Was ist Zoom FFT? Hochauflösende Spektralanalyse • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was ist Zoom FFT? Hochauflösende Spektralanalyse • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was ist Zoom FFT? Hochauflösende Spektralanalyse

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Zoom FFT verstehen

Definition: Was ist Zoom FFT?

Zoom FFT (auch hochauflösende FFT oder Frequenzzoom genannt) ist eine erweiterte Schnelle Fourier-Transformation Eine Technik, die eine sehr feine Frequenzauflösung innerhalb eines ausgewählten schmalen Frequenzbandes statt über das gesamte Spektrum bietet. Anstatt 0–1000 Hz mit einer Auflösung von 1 Hz (1000 Zeilen) zu analysieren, analysiert die Zoom-FFT 95–105 Hz mit einer Auflösung von 0,01 Hz (ebenfalls 1000 Zeilen, aber konzentriert auf ein schmales Band). Diese drastische Verbesserung der Auflösung ermöglicht die Trennung eng beieinander liegender Frequenzkomponenten wie: Seitenbänder, präzise Frequenzidentifizierung und detaillierte Analyse bestimmter Spektralbereiche.

Zoom FFT ist unerlässlich für die Diagnose von Rotorstabdefekten von Motoren (Auflösen von Schlupffrequenzseitenbändern), Getriebeproblemen (Identifizieren von Modulationsmustern) und allen Situationen, in denen wichtige Diagnoseinformationen in eng beieinander liegenden Spitzen vorliegen, die bei einer Standard-FFT-Analyse zusammengeführt würden.

Warum Zoom FFT benötigt wird

Auflösungsbeschränkungen der Standard-FFT

Die Standard-FFT hat grundsätzliche Auflösungsgrenzen:

  • Auflösung = Fmax / Anzahl der Zeilen
  • Beispiel: 0-1000 Hz Bereich, 800 Zeilen → 1,25 Hz Auflösung
  • Problem: Peaks können nicht unterschieden werden, die durch < 1,25 Hz
  • Schlupffrequenz: Oft 0,5–2 Hz, erfordert eine bessere Auflösung, um Seitenbänder zu sehen

Kompromisse bei der Auflösung verbessern

  • Fmax reduzieren: 0-100 Hz ergibt eine Auflösung von 0,125 Hz (besser), ABER es fehlen hochfrequente Inhalte
  • Zeilen erhöhen: 8000 Zeilen ergeben 0,125 Hz, ABER Verarbeitungszeit/Speicherintensiv
  • Zoom FFT: Kombiniert hohe Auflösung im relevanten Band mit angemessener Verarbeitung

So funktioniert Zoom FFT

Grundlegender Prozess

  1. Frequenzband auswählen: Wählen Sie die Mittenfrequenz und Bandbreite (z. B. 100 Hz ± 10 Hz).
  2. Frequenzverschiebung: Digitales Verschieben des ausgewählten Bandes nach unten bis nahe DC (Basisband)
  3. Dezimierung: Reduzieren Sie die Abtastrate proportional zur verringerten Bandbreite
  4. FFT-Berechnung: Führen Sie eine FFT an einem Signal mit reduzierter Rate durch
  5. Ergebnis: Hochauflösendes Spektrum ausgewählter Schmalband

Auflösungsgewinn

  • Wenn Sie auf 1/10 der vollen Spanne zoomen, erhalten Sie eine 10-mal feinere Auflösung
  • Beispiel: 0–1000 Hz bei 1 Hz Auflösung → Zoom auf 95–105 Hz bei 0,01 Hz Auflösung
  • Verstärkung = (Vollständige Spanne / Zoom-Spanne)

Anwendungen

1. Erkennung von Motorrotorstabdefekten

Die klassische Zoom-FFT-Anwendung:

  • Problem: Schlupffrequenz-Seitenbänder (Abstand 0,5–2 Hz) zu nahe beieinander, um in der Standard-FFT aufgelöst zu werden
  • Lösung: Zoom FFT etwa 1× Laufgeschwindigkeit mit 0,1 Hz oder besserer Auflösung
  • Ergebnis: Klar getrennte Seitenbänder zeigen gebrochene Rotorstäbe
  • Analyse: Die Seitenbandamplitude gibt die Anzahl der unterbrochenen Balken an

2. Getriebediagnose

  • Zoomen Sie um die Zahneingriffsfrequenz
  • Seitenbänder im Wellendrehzahlabstand auflösen
  • Identifizieren Sie Jagdzahnfrequenzmuster
  • Unterscheiden Sie Ritzel- und Zahnradseitenbänder

3. Lageranalyse

  • Zoomen Sie durch die Lagerfehlerfrequenzen
  • Seitenbandstruktur auflösen
  • Genaue Fehlerhäufigkeit ermitteln (mit berechnet vergleichen)
  • Modulationsmuster analysieren

4. Elektrische Frequenzanalyse

  • Zoom um die Zeilenfrequenz oder 2× Zeilenfrequenz
  • Lösen Sie Schlupffrequenz-Seitenbänder in strombedingten Schwingungen
  • Poldurchgangshäufigkeit präzise ermitteln

5. Studien zur kritischen Geschwindigkeit

  • Zoomen Sie um vermutete Eigenfrequenzen herum
  • Resonanzfrequenz präzise bestimmen
  • Messen Sie die Resonanzspitzenbreite zur Dämpfungsberechnung

Betriebsverfahren

Aufstellen

  1. Standard-FFT zuerst: Identifizieren Sie den Frequenzbereich, der von Interesse ist
  2. Zentrum auswählen: Wählen Sie die Mittenfrequenz für den Zoom
  3. Spanne auswählen: Wählen Sie die Zoombandbreite (schmal für hohe Auflösung)
  4. Parameter festlegen: Anzahl der Zeilen (normalerweise dieselbe wie bei der Standard-FFT)
  5. Daten erfassen: Das Instrument führt eine Zoom-FFT durch

Typische Einstellungen

  • Motorseitenbänder: Mitte bei 1× (30 Hz), Spanne ±10 Hz, 800 Zeilen → 0,025 Hz Auflösung
  • Zahneingriff: Mitte bei GMF (600 Hz), Spanne ±50 Hz, 1600 Linien → 0,0625 Hz Auflösung
  • Lagerfehler: Mitte bei BPFO (150 Hz), Spanne ±25 Hz, 800 Linien → 0,0625 Hz Auflösung

Vorteile

Hohe Auflösung

  • 10-100× bessere Auflösung als Standard-FFT
  • Trennt Spitzen, die sonst nicht unterschieden werden können
  • Zeigt Diagnosedetails an

Rechenleistung

  • Effizienter als die Erhöhung der Linien über das gesamte Spektrum
  • Schnellere Verarbeitung
  • Weniger Speicherbedarf

Präzise Frequenzmessung

  • Bestimmt die genaue Spitzenfrequenz
  • Vergleichen Sie mit theoretischen Berechnungen
  • Fehlerdiagnose überprüfen

Einschränkungen

Nur Schmalband

  • Zeigt nur ausgewählte Frequenzbereiche an
  • Verpasst Informationen außerhalb des Zoombereichs
  • Muss ungefähr wissen, wohin gezoomt werden soll
  • Erfordert zunächst eine Standard-FFT zur Übersicht

Benutzerkenntnisse erforderlich

  • Es muss ein geeigneter Zoombereich ausgewählt werden
  • Erfordert Verständnis dafür, wonach gesucht werden muss
  • Nicht für allgemeines Screening geeignet
  • Komplexer als Standard-FFT

Zeitaufwand

  • Zusätzliche Messungen über die Standard-FFT hinaus
  • Setup- und Parameterauswahlzeit
  • Begründet für kritische Geräte oder bestätigte Probleme

Zoom FFT ist ein leistungsstarkes Spektralanalyse-Tool, das die erforderliche hohe Frequenzauflösung bietet, um eng beieinander liegende Schwingungskomponenten zu erkennen, die für die Diagnose von elektrischen Motorfehlern, Getriebedefekten und Lagerproblemen entscheidend sind. Die Beherrschung der Zoom-FFT-Technik – das Wissen, wann sie eingesetzt wird, wie geeignete Parameter ausgewählt werden und wie die resultierenden hochauflösenden Spektren interpretiert werden – ist für die erweiterte Schwingungsanalyse und detaillierte Fehlerdiagnose komplexer Maschinen unerlässlich.

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