Forstå Hanning-vinduet

Definition: Hvad er et Hanning-vindue?

Den Hanning-vindue er en specifik type matematisk funktion, der anvendes på en blok af tidsbølgeformdata, før den behandles af en Hurtig Fourier-transformation (FFT)Det er en af de mest almindeligt anvendte vinduesinddeling funktioner i vibrationsanalyse. Formålet med Hanning-vinduet er at minimere en fejl kendt som spektral lækage.

Vinduet har en glat, klokkelignende form. Når det ganges med tidssignalet, tvinger det signalet til at være nul i begyndelsen og slutningen af tidsblokken og lader signalets centrum være uændret. Denne tilspidsede proces sikrer, at prøveblokken ikke indeholder skarpe, kunstige diskontinuiteter ved sine grænser.

Hvorfor er et Hanning-vindue nødvendigt? (Spektral lækage)

FFT-algoritmen antager grundlæggende, at den endelige blok af tidsdata, den analyserer, repræsenterer én perfekt, gentagende cyklus af signalet. Denne antagelse er kun sand, hvis et helt antal cyklusser af hver frekvenskomponent passer præcist ind i tidsblokken. I et virkeligt signal fra en roterende maskine er dette næsten aldrig tilfældet.

Når et ikke-heltalligt antal cyklusser registreres, stemmer slutningen af tidsblokken ikke overens med begyndelsen. FFT'en ser denne uoverensstemmelse som et skarpt spring eller en diskontinuitet. Denne kunstige diskontinuitet indeholder energi, der ikke er en del af det reelle signal, og denne energi "lækker" ud i de omgivende frekvensområder i FFT-spektret. Denne lækage kan:

• Får en enkelt, skarp frekvenstop til at fremstå som en bred, udtværet top, hvilket gør det vanskeligt at fastslå den nøjagtige frekvens.
• Obskure signaler med lav amplitude, der har en frekvens, der ligner signaler med høj amplitude.

Hvordan Hanning-vinduet løser problemet

Ved at tvinge signalet til nul ved tidsblokkens grænser fjerner Hanning-vinduet den kunstige diskontinuitet. FFT'en ser nu et jævnt overgangsbaseret, periodisk signal, som den kan behandle meget mere præcist. Resultatet er en betydelig reduktion i spektral lækage, hvilket fører til:

• Forbedret frekvensopløsning: Udtværingseffekten reduceres, og frekvenstoppe i spektret bliver skarpere og mere tydeligt definerede.
• Forbedret amplitudepræcision: Selvom vinduet reducerer den samlede peak-amplitude en smule (analysatoren anvender en kendt korrektionsfaktor for at kompensere), er amplitudeaflæsningen ved den korrekte frekvensbeholder mere præcis, fordi mindre energi er lækket ind i tilstødende beholdere.

Hvornår skal man bruge et Hanning-vindue

Hanning-vinduet er standardvindue til generelle formål til de fleste vibrationsanalyser af stationære maskiner. Det giver et meget godt kompromis mellem frekvensopløsning (hvor godt du kan adskille tæt på hinanden frekvenser) og amplitudenøjagtighed. Det bør bruges til langt de fleste rutinemæssige FFT-målinger på maskiner som motorer, pumper, ventilatorer og kompressorer.

Andre vinduer, som f.eks. Flattop (for nøjagtighed med høj amplitude) eller Uniform (til transiente hændelser), bruges til mere specialiserede applikationer, men Hanning er standardvalget til generel diagnosticering.

← Tilbage til hovedindekset