Forståelse af autospektrum

Enheder

Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A.

$2,358.31

Dele

Vibrationssensor

$107.47

Dele

Optisk sensor (laser-tachometer)

$148.07

Enheder

Balanset-4

$8,123.32

Dele

Magnetisk stativ i størrelse 60 kgf

$54.93

Dele

Reflekterende tape

$11.94

Enheder

Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definition: Hvad er Auto-Spectrum?

Autospektrum (også kaldet autospektrum, effektspektrum eller blot spektrum) er frekvensdomænerepræsentationen af en enkelt vibrationer signal, der viser fordelingen af vibrationsenergi eller amplitude som en funktion af frekvens. Det beregnes ved at tage Hurtig Fourier-transformation (FFT) af signalet og viser størrelsen af hver frekvenskomponent. Udtrykket "autospektrum" adskiller det fra krydsspektrum (som relaterer to forskellige signaler) og understreger, at det er spektret af et signal med sig selv.

I praksis er autospektrum, hvad de fleste mennesker blot kalder "spektret" eller "FFT-spektret" - det er standardfrekvensanalysevisningen i vibrationsanalysatorer, der viser toppe ved ubalance, lejefejlfrekvenser, gearnet og andre diagnostiske komponenter. Det bliver vigtigt at forstå, at dette teknisk set er et autospektrum, når man arbejder med flerkanalsanalyse, hvor krydsspektre og andre korrelationsfunktioner kommer i spil.

Matematisk fundament

Beregningsmetoder

Direkte FFT

• Beregn FFT af tidssignal
• Beregn størrelsen af hver kompleks FFT-komponent
• Vis størrelsesorden vs. frekvens
• Mest almindelige og ligetil

Via autokorrelation

• Beregn autokorrelationsfunktionen for signalet
• Tag FFT af autokorrelation
• Resultatet er autospektrum (Wiener-Khinchin-sætning)
• Matematisk ækvivalent, men beregningsmæssigt forskellig rute

Gennemsnitsberegning

• Flere autospektre beregnet ud fra sekventielle tidsregistreringer
• Gennemsnitligt beregnet for at reducere støj og forbedre statistisk pålidelighed
• Typisk: 4-16 gennemsnit for maskindiagnostik
• Flere gennemsnit for tilfældig vibration (50-100+)

Egenskaber og karakteristika

Virkelig værdsat

• Autospektret er altid reelt (ingen imaginær del)
• Repræsenterer kun størrelsesorden, nej fase information
• Fasetab i størrelsesberegning
• Tilstrækkelig til de fleste enkeltpunktsdiagnoser

Altid positiv

• Værdier altid ≥ 0 (størrelsesorden i anden eller størrelsesorden)
• Kan ikke have negative spektrale værdier
• Repræsenterer energi eller kraft (iboende positiv)

Symmetrisk (for reelle signaler)

• Autospektrum af reelt signal symmetrisk omkring Nyquist-frekvensen
• Negative frekvenser afspejler positive frekvenser
• Kun positive frekvenser vises (indeholder alle oplysninger)

Autospektrum i maskindiagnostik

Standarddiagnosedisplay

• Hvad teknikere kalder "spektret" eller "FFT"“
• Viser alle vibrationsfrekvenskomponenter
• Toppe identificeret og matchet med forkastningstyper
• Primært værktøj til fejldiagnose

Typiske funktioner

• 1× Peak: Ubalance eller andre 1× kilder
• 2× Peak: Forkert justering eller løshed
• Lejefrekvenser: BPFO, BPFI, BSF, FTF
• Gearnet: Tandindgrebsfrekvens
• Elektrisk: 2× netfrekvens (120/100 Hz)
• Støjniveau: Baggrundsniveau fra tilfældig vibration og støj

Autospektrum vs. krydsspektrum

Auto-Spectrum (enkelt kanal)

• Spektrum af ét signal
• Viser frekvensindhold
• Ingen faseinformation
• Tilstrækkelig til de fleste diagnostiske foranstaltninger
• Standard enkeltkanals FFT

Krydsspektrum (to kanaler)

• Forholdet mellem to signaler
• Viser indhold af almindelige frekvenser
• Inkluderer faseforhold
• Bruges i overføringsfunktionsanalyse, kohærens
• Kræver to synkroniserede kanaler

Gennemsnitsberegning af autospektre

Lineær gennemsnitsberegning

• Aritmetisk gennemsnit af flere autospektre
• Reducerer tilfældig støjvariation
• Forbedrer estimatet af det sande spektrum
• Standard for maskinanalyse

Eksponentiel gennemsnitsberegning

• Vægtet gennemsnit giver mere vægt til nyere spektre
• Nyttig til at spore skiftende forhold
• Applikationer til overvågning i realtid

Peak Hold (maks. spektrum)

• Hver frekvensbin indeholder en maksimal værdi
• Indfanger forbigående komponenter
• Nyttig til analyse af opstart/nedlukning

Visningsformater

Lineær skala

• Y-akse lineær (mm/s, m/s² osv.)
• Letlæselige absolutte værdier
• Små toppe kan være usynlige, hvis der er store toppe
• Almindelig for rutineanalyse

Logaritmisk skala (dB)

• Y-akse i decibel (20 log (amplitude/reference))
• Bredt dynamisk område synligt
• Både små og store toppe er synlige
• Fælles for forskning og detaljeret analyse

Frekvensakse

• Lineær: Lige Hz-afstand, standard for maskiner
• Logaritmisk: Lige oktavafstand, nyttig til brede frekvensområder

Kvalitetsindikatorer

Spektral kvalitet

• Rent spektrum: Klare toppe, lavt støjniveau
• Støjspektrum: Høj baggrund, uklare toppe
• Gennemsnit: Forbedrer kvaliteten ved at reducere støj
• Opløsning: Tilstrækkelig til at adskille tætte toppe

Overbelastningsindikatorer

• Kontroller for signaloverbelastning under optagelse
• Overbelastning skaber falske spektrale komponenter
• Juster indgangsforstærkningen, hvis der opstår overbelastning

Autospektrum er det grundlæggende frekvensanalyseværktøj inden for vibrationsdiagnostik og repræsenterer den enkeltkanals FFT, som teknikere bruger dagligt til fejlidentifikation og tilstandsvurdering. Forståelsen af, at "spektret" teknisk set er et autospektrum, og hvordan det relaterer sig til krydsspektre og andre spektrale analyseteknikker, danner grundlaget for avanceret flerkanalsanalyse og omfattende maskindiagnostik.

---

← Tilbage til hovedindekset