम तीखा परिभाषित देखाई देला, जवना से फ्रीक्वेंसी के अनुमान धुंधला हो जाला।
- रिज़ॉल्यूशन के हानि: फैल गइल ऊर्जा एगो बड़ पीक के आसपास नॉइज़ फ्लोर के ऊपर उठा देला, आ छोट लगे के पीक सभ के दबा देला — ठीक ओहे छोट हार्मोनिक्स आ साइडबैंड सभ जवन अक्सर डायग्नोस्टिक कहानी ले के चलेला।
3. समाधान: विंडो के लागू कइल
विंडोइंग लीकेज के ठीक करेला, सिग्नल के सुचारू रूप से मजबूर क के देखाई देवे ब्लॉक के भीतर आवधिक। कच्चा वेवफॉर्म के विंडो से गुणा कइला से एकदम शुरुआत आ अंत के एम्प्लीट्यूड शून्य तक घट जाला, जवना से सीमा के असंततता हट जाला आ, असल में, FFT के धोखा दे के एगो निरंतर, बिना गैप के सिग्नल देखावेला। एकर फायदा एगो काफी साफ स्पेक्ट्रम ह:
- काफी सुधरल एम्प्लीट्यूड सटीकता, ताकि पीक के ऊँचाई पर भरोसा कइल जा सके वाइब्रेशन-सेवेरिटी सीमा से आगे धकेल देला।
- जादा तीखा, बेहतर परिभाषित फ्रीक्वेंसी पीक जवन गड़बड़ी के एगो खास ऑर्डर या कंपोनेंट पर तय करेला।
- एगो कम प्रभावी नॉइज़ फ्लोर, जवन छोट सिग्नल सभ के बड़ सिग्नल के बगल में उभर के आवे देला।
एगो समझौता जरूर होला। छोर सभ के पातर कइला से रिकॉर्ड के कुछ ऊर्जा गायब हो जाला आ मुख्य स्पेक्ट्रल लोब थोड़ा चौड़ा हो जाला, एह से विंडोइंग थोड़ा फ्रीक्वेंसी रिज़ॉल्यूशन के बदले लीकेज में बड़ कमी करेला। हर विंडो ओह समझौता पर एगो अलग बिंदु ह, इहे कारण बा कि कई आकार मौजूद बा।
4. विंडो के आम प्रकार
दर्जन भर विंडोइंग फंक्शन बनावल गइल बा, हर एक टाइम ब्लॉक के थोड़ा अलग तरीका से वेट करेला। सामान्य-उद्देश्य वाला मशीनरी काम खातिर, एगो सबसे प्रमुख बा।
हैनिंग विंडो
हैनिंग विंडो (एगो रेज्ड-कोसाइन टेपर) फ्रीक्वेंसी रिज़ॉल्यूशन आ एम्प्लीट्यूड सटीकता के बीच एगो बढ़िया समझौता देला, आ ई लगभग सगरी मानक घूमे वाला मशीनरी वाइब्रेशन माप खातिर अनुशंसित डिफॉल्ट ह। जब तक कवनो खास कारण ना होखे, हमेशा हैनिंग विंडो के ही चुनल जाए। ई ओह लगातार, व्यापक रूप से आवधिक सिग्नल सभ खातिर सही विकल्प ह जवन प्रभावी होला कंडीशन मॉनिटरिंग.
अन्य विंडो
- रेक्टैंगुलर विंडो (जेकरा यूनिफॉर्म, या “नन” भी कहल जाला): कवनो विंडो ना लगावे के बराबर ह। एकर फ्रीक्वेंसी रिज़ॉल्यूशन सबसे बढ़िया होला बाकिर स्पेक्ट्रल लीकेज सबसे खराब होला, आ ई तबहीं उपयुक्त होला जब सिग्नल के बारे में ई मालूम होखे कि ऊ ब्लॉक के भीतर पूरी तरह आवधिक बा — या जब बहुत तीखा, पूरी तरह से समावेशित क्षणिक घटना जइसे कि इम्पैक्ट के कैप्चर कइल जा रहल होखे।
- फ्लैटटॉप विंडो: कवनो भी आम विंडो के मुकाबले सबसे सटीक एम्प्लीट्यूड माप देला, बाकिर एकरा खातिर फ्रीक्वेंसी रिज़ॉल्यूशन बहुत खराब (बहुत चौड़ा पीक) हो जाला। ई कैलिब्रेशन काम आ ओह हर काम खातिर पसंदीदा विंडो ह जहाँ सटीक एम्प्लीट्यूड पीक के मान ओकर सटीक फ्रीक्वेंसी से जादा माने राखेला — जइसे कि, एगो सेंसर के सत्यापन करत घरी कैलिब्रेशन सर्टिफिकेट एगो जानल-पहचानल रेफरेंस शेकर पर।
- हैमिंग विंडो: हैनिंग विंडो से काफी मिलत-जुलत, साइडलोब व्यवहार में मामूली समझौता के साथ; नियमित मशीनरी डायग्नोस्टिक्स में शायद ही कबो जरूरी होला।
5. विंडो के कब इस्तेमाल कइल जाव — आ ई रिज़ॉल्यूशन से कइसे संबंध राखेला
मशीनरी कंडीशन मॉनिटरिंग खातिर नियम सीधा बा: हमेशा हैनिंग विंडो के इस्तेमाल करीं सामान्य स्पेक्ट्रल विश्लेषण खातिर। विंडो के बंद कइल — सामान्य चालू सिग्नल पर रेक्टैंगुलर के चुनल — गलत आ संभावित रूप से भ्रामक डाटा देला, काहेकि लीकेज पीक के ऊँचाई आ दिखावटी नॉइज़ फ्लोर दुनो के बिगाड़ देला। आधुनिक उपकरण डिफॉल्ट रूप से हैनिंग विंडो लागू करेला, ठीक एही से काहेकि ई एगो भरोसेमंद, सटीक स्पेक्ट्रम खातिर जरूरी ह।
विंडोइंग अकेल्ला काम ना करेला। काहेकि पातर कइल हर स्पेक्ट्रल लाइन के चौड़ा क देला, अहाँ के मिलल व्यावहारिक फ्रीक्वेंसी रिज़ॉल्यूशन विंडो के चुनाव आ विश्लेषण पैरामीटर सभ के मिलल-जुलल परिणाम ह — ब्लॉक लंबाई (सैंपल के संख्या), सैंपलिंग रेट आ स्पैन। जब पीक सभ एक-दुसरा के बहुत लगे होला, त टाइम रिकॉर्ड के लंबा कइला से ऊ जल्दी तीखा हो जाला, विंडो बदलला के मुकाबले; अहाँ ओह समझौता के एगो पूर्वावलोकन कर सकीलें FFT रिज़ॉल्यूशन कैलकुलेटर माप सेटअप के अंतिम रूप देवे से पहिले। विंडोइंग एकरा से अलग भी बा, आ एकर पूरक भी बा, सिग्नल फिल्टरिंग: एगो फिल्टर सिग्नल से अनचाहा फ्रीक्वेंसी बैंड सभ के हटा देला, जबकि एगो विंडो जवन भी बैंड बचल रहेला ओकरा के तइयार करेला ताकि FFT ओकरा सही तरीका से देखा सके।
6. फील्ड में विंडोइंग
हाथोंहाथ डायग्नोस्टिक्स में विंडो के बारे में एनालिस्ट शायद ही कबो सोच के ध्यान देला — आ ई जानबूझ के डिजाइन कइल गइल बा। जब कवनो इंजीनियर एगो पोर्टेबल टू-चैनल उपकरण जइसे कि Balanset-1A, सॉफ्टवेयर FFT अपने आप गणना करेला, एसे 1× चलत गति पीक आ ओकर हार्मोनिक्स बिना कौनो अतिरिक्त कदम के स्पेक्ट्रम में लउके लागेला। ऊ स्पेक्ट्रम एके उपकरण के असली अंतर करे लायक बनावेला अनबैलेंस पीक के लगे के नॉइज़ से अलग करे आ सुधार के बाद परिणाम के सत्यापित करे में सक्षम बनावेला। विंडो असल में भीतर का काम करेला, ई समझला से एनालिस्ट के ई पहचाने में मदद मिलेला कि कब एगो नॉन-डिफॉल्ट चुनाव — कैलिब्रेशन जांच खातिर फ्लैटटॉप, साफ क्षणिक घटना खातिर रेक्टैंगुलर — असल में जरूरी बा।
