FFT (kiire Fourier' teisendus) vibratsioonianalüüsis
The Kiire Fourier' teisendus (FFT) on väga tõhus matemaatiline algoritm, mis teisendab signaali ajadomeenist sagedusdomeeni. Veebilehel vibratsioonianalüüs see teisendab töötlemata, kompleksse aja lainekuju - vibratsiooni amplituud, mis on kujutatud aja suhtes - sisse sagedusspekter, amplituudi ja sageduse suhe. See üks transformatsioon on kõige tähtsam ja põhilisem protsess tänapäeva masinate diagnostikas; ilma selleta on vibratsioonisignaal vähe rohkem kui loetamatu kobakas.
1. Määratlus: Mis on FFT?
FFT ei ole mõõtmine, vaid arvutamine. See on diskreetse Fourier' teisenduse kiire rakendamine, mis kasutab matemaatilisi sümmeetriaid, et teha millisekundite jooksul seda, mis muidu võtaks palju kauem aega, mistõttu seda saab käepärases seadmes reaalajas käivitada. Fourier'ile tuginev eeldus on, et mis tahes keerulise perioodilise signaali saab rekonstrueerida lihtsate, eri sagedustel ja amplituudiga siinuslainete summana. FFT kasutab seda ideed vastupidiselt: kui anda talle segatud lainekuju, siis annab ta tagasi nimekirja siinuslainetest, millest see on üles ehitatud.
2. Miks FFT on diagnostika jaoks hädavajalik
Töötava masina toores ajalaine kuju on paljude korraga toimuvate vibratsioonide segadus ja selle jälje põhjal on peaaegu võimatu hinnata masina tervist silmaga. FFT toimib nagu prisma, jagades kompleksse signaali üksikuteks sageduskomponentideks. Tulemuseks on selge, rakendatav diagramm, mis võimaldab analüütikul näha:
- Millised sagedused esinevad?
- Kui palju energiat (amplituudi) on igal sagedusel?
- Milline on nende sageduste - harmooniate, külgribade jms - vaheline suhe?
Kuna erinevad mehaanilised ja elektrilised vead - tasakaalutus, joondusviga, laagri defektidja lõtvus - Igaüks tekitab vibratsiooni väga spetsiifilistel, prognoositavatel sagedustel, mistõttu spektri abil saab otsese tee probleemi algpõhjuse juurde. See sagedusala vaade on aluseks kõigile seadmetele. spektraalanalüüs.
3. FFT analüüsi põhiparameetrid
Kasuliku spektri saamiseks seab analüütik andmekoguja või tarkvara mitu parameetrit. Kui need valesti määrata, võib tegelik viga jääda märkamata; kui need õigesti määrata, tuleb see selgelt esile.
Fmax (maksimaalne sagedus)
Kõrgeim sagedus, mis sisaldub spektris. See peab olema seatud piisavalt kõrgeks, et jäädvustada kõrgeima sagedusega viga, mis pakub huvi - kõrgsagedus hammasratasvõrk või näiteks laagritoonid - kuid mitte nii kõrged, et madalate sageduste detailid läheksid raisku. Et vältida aliasing, vahendid rakendavad silumisvastast madalpääsufilter alla proovivõtusageduse enne FFT arvutamist.
Resolutsioon (resolutsiooni read)
See määrab detailsuse taseme - diskreetsete sageduste “bins” arvu, mis on arvutatud kogu Fmaxi ulatuses. Suurem arv ridu (näiteks 3200 või 6400) annab peenema eraldusvõime, mis tähendab, et kaks lähestikku asuvat sagedust on paremini eristatavad. Kõrge lahutusvõime on oluline löögisageduste eristamiseks või tihedalt üksteise kõrval asetsevate sageduste eraldamiseks. külgribad käigukasti analüüsis. Kuna bina laius on võrdne Fmax jagatuna ridade arvuga, on alati kompromiss vahemiku ja detaili vahel; üks FFT resolutsiooni kalkulaator näitab saadud binaadi laiust ja omandamisaega mis tahes seadistuse puhul ning Suumi FFT võib koondada kõik olemasolevad jooned kitsasse ribasse, kui on vaja veelgi peenemat eraldamist.
Keskmine
Kuna masina vibratsioon kõigub, võib üks FFT hetkeseade eksitada. Keskmineerimine võtab mitu FFT-d kiiresti järjestikku ja kombineerib need, summutades juhusliku müra ja andes palju stabiilsema, korratava spektri, mis kajastab tõeliselt masina seisundit.
Aknakujundus
A aknafunktsioon - kõige sagedamini Hanningi aken - on matemaatiline kaalumine, mida kohaldatakse ajaandmete suhtes enne teisendamist. See minimeerib vea, mida nimetatakse spektraalne leke, mis muidu määriks terava piigi üle naaberribade ja rikuks nii selle amplituudi kui ka näilise sageduse.
4. FFT spektri tõlgendamine
Koolitatud analüütik loeb spektrit, tuvastades iseloomulikke mustreid:
- Suur tipp kell 1× töökiirus näitab tasakaalustamatust.
- Suur tipp kell 2× jooksukiirus viitab sageli valele paigutusele.
- Pikk rida harmoonilised (1×, 2×, 3×, 4×...) on klassikaline märk mehaanilisest lõtvusest.
- Kõrgsageduslik tipp, mis kannab jooksva kiiruse juures üksteise järel paiknevaid külgribasid, annab märku käigukasti või laagri veast.
- Lairibamüra kõrgenenud “põrand” võib viidata sellele, et kavitatsioon pumba või üldise hõõrdumise korral.
Võrreldes praegust spektrit ja algtaseme kui masin oli terve, saab analüütik märgata muutusi ja diagnoosida tekkivaid probleeme ammu enne, kui need muutuvad kriitilisteks riketeks.
5. FFT praktilistes välismõõtmistes
Kaasaskantava seadme puhul arvutatakse FFT kohapeal otseülekandest. kiirendusmõõtur signaal. Veebileht Balanset-1A, kahe kanaliga väljanalüsaator, jäädvustab aja lainekuju ja kuvab selle spektri ligikaudu 5 Hz kuni 1000 Hz, nii et insener saab lugeda jooksva kiiruse tippu, selle harmoonilisi ja kõiki laagrite või hammasrataste toone masina juures. Kombineerituna ühe pöörde kohta käiva tahhomeetri impulssiga toetab sama andmekogum faasipõhist tasakaalustamist, samas kui tellimuse analüüs saab muuta spektri muutuva pöörlemiskiirusega masinate kiiruse mitmekordseks, muutes FFT staatilisest graafikust kohapealse diagnostika ja tasakaalustamise töövoo mootoriks.
