Pochopení křížového spektra

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

$2,363.39 Původní cena byla: $2,363.39.$1,914.65Aktuální cena je: $1,914.65.

Díly

Snímač vibrací

$107.70 Původní cena byla: $107.70.$71.80Aktuální cena je: $71.80.

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

$148.39 Původní cena byla: $148.39.$83.77Aktuální cena je: $83.77.

Zařízení

Balanset-4

$8,140.84

Díly

Magnetický stojan Insize-60-kgf

$55.05

Díly

Reflexní páska

$11.97

Zařízení

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

$2,076.19 Původní cena byla: $2,076.19.$1,675.32Aktuální cena je: $1,675.32.

Definice: Co je to křížové spektrum?

Napříč spektrem (nazývané také křížové výkonové spektrum nebo křížová spektrální hustota) je reprezentace vztahu mezi dvěma současně měřenými parametry ve frekvenční doméně vibrace signálů. Vypočítá se vynásobením Rychlá převodní funkce (FFT) jednoho signálu komplexním konjugátem FFT druhého signálu. Na rozdíl od automatické spektrum které ukazuje frekvenční složení jednoho signálu, křížové spektrum odhaluje, které frekvence jsou společné pro oba signály a fáze vztah mezi signály na každé frekvenci.

Křížové spektrum je základem pokročilé vícekanálové vibrační analýzy, včetně odhadu přenosové funkce, soudržnost analýza a měření provozního tvaru deformace (ODS). Umožňuje pochopit, jak se vibrace šíří konstrukcemi, a identifikovat vztahy příčiny a následku mezi místy měření.

Matematická definice

Výpočet

• Gxy(f) = X(f) × Y*(f)
• Kde X(f) = FFT signálu x(t)
• Y*(f) = komplexní konjugát FFT signálu y(t)
• Výsledek má komplexní hodnotu (má jak velikost, tak fázi)

Součásti

• Velikost: |Gxy(f)| ukazuje sílu společného frekvenčního obsahu
• Fáze: ∠Gxy(f) ukazuje fázový rozdíl mezi signály na každé frekvenci
• Skutečná část: Fázová (kospektrální) složka
• Imaginární část: Kvadraturní (90° mimo fázi) složka

Nemovitosti

Komplexně oceňované

• Na rozdíl od autospektra (pouze reálného) je křížové spektrum složité.
• Obsahuje informace o velikosti i fázi
• Fáze klíčová pro pochopení vztahů signálů

Není symetrické

• Gxy(f) ≠ Gyx(f) obecně
• Záleží na pořadí (který signál je referenční)
• Gyx(f) = komplexně sdružená funkce Gxy(f)

Požadované průměrování

• Jednotlivé křížové spektrum, zašumené a nespolehlivé
• Průměrná vícenásobná křížová spektra pro stabilní odhad
• Průměr šumových složek se blíží nule (nekorelované)
• Korelované komponenty posilují

Aplikace

1. Výpočet přenosové funkce

Nejdůležitější aplikace:

• H(f) = Gxy(f) / Gxx(f)
• Kde x = vstup, y = výstup
• Ukazuje, jak systém reaguje na buzení
• Velikost ukazuje zesílení/útlum
• Fáze ukazuje časové zpoždění nebo rezonanční chování
• Používá se v modální analýza, strukturální dynamika

2. Výpočet koherence

• Koherence = |Gxy|² / (Gxx × Gy)
• Měří korelaci mezi signály na každé frekvenci
• Hodnoty 0-1: 1 = perfektní korelace, 0 = žádná korelace
• Ověřuje kvalitu měření a identifikuje šum

3. Stanovení fázového vztahu

• Fáze z křížového spektra ukazuje časové zpoždění nebo rezonanci
• 0° fáze: signály ve fázi (pohybují se společně)
• Fáze 180°: signály mimo fázi (pohybují se opačně)
• 90° fáze: kvadratura (rezonance nebo časové zpoždění)
• Diagnostika tvarů módů, přenos vibrací

4. Potlačení soufázového signálu

• Křížové spektrum identifikuje frekvenční složky společné pro oba kanály
• Nekorelované potlačení šumu při průměrování
• Odhaluje skutečné složky signálu
• Zlepšuje poměr signálu k šumu

Praktická měření

Typické scénáře měření

Porovnání ložisek

• Signál X: Vibrace na ložisku 1
• Signál Y: Vibrace na ložisku 2
• Křížové spektrum ukazuje frekvence ovlivňující obě ložiska
• Identifikuje problémy související s rotorem oproti problémům s jednotlivými ložisky

Analýza vstupů a výstupů

• Signál X: Síla nebo vibrace na vstupu (spojka, ložisko unašeče)
• Signál Y: Reakce na výstupu (ložisko poháněného zařízení)
• Křížové spektrum odhaluje charakteristiky přenosu
• Přenosová funkce ukazuje, jak se vibrace přenášejí

Strukturální přenos

• Signál X: Vibrace ložiskového tělesa
• Signál Y: Vibrace základů nebo rámu
• Křížové spektrum ukazuje, které frekvence se přenášejí do struktury
• Usměrňuje úsilí o izolaci nebo zpevnění

Výklad

Vysoká magnituda při frekvenci

• Označuje silnou korelaci mezi signály na dané frekvenci
• Společný zdroj nebo silná vazba
• Složka přítomná v obou signálech

Nízká magnituda při frekvenci

• Malá korelace (nekorelovaná nebo slabá vazba)
• Komponenta může být přítomna v jednom signálu, ale ne v jiných.
• Nebo složky nekorelované (šum, různé zdroje)

Informace o fázi

• 0°: Signály se pohybují společně (pevné spojení nebo pod rezonancí)
• 180°: Signály se pohybují opačně (nad rezonancí nebo symetrií)
• 90°: Kvadratura (při rezonanci nebo specifické geometrii)
• Frekvenčně závislé: Fázové změny odhalují dynamické chování

Pokročilé aplikace

Analýza více vstupů/výstupů

• Více referenčních signálů, více signálů odezvy
• Matice křížových spekter
• Identifikuje více přenosových cest
• Charakterizace komplexních systémů

Provozní tvary průhybu

• Křížová spektra mezi mnoha měřicími body
• Fázové vztahy definují vzorec vychýlení
• Vizualizuje strukturální pohyb
• Identifikuje rezonanční režimy

Křížové spektrum rozšiřuje frekvenční analýzu z jednokanálové na vícekanálové a odhaluje vztahy mezi signály, které umožňují výpočet přenosové funkce, validaci koherence a pochopení drah přenosu vibrací. Přestože je křížové spektrum složitější než automatické spektrum, je nezbytné pro pokročilou vibrační analýzu, včetně modálního testování, strukturální dynamiky a sofistikované diagnostiky strojů vyžadující vícebodová měření.

---

← Zpět na hlavní index