Principy zoomu FFT

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

$2,358.31

Díly

Snímač vibrací

$107.47

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

$148.07

Zařízení

Balanset-4

$8,123.32

Díly

Magnetický stojan Insize-60-kgf

$54.93

Díly

Reflexní páska

$11.94

Zařízení

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definice: Co je Zoom FFT?

Rychlá přepínání mezi funkcemi (FFT) (také nazývaný FFT s vysokým rozlišením nebo frekvenční zoom) je pokročilý Rychlá Fourierova transformace technika, která poskytuje velmi jemné frekvenční rozlišení ve vybraném úzkém frekvenčním pásmu, nikoli v celém spektru. Namísto analýzy 0–1000 Hz s rozlišením 1 Hz (1000 řádků) může zoom FFT analyzovat 95–105 Hz s rozlišením 0,01 Hz (rovněž 1000 řádků, ale koncentrováno v úzkém pásmu). Toto dramatické zlepšení rozlišení umožňuje oddělení blízko sebe ležících frekvenčních složek, jako například postranní pásma, přesná identifikace frekvence a podrobná analýza specifických spektrálních oblastí.

Zoom FFT je nezbytný pro diagnostiku defektů rotorových tyčí motoru (řešení postranních pásem skluzové frekvence), problémů s převody (identifikace modulačních vzorců) a v jakékoli situaci, kde se důležité diagnostické informace nacházejí v blízko sebe rozmístěných špičkách, které by se při standardní FFT analýze sloučily.

Proč je potřeba Zoom FFT

Omezení rozlišení standardní FFT

Standardní FFT má základní limity rozlišení:

• Rozlišení = Fmax / Počet řádků
• Příklad: Rozsah 0–1000 Hz, rozlišení 800 řádků → 1,25 Hz
• Problém: Nelze rozlišit vrcholy oddělené < 1,25 Hz
• Skluzová frekvence: Často 0,5–2 Hz, vyžaduje lepší rozlišení pro zobrazení postranních pásem

Zlepšení kompromisů v oblasti rozlišení

• Snížení Fmax: 0–100 Hz poskytuje rozlišení 0,125 Hz (lepší), ALE nezachycuje vysokofrekvenční obsah
• Zvětšit řádky: 8000 řádků dává 0,125 Hz, ALE náročné na dobu zpracování/paměť
• Rychlá přepínání funkcí (FFT) pro zoom: Kombinuje vysoké rozlišení v sledovaném pásmu s rozumným zpracováním

Jak funguje Zoom FFT

Základní proces

1. Vyberte frekvenční pásmo: Vyberte střední frekvenci a šířku pásma (např. 100 Hz ± 10 Hz)
2. Frekvenční posun: Digitálně posunout vybrané pásmo dolů na téměř stejnosměrné (základní pásmo) napětí
3. Decimování: Snižte vzorkovací frekvenci úměrně zúžené šířce pásma
4. Výpočet rychlé převodní funkce (FFT): Provést FFT na signálu se sníženou rychlostí
5. Výsledek: Spektrum s vysokým rozlišením ve vybraném úzkém pásmu

Zisk z rozlišení

• Pokud přiblížíte na 1/10 plného rozsahu, získáte 10× jemnější rozlišení.
• Příklad: 0–1000 Hz při rozlišení 1 Hz → Přiblížení na 95–105 Hz při rozlišení 0,01 Hz
• Zisk = (Celý rozsah / Rozsah zoomu)

Aplikace

1. Detekce defektů rotorové tyče motoru

Klasická aplikace FFT pro zoom:

• Problém: Postranní pásma skluzové frekvence (rozteč 0,5–2 Hz) jsou příliš blízko pro rozlišování ve standardní FFT
• Řešení: Zoom FFT přibližně na 1× rychlost chodu s rozlišením 0,1 Hz nebo lepším
• Výsledek: Jasně oddělené postranní pásy odhalující zlomené rotorové tyče
• Analýza: Amplituda postranního pásma udává počet přerušených pruhů

2. Diagnostika převodovky

• Přiblížení kmitočtu záběru ozubených kol
• Vyřešte postranní pásma při rozteči otáček hřídele
• Identifikujte vzorce frekvence loveckých zubů
• Rozlišování bočních pásů pastorku a ozubeného kola

3. Analýza ložisek

• Přiblížení kmitočtů poruch ložisek
• Vyřešit strukturu postranního pásma
• Určete přesnou frekvenci poruch (porovnejte s vypočítanou)
• Analyzujte modulační vzory

4. Analýza elektrických frekvencí

• Přiblížení kmitočtu sítě nebo 2× frekvence sítě
• Vyřešení postranních pásem skluzové frekvence v proudově podmíněných vibracích
• Přesně určete frekvenci průchodu pólu

5. Studie kritické rychlosti

• Přiblížení kolem předpokládaných vlastních frekvencí
• Přesné určení rezonanční frekvence
• Změřte šířku rezonančního píku pro výpočet tlumení

Provozní postup

Nastavení

1. Standardní FFT první: Identifikujte oblast zájmu o frekvenci
2. Vyberte centrum: Vyberte střední frekvenci pro zoom
3. Vyberte rozpětí: Vyberte šířku pásma zoomu (úzké pro vysoké rozlišení)
4. Nastavené parametry: Počet řádků (obvykle stejný jako u standardní FFT)
5. Získání dat: Přístroj provádí zoom FFT

Typická nastavení

• Boční pásma motoru: Střed při 1× (30 Hz), rozpětí ±10 Hz, rozlišení 800 řádků → 0,025 Hz
• Síť ozubených kol: Střed v GMF (600 Hz), rozpětí ±50 Hz, rozlišení 1600 řádků → 0,0625 Hz
• Závada ložiska: Střed na BPFO (150 Hz), rozpětí ±25 Hz, rozlišení 800 řádků → 0,0625 Hz

Výhody

Vysoké rozlišení

• 10–100× lepší rozlišení než standardní FFT
• Odděluje vrcholy, které by jinak nebylo možné rozlišit
• Odhaluje diagnostické detaily

Výpočetní efektivita

• Efektivnější než zvyšování počtu řádků v celém spektru
• Rychlejší zpracování
• Menší potřeba paměti

Přesné měření frekvence

• Určuje přesnou špičkovou frekvenci
• Porovnejte s teoretickými výpočty
• Ověření diagnózy poruchy

Omezení

Pouze úzkopásmové

• Zobrazuje pouze vybranou frekvenční oblast
• Mine informace mimo pásmo zoomu
• Musíte vědět, kam přibližně přiblížit
• Pro přehled je nejprve nutné standardní FFT

Požadované znalosti uživatele

• Je nutné vybrat vhodnou oblast přiblížení
• Vyžaduje pochopení toho, co hledat
• Není vhodné pro obecný screening
• Složitější než standardní FFT

Časová investice

• Další měření nad rámec standardní FFT
• Doba nastavení a výběru parametrů
• Odůvodněno pro kritické vybavení nebo potvrzené problémy

Zoom FFT je výkonný nástroj pro spektrální analýzu, který poskytuje vysokofrekvenční rozlišení potřebné k vyřešení blízko sebe umístěných vibračních komponent, které jsou klíčové pro diagnostiku elektrických poruch motoru, vad převodů a problémů s ložisky. Zvládnutí technik zoom FFT – znalost toho, kdy je použít, jak zvolit vhodné parametry a interpretace výsledných spekter s vysokým rozlišením – je nezbytné pro pokročilou analýzu vibrací a podrobnou diagnostiku poruch ve složitých strojích.

---

← Zpět na hlavní index