Forståelse af spektralanalyse

1. Definition: Hvad er spektralanalyse?

Spektralanalyse er processen med at optage et komplekst signal, såsom et tidsbølgeform fra en vibrationssensor og nedbryde den til dens individuelle frekvenskomponenter. Det primære mål med spektralanalyse er at transformere signalet fra tidsdomænet (synsamplitude vs. tid) til frekvensdomænet (synsamplitude vs. frekvens).

Resultatet af denne proces er en spektrum (flertal: spektre), som er en graf, der viser vibrationsamplituden ved hver specifik frekvens. Spektralanalyse er den mest grundlæggende og kraftfulde teknik inden for vibrationsdiagnostik, da det giver en analytiker mulighed for at identificere de unikke frekvenssignaturer, der er forbundet med forskellige maskinfejl.

2. Rollen af Hurtig Fourier-transformation (FFT)

Moderne spektralanalyse er muliggjort af en yderst effektiv algoritme kaldet Hurtig Fourier-transformation (FFT)FFT'en er en matematisk procedure, der er programmeret ind i alle digitale kredsløb. vibrationsanalysatorDen tager de digitaliserede tidsbølgeformdata som input og producerer frekvensspektret som output.

FFT'en gør det muligt at se et komplekst og tilsyneladende kaotisk signal, som er meget vanskeligt at fortolke i tidsdomænet, som en klar serie af distinkte frekvenstoppe i frekvensdomænet.

3. Spektrets diagnostiske kraft

Grunden til, at spektralanalyse er så effektiv, er, at forskellige mekaniske og elektriske problemer i roterende maskiner genererer vibrationer ved forudsigelige, karakteristiske frekvenser. Ved at undersøge spektret kan en analytiker diagnosticere den grundlæggende årsag til et problem ved at matche frekvenserne af toppene med et kendt fejlmønster.

Almindelige eksempler inkluderer:

• En stor top på 1 gange løbehastighed indikerer ofte ubalance.
• En stor top ved 2 gange løbehastigheden er et klassisk tegn på forskydning.
• En række toppe ved ikke-heltallige multipla af løbehastighed kan pege på lejefejl.
• En højamplitude-top ved Gear Mesh Frequency (GMF) med sidebånd indikerer defekter i gearet.
• En peak på 2 gange den elektriske netfrekvens kan indikere et problem med motorstatoren.

4. Nøgleparametre i spektralanalyse

For at opnå et brugbart spektrum skal en analytiker definere flere nøgleparametre:

• Fmax (Maksimal frekvens): Dette er den højeste frekvens, der vil blive inkluderet i spektret. Den skal indstilles højt nok til at opfange frekvenserne af de formodede fejl (f.eks. høje frekvenser for gearproblemer).
• Opløsning (Opløsningslinjer): Dette bestemmer detaljeniveauet i spektret. Et højere antal linjer giver bedre frekvensopløsning, hvilket betyder, at analysatoren kan skelne mellem to frekvenstoppe, der er meget tæt på hinanden. Dette er afgørende for at identificere sidebånd i gearkasseanalyse.
• Gennemsnit: For at få et rent, stabilt spektrum tager analysatoren flere "øjebliksbilleder" af dataene og beregner gennemsnittet af dem. Dette fjerner tilfældig støj og giver en mere præcis repræsentation af den sande, stabile vibration.
• Vinduesinddeling: En matematisk funktion (som et Hanning-vindue) anvendes på dataene for at forhindre en behandlingsfejl kaldet spektral lækage, hvilket kan forvrænge amplituderne og formerne af frekvenstoppene.

I bund og grund er spektralanalyse kernen i moderne vibrationsdiagnostik, der giver et klart "røntgenbillede" af de kræfter og bevægelser, der sker inde i en maskine.

← Tilbage til hovedindekset