Pochopení koherence

1. Definice: Co je to koherence?

Soudržnost (nazývaná také koherenční funkce) je nástroj pro zpracování signálu používaný v analýza vibrací k určení kvality a platnosti měření. Je to hodnota mezi 0 a 1, která udává, jak velká část výstupního signálu na dané frekvenci je přímo způsobena vstupním signálem.

• Soudržnost 1.0 na určité frekvenci znamená, že mezi těmito dvěma signály existuje dokonalý lineární vztah. 100% výstupu na dané frekvenci je způsobeno vstupem.
• Soudržnost 0.5 znamená, že pouze 50% energie výstupního signálu na dané frekvenci je lineárně úměrná vstupnímu signálu. Zbývajících 50% je způsobeno jinými faktory, jako je šum, nelinearity nebo jiné neměřené vstupy.
• Soudržnost 0.0 znamená, že mezi těmito dvěma signály na dané frekvenci neexistuje žádný lineární vztah.

Koherence se vypočítává pomocí křížové výkonové spektrální hustoty a vyžaduje vícekanálový analyzátor, který dokáže měřit dva signály současně.

2. Primární využití koherence

Koherence se používá především ve dvou klíčových oblastech:

a) Validace Funkce frekvenční odezvy (FRF) Měření

Toto je nejběžnější a nejdůležitější využití koherence. Při provádění nárazového testu (nebo bump testu) k měření FRF je graf koherence nezbytný pro posouzení kvality dat.

• Dobré měření: Pro platnou hodnotu FRF by koherence měla být velmi blízká 1,0 na frekvencích odpovídajících rezonančním vrcholům. Pokud je koherence vysoká (např. > 0,95), dává to analytikovi jistotu, že naměřená odezva byla skutečně způsobena nárazem kladiva a nikoli vibracemi pozadí nebo šumem měření.
• Špatné měření: Pokud koherence na rezonančním vrcholu výrazně klesne, indikuje to špatné měření. Může to být způsobeno špatným úderem kladiva, hlučným prostředím nebo nelineární strukturální odezvou. Analytik by měl data z tohoto nárazu odmítnout a zkusit to znovu. Koherence bude přirozeně nízká na antirezonancích („údolí“ ve FRF), což je normální.

b) Identifikace zdroje

Koherenci lze použít k určení, zda vibrace z jednoho stroje způsobují vibrace v jiném. Například pokud máte čerpadlo a motor na společné základně a máte podezření, že vibrace čerpadla způsobuje motor:

• Postup: Umístěte jednu akcelerometr na motoru (vstup) a druhý akcelerometr na čerpadle (výstup). Změřte oba signály současně a vypočítejte koherenci.
• Výklad: Pokud je koherence u motoru vysoká rychlost běhu, poskytuje to silný důkaz, že vibrace se přenášejí z motoru na čerpadlo prostřednictvím jejich společné struktury. Pokud je koherence nízká, vibrace čerpadla jsou pravděpodobně způsobeny jeho vlastními problémy (např. nevyvážeností čerpadla, kavitací) a nikoli motorem.

3. Faktory, které snižují koherenci

Několik faktorů může způsobit, že hodnota koherence bude menší než 1,0:

• Měřicí šum: Kontaminace vstupního nebo výstupního signálu vnějším šumem.
• Nelineární systémy: Koherence měří pouze *lineární* vztah. Pokud je systém nelineární (např. kvůli vůli, trhlinám nebo interakcím mezi tekutinou a strukturou), bude koherence nízká, i když existuje kauzální vztah.
• Časové zpoždění: Významné časové zpoždění mezi vstupním a výstupním signálem může snížit koherenci.
• Další neměřené vstupy: Pokud je výstup způsoben více než jedním zdrojem a jako vstup měříte pouze jeden z nich, bude koherence nízká.

Stručně řečeno, koherenční funkce je zásadním nástrojem pro kontrolu kvality pokročilých měření vibrací, který poskytuje jistotu ve validitě dat FRF a pomáhá identifikovat cesty přenosu vibrací.

← Zpět na hlavní index