Pochopení spektrální analýzy

1. Definice: Co je spektrální analýza?

Spektrální analýza je proces přijímání komplexního signálu, jako je například časový průběh z vibračního senzoru a jeho rozložení na jednotlivé frekvenční složky. Primárním cílem spektrální analýzy je transformace signálu z časové domény (amplituda pozorování vs. čas) do frekvenční domény (amplituda pozorování vs. frekvence).

Výstupem tohoto procesu je spektrum (množné číslo: spektra), což je graf znázorňující amplitudu vibrací na každé konkrétní frekvenci. Spektrální analýza je nejzákladnější a nejúčinnější technikou v vibrační diagnostika, protože umožňuje analytikovi identifikovat jedinečné frekvenční podpisy spojené s různými poruchami stroje.

2. Úloha Rychlá Fourierova transformace (FFT)

Moderní spektrální analýzu umožňuje vysoce efektivní algoritmus zvaný Rychlá Fourierova transformace (FFT)FFT je matematický postup, který je naprogramován v každém digitálním obvodu. analyzátor vibracíJako vstup bere digitalizovaná data časového průběhu a jako výstup produkuje frekvenční spektrum.

FFT umožňuje vnímat komplexní a zdánlivě chaotický signál, který je v časové doméně velmi obtížné interpretovat, jako jasnou sérii zřetelných frekvenčních špiček ve frekvenční doméně.

3. Diagnostická síla spektra

Důvodem, proč je spektrální analýza tak účinná, je to, že různé mechanické a elektrické problémy v rotačních strojích generují vibrace na předvídatelných, charakteristických frekvencích. Prozkoumáním spektra může analytik diagnostikovat hlavní příčinu problému porovnáním frekvencí špiček se známým vzorem poruch.

Mezi běžné příklady patří:

• Velký vrchol při 1X rychlost běhu často naznačuje nevyváženost.
• Velký vrchol při dvojnásobné rychlosti běhu je klasickým znakem nesouosost.
• Série vrcholů na neceločíselných násobcích rychlosti běhu může ukazovat na vady ložisek.
• Vrchol s vysokou amplitudou na frekvenci sítě převodovky (GMF) s postranní pásma naznačuje vady ozubených kol.
• Špička na dvojnásobku frekvence elektrické sítě může signalizovat problém se statorem motoru.

4. Klíčové parametry spektrální analýzy

Pro získání užitečného spektra musí analytik definovat několik klíčových parametrů:

• Fmax (Maximální frekvence): Toto je nejvyšší frekvence, která bude zahrnuta ve spektru. Musí být nastavena dostatečně vysoko, aby zachytila frekvence podezřelých závad (např. vysoké frekvence u problémů s převodem).
• Rozlišení (Řádky rozlišení): Toto určuje úroveň detailů ve spektru. Vyšší počet čar poskytuje lepší frekvenční rozlišení, což znamená, že analyzátor dokáže rozlišit mezi dvěma frekvenčními vrcholy, které jsou velmi blízko sebe. To je zásadní pro identifikaci postranních pásem při analýze převodovky.
• Průměrování: Pro získání čistého a stabilního spektra analyzátor pořídí několik „snímků“ dat a zprůměruje je dohromady. Tím se odstraní náhodný šum a poskytne se přesnější reprezentace skutečných vibrací v ustáleném stavu.
• Okna: Na data se aplikuje matematická funkce (jako Hanningovo okno), aby se zabránilo chybě zpracování, která se nazývá spektrální únik, což může zkreslit amplitudy a tvary frekvenčních špiček.

Spektrální analýza je v podstatě jádrem moderní vibrační diagnostiky a poskytuje jasný „rentgenový“ pohled na síly a pohyby probíhající uvnitř stroje.

← Zpět na hlavní index