Forståelse af kohærens

1. Definition: Hvad er kohærens?

Sammenhæng (også kaldet kohærensfunktionen) er et signalbehandlingsværktøj, der bruges i Vibrationsanalyse at bestemme kvaliteten og validiteten af en måling. Det er en værdi mellem 0 og 1, der angiver, hvor meget af udgangssignalet ved en given frekvens der er direkte forårsaget af indgangssignalet.

• En sammenhæng af 1.0 Ved en specifik frekvens betyder det, at der er et perfekt lineært forhold mellem de to signaler. 100% af outputtet ved den frekvens er forårsaget af inputtet.
• En sammenhæng af 0.5 betyder, at kun 50% af udgangssignalets energi ved den frekvens er lineært relateret til indgangssignalet. Den resterende 50% skyldes andre faktorer som støj, ikke-lineariteter eller andre umålte input.
• En sammenhæng af 0.0 betyder, at der slet ikke er nogen lineær sammenhæng mellem de to signaler ved den frekvens.

Kohærens beregnes ved hjælp af krydseffektspektraldensitet og kræver en flerkanalsanalysator, der kan måle to signaler samtidigt.

2. Primære anvendelser af kohærens

Kohærens bruges primært på to nøgleområder:

a) Validering Frekvensresponsfunktion (FRF) Målinger

Dette er den mest almindelige og kritiske anvendelse af kohærens. Når man udfører en impact test (eller bump test) for at måle en FRF, er kohærensplottet afgørende for at bedømme dataenes kvalitet.

• God måling: For en gyldig FRF bør kohærensen være meget tæt på 1,0 ved de frekvenser, der svarer til resonanstoppene. Hvis kohærensen er høj (f.eks. >0,95), giver det analytikeren tillid til, at den målte respons faktisk var forårsaget af hammerens anslag og ikke af baggrundsvibrationer eller målestøj.
• Dårlig måling: Hvis kohærensen falder markant ved en resonant top, indikerer det en dårlig måling. Dette kan skyldes et dårligt hammerslag, et støjende miljø eller en ikke-lineær strukturel respons. Analytikeren bør afvise dataene fra den pågældende anslag og prøve igen. Kohærensen vil naturligt være lav ved antiresonanser ("dale" i FRF), hvilket er normalt.

b) Kildeidentifikation

Kohærens kan bruges til at bestemme, om vibration fra én maskine forårsager vibration i en anden. Hvis du for eksempel har en pumpe og en motor på en delt base, og du har mistanke om, at motoren får pumpen til at vibrere:

• Fremgangsmåde: Placer en accelerometer på motoren (indgangen) og et andet accelerometer på pumpen (udgangen). Mål begge signaler samtidigt og beregn kohærensen.
• Fortolkning: Hvis kohærensen er høj ved motorens løbehastighed, giver det stærke beviser for, at vibrationen overføres fra motoren til pumpen gennem deres fælles struktur. Hvis kohærensen er lav, er pumpens vibration sandsynligvis forårsaget af dens egne problemer (f.eks. ubalance i pumpen, kavitation) og ikke af motoren.

3. Faktorer, der reducerer kohærens

Flere faktorer kan forårsage, at kohærensværdien er mindre end 1,0:

• Målingsstøj: Kontaminering af enten indgangs- eller udgangssignalet med uvedkommende støj.
• Ikke-lineære systemer: Kohærens måler kun den *lineære* sammenhæng. Hvis systemet er ikke-lineært (f.eks. på grund af løshed, revner eller væske-struktur-interaktioner), vil kohærensen være lav, selvom der er en årsagssammenhæng.
• Tidsforsinkelser: En betydelig tidsforsinkelse mellem input- og outputsignalerne kan reducere kohærensen.
• Andre umålte input: Hvis outputtet er forårsaget af mere end én kilde, og du kun måler én af dem som input, vil kohærensen være lav.

Kort sagt er kohærensfunktionen et vigtigt kvalitetskontrolværktøj til avancerede vibrationsmålinger, der giver tillid til gyldigheden af FRF-data og hjælper med at identificere vibrationstransmissionsveje.

← Tilbage til hovedindekset