Pochopení demodulace (analýza obálky)

Definice: Co je demodulace?

V kontextu vibrační analýzy, demodulace je výkonná technika zpracování signálu používaná k detekci opakujících se nízkofrekvenčních nárazů, které jsou „skryté“ ve vysokofrekvenčním vibračním signálu stroje. Je to základní proces, na kterém je založen běžněji známý termín, Analýza obálkyTyto dva pojmy se často používají zaměnitelně.

Tato technika funguje tak, že izoluje vysokofrekvenční pásmo vibrací, které funguje jako „nosný“ signál, a poté extrahuje „obálku“ tohoto signálu. Tato obálka odhaluje základní nízkofrekvenční vzorce opakujících se nárazů, jako jsou ty generované mikroskopickými poruchami v ložiskách nebo ozubených kolech.

Proces demodulace

Demodulace zahrnuje tříkrokový proces:

1. Pásmová filtrace: Nejprve je surový vibrační signál propuštěn vysokofrekvenčním pásmovým filtrem. Ten odstraňuje silné nízkofrekvenční vibrace (jako je nevyváženost a nesouosost) a zaměřuje se pouze na vysokofrekvenční oblast, kde vlny napětí z nárazů ložisek nebo ozubených kol vyvolávají strukturální rezonance.
2. Náprava: Filtrovaný vysokofrekvenční signál je poté usměrněn. Tento proces převádí zápornou část tvaru vlny na kladnou, čímž v podstatě vytváří signál, který představuje absolutní amplitudu.
3. Nízkofrekvenční filtrování (obálkování): Nakonec je tento usměrněný signál propuštěn dolní propustí. Tím se vyhladí vysokofrekvenční rezonanční „nosný“ signál a zůstane pouze nízkofrekvenční „obálka“, která sleduje vrcholy usměrněného signálu. Tento výsledný obálkový signál přímo představuje opakovací frekvenci základních nárazů.

Na tomto finálním obálkovém signálu se poté provede FFT. Výsledné spektrum, nazývané obálkové spektrum nebo demodulované spektrum, vykazuje jasné vrcholy na přesných poruchových frekvencích ložiska nebo ozubených kol.

Proč je demodulace tak efektivní?

Demodulace je jednou z nejdůležitějších technik pro včasnou detekci poruch, a to díky způsobu, jakým zpracovává signály nárazu.

• Včasné varování: Když valivý element narazí na drobné odlupování na ložiskovém kroužku, vyvolá to malý náraz s nízkou energií. Tento náraz způsobí velmi krátký, vysokofrekvenční výbuch vibrací, když konstrukce stroje „zvoní“ na svých vlastních frekvencích.
• Oddělení signálu od šumu: V normálním FFT spektru je nepatrné množství energie z těchto raných fází nárazů zcela pohřbeno masivní energií z nízkofrekvenčních vibrací, jako je nevyváženost.
• Zaměření na míru opakování: Demodulace ignoruje silné nízkofrekvenční signály. Zaměřuje se na vysokofrekvenční „zvonění“ a především na *frekvenci opakování* tohoto zvonění. Právě tato frekvence opakování přímo odpovídá poruchovým frekvencím ložiska nebo ozubeného kola (např. BPFO, BPFI, BSF, GMF).

Aplikace

Hlavní aplikace pro demodulaci jsou:

• Analýza valivých ložisek: Je to definitivní metoda pro detekci a diagnostiku závad v kuličkových a válečkových ložiscích, která často poskytuje varování měsíce předtím, než se závada stane kritickou.
• Analýza převodovky: Je vysoce účinný při detekci problémů, jako jsou prasklé nebo zlomené zuby ozubeného kola, které v demodulovaném spektru generují jasný signál nárazu při 1násobku rychlosti otáčení ozubeného kola.
• Další ovlivňující události: Lze jej také použít k detekci dalších opakujících se nárazových jevů, jako je otevírání a zavírání odvaděčů kondenzátu nebo problémy s časováním ventilů pístového motoru.

← Zpět na hlavní index