Forståelse af demodulation (konvolutanalyse)

Definition: Hvad er demodulation?

I forbindelse med vibrationsanalyse, demodulation er en kraftfuld signalbehandlingsteknik, der bruges til at detektere gentagne, lavfrekvente stød, der er "skjult" i en maskins højfrekvente vibrationssignal. Det er kerneprocessen bag det mere almindeligt kendte udtryk, KonvolutanalyseDe to udtryk bruges ofte i flæng.

Teknikken fungerer ved at isolere et højfrekvent vibrationsbånd, der fungerer som et "bærersignal", og derefter udtrække "konvolutten" for dette signal. Denne konvolut afslører de underliggende lavfrekvente mønstre af gentagne stød, såsom dem, der genereres af mikroskopiske fejl i lejer eller gear.

Demodulationsprocessen

Demodulation involverer en tretrinsproces:

1. Båndpasfiltrering: Først sendes det rå vibrationssignal gennem et højfrekvent båndpasfilter. Dette fjerner de stærke, lavfrekvente vibrationer (som ubalance og skævhed) og fokuserer kun på et højfrekvent område, hvor spændingsbølgerne fra lejer eller gearstød udløser strukturelle resonanser.
2. Berigtigelse: Det filtrerede højfrekvente signal ensrettes derefter. Denne proces vender den negative del af bølgeformen til positiv, hvilket i bund og grund skaber et signal, der repræsenterer den absolutte amplitude.
3. Lavpasfiltrering (omslutning): Endelig ledes dette ensrettede signal gennem et lavpasfilter. Dette udjævner det højfrekvente resonante "bærer"-signal og efterlader kun den lavfrekvente "konvolut", der følger toppene af det ensrettede signal. Dette resulterende konvolut-signal repræsenterer direkte gentagelseshastigheden af de underliggende stød.

En FFT udføres derefter på dette endelige envelope-signal. Det resulterende spektrum, kaldet envelope-spektret eller demoduleret spektrum, viser tydelige toppe ved de nøjagtige fejlfrekvenser for leje- eller gearkomponenterne.

Hvorfor er demodulation så effektiv?

Demodulation er en af de vigtigste teknikker til tidlig fejldetektering på grund af dens håndtering af kollisionssignaler.

• Tidlig advarsel: Når et lille afskalning af en lejebane rammes af et rulleelement, producerer det et lille, lavenergisk stød. Dette stød forårsager et meget kort, højfrekvent vibrationsudbrud, når maskinstrukturen "ringer" ved dens naturlige frekvenser.
• Adskillelse af signal fra støj: I et normalt FFT-spektrum er den lille mængde energi fra disse tidlige stadier af nedslag fuldstændig begravet af den massive energi fra lavfrekvente vibrationer som ubalance.
• Fokus på gentagelsesfrekvensen: Demodulation ignorerer de kraftige lavfrekvente signaler. Den fokuserer på den højfrekvente "ringning" og, vigtigst af alt, *gentagelseshastigheden* for denne ringning. Det er denne gentagelseshastighed, der direkte svarer til leje- eller gearfejlfrekvenserne (f.eks. BPFO, BPFI, BSF, GMF).

Applikationer

De primære anvendelser af demodulation er:

• Analyse af rullelejer: Det er den definitive metode til at detektere og diagnosticere fejl i kugle- og rullelejer, og den giver ofte en advarsel måneder før fejlen bliver kritisk.
• Gearkasseanalyse: Den er yderst effektiv til at detektere problemer som revnede eller knækkede tandhjulstænder, hvilket genererer et klart anslagssignal ved 1 gange gearets rotationshastighed i det demodulerede spektrum.
• Andre påvirkende begivenheder: Det kan også bruges til at detektere andre gentagne påvirkningsfænomener, såsom åbning og lukning af dampfælder eller problemer med motorens frem- og tilbagegående ventilstyring.

← Tilbage til hovedindekset