Κατανόηση της ανάλυσης κυματιδίων

1. Ορισμός: Τι είναι η Ανάλυση Κυματιδίων;

Ανάλυση κυματιδίων είναι μια προηγμένη τεχνική επεξεργασίας σήματος που χρησιμοποιείται για την ανάλυση δόνηση σήματα όπου το περιεχόμενο συχνότητας αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά Γρήγορος Μετασχηματισμός Φουριέ (FFT), η οποία είναι καταλληλότερη για στάσιμα σήματα (σήματα με σταθερό περιεχόμενο συχνότητας), η ανάλυση κυματιδίων μπορεί να καταγράψει και να αναπαραστήσει αποτελεσματικά παροδικά γεγονότα, κραδασμούς και άλλες μη στάσιμες συμπεριφορές.

Λειτουργεί αποσυνθέτοντας ένα σήμα σε ένα σύνολο βασικών συναρτήσεων που ονομάζονται «κυματίδια». Κάθε κυμάτιο είναι ένα σύντομο, ταλαντούμενο πακέτο που μοιάζει με κύμα και εντοπίζεται τόσο σε χρόνο όσο και σε συχνότητα. Αυτός ο διπλός εντοπισμός είναι που δίνει στην ανάλυση κυματιδίων τη δύναμή της.

2. Ανάλυση Κυματιδίων έναντι της FFT

Για να κατανοήσουμε την αξία της ανάλυσης κυματιδίων, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τον περιορισμό της FFT:

• FFT (Γρήγορος Μετασχηματισμός Φουριέ): Το FFT σας λέει *ποιες* συχνότητες υπάρχουν σε ένα σήμα, αλλά δεν σας δίνει καμία πληροφορία για *πότε* εμφανίστηκαν. Αναλύει ολόκληρο το σήμα ταυτόχρονα, παρέχοντας εξαιρετική ανάλυση συχνότητας αλλά ανάλυση μηδενικού χρόνου.
• Ανάλυση κυματιδίων: Η ανάλυση κυματιδίων σάς λέει *ποιες* συχνότητες υπάρχουν και *πότε* υπάρχουν. Παρέχει έναν χάρτη «χρόνου-συχνότητας» του σήματος, που δείχνει πώς εξελίσσεται το φασματικό περιεχόμενο με την πάροδο του χρόνου.

Φανταστείτε ένα σήμα που περιέχει ένα σύντομο συμβάν «κλικ» από ένα ραγισμένο δόντι γραναζιού. Το FFT μπορεί να δείξει μια μικρή αύξηση στην ενέργεια ευρείας ζώνης, αλλά το κλικ θα υπολογιστεί ως μέσος όρος σε ολόκληρο το σήμα. Η ανάλυση κυματιδίων, ωστόσο, θα παράγει ένα διάγραμμα που θα δείχνει σαφώς μια έκρηξη ενέργειας υψηλής συχνότητας την ακριβή στιγμή που συμβαίνει το κλικ.

3. Το Σκαλόγραμμα: Ένας Χάρτης Χρόνου-Συχνότητας

Το πιο συνηθισμένο αποτέλεσμα της ανάλυσης κυματιδίων είναι ένα σκαλόγραμμα (ή ένα παρόμοιο διάγραμμα χρόνου-συχνότητας). Αυτός είναι ένας δισδιάστατος χρωματικός χάρτης όπου:

• Ο άξονας Χ αντιπροσωπεύει τον χρόνο.
• Ο άξονας Υ αντιπροσωπεύει τη συχνότητα (ή την κλίμακα).
• Το χρώμα αντιπροσωπεύει το πλάτος ή την ενέργεια της δόνησης σε εκείνη τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή και συχνότητα.

Αυτή η οπτικοποίηση διευκολύνει τον εντοπισμό παροδικών γεγονότων που θα ήταν κρυμμένα σε ένα τυπικό φάσμα FFT. Για παράδειγμα, μια κάθετη γραμμή «θερμού» χρώματος σε ένα σκαλόγραμμα υποδεικνύει ένα ευρυζωνικό γεγονός (όπως μια πρόσκρουση) που συνέβη σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή.

4. Εφαρμογές στη Διαγνωστική Δονήσεων

Η ανάλυση κυματιδίων δεν χρησιμοποιείται συνήθως για ρουτίνα παρακολούθηση κραδασμών αλλά είναι ένα ισχυρό εργαλείο για προηγμένη διάγνωση σε συγκεκριμένες περιπτώσεις:

• Ανάλυση κιβωτίου ταχυτήτων: Είναι εξαιρετικά καλό στην ανίχνευση τοπικών ελαττωμάτων όπως ένα μόνο ραγισμένο ή σπασμένο δόντι, το οποίο παράγει ένα ξεχωριστό αντίκτυπο σε κάθε περιστροφή.
• Ελάττωμα ρουλεμάν Ανάλυση: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση των μεμονωμένων κρούσεων που προκαλούνται από τη διέλευση ενός κυλιόμενου στοιχείου πάνω από ένα σπάσιμο, ειδικά σε μηχανήματα πολύ χαμηλής ταχύτητας όπου τα παραδοσιακά ανάλυση φακέλου μπορεί να είναι δύσκολο.
• Παροδικό Συμβάν Ανάλυση: Είναι ιδανικό για την ανάλυση σημάτων από την εκκίνηση, το κλείσιμο του μηχανήματος ή άλλες διεργασίες όπου τα χαρακτηριστικά ταχύτητας και κραδασμών αλλάζουν συνεχώς.
• Δομική Ανάλυση: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της απόκρισης μιας κατασκευής σε μια κρούση (δοκιμή πρόσκρουσης) για την κατανόηση της απόσβεσής της και των φυσικών της συχνοτήτων.

Ενώ είναι υπολογιστικά πιο απαιτητική από την FFT, το σύγχρονο λογισμικό υπολογιστών έχει καταστήσει την ανάλυση κυματιδίων ένα προσβάσιμο και πολύτιμο εργαλείο για τον προηγμένο αναλυτή κραδασμών που ασχολείται με πολύπλοκα, μη στατικά σήματα.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο