Entendiendo la ventana de Hanning

Definición: ¿Qué es una ventana de Hanning?

En Ventana de Hanning es un tipo específico de función matemática aplicada a un bloque de datos de forma de onda de tiempo antes de que sea procesado por un Transformada rápida de Fourier (FFT)Es uno de los más utilizados. ventanas Funciones en el análisis de vibraciones. El propósito de la ventana de Hanning es minimizar un error conocido como fuga espectral.

La ventana tiene una forma suave, similar a una campana. Al multiplicarse por la señal de tiempo, obliga a la señal a cero al principio y al final del bloque de tiempo, manteniendo el centro de la señal inalterado. Este proceso de estrechamiento garantiza que el bloque de muestra no presente discontinuidades artificiales y pronunciadas en sus límites.

¿Por qué es necesaria una ventana de Hanning? (Fuga espectral)

El algoritmo FFT asume fundamentalmente que el bloque finito de datos temporales que analiza representa un ciclo perfecto y repetitivo de la señal. Esta suposición solo es válida si un número entero de ciclos de cada componente de frecuencia encaja exactamente en el bloque temporal. En una señal real de una máquina rotatoria, esto casi nunca ocurre.

Cuando se captura un número no entero de ciclos, el final del bloque de tiempo no coincide con el principio. La FFT interpreta esta discrepancia como un salto brusco o una discontinuidad. Esta discontinuidad artificial contiene energía que no forma parte de la señal real y se "fuga" hacia los intervalos de frecuencia circundantes en el espectro de la FFT. Esta fuga puede:

• Provoca que un pico de frecuencia único y agudo aparezca como un pico ancho y difuso, lo que dificulta localizar la frecuencia exacta.
• Señales oscuras de baja amplitud que tienen una frecuencia cercana a la de las señales de alta amplitud.

Cómo la ventana de Hanning resuelve el problema

Al forzar la señal a cero en los límites del bloque de tiempo, la ventana de Hanning elimina la discontinuidad artificial. La FFT ahora detecta una señal periódica con transición suave, que puede procesar con mucha mayor precisión. El resultado es una reducción significativa de la fuga espectral, lo que resulta en:

• Resolución de frecuencia mejorada: El efecto de difuminado se reduce y los picos de frecuencia en el espectro se vuelven más nítidos y claramente definidos.
• Precisión de amplitud mejorada: Si bien la ventana reduce levemente la amplitud máxima general (el analizador aplica un factor de corrección conocido para compensar), la lectura de amplitud en el intervalo de frecuencia correcto es más precisa porque se ha filtrado menos energía a los intervalos adyacentes.

Cuándo utilizar una ventana Hanning

La ventana de Hanning es la ventana predeterminada de uso general Para la mayoría de los análisis de vibraciones de maquinaria en estado estacionario. Ofrece un excelente equilibrio entre la resolución de frecuencia (la capacidad de separar frecuencias próximas) y la precisión de amplitud. Debe utilizarse para la gran mayoría de las mediciones rutinarias de FFT en máquinas como motores, bombas, ventiladores y compresores.

Otras ventanas, como Flattop (para precisión de alta amplitud) o Uniform (para eventos transitorios), se utilizan para aplicaciones más especializadas, pero Hanning es la opción estándar para diagnósticos generales.

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