Hanningi akna mõistmine

Definitsioon: Mis on Hanningi aken?

The Hanningi aken on teatud tüüpi matemaatiline funktsioon, mida rakendatakse aja lainekuju andmeplokile enne selle töötlemist. Kiire Fourier' teisendus (FFT)See on üks enimkasutatavaid aknakate funktsioonid vibratsioonianalüüsis. Hanningi akna eesmärk on minimeerida viga, mida nimetatakse spektraalne leke.

Aknal on sujuv, kellukesekujuline kuju. Ajasignaaliga korrutamisel sunnib see signaali ajaploki alguses ja lõpus olema null ning jätab signaali keskpunkti muutmata. See kitsenev protsess tagab, et valimiplokk ei sisalda oma piiridel teravaid, kunstlikke katkestusi.

Miks on Hanningi aken vajalik? (Spektraalne leke)

FFT algoritm eeldab põhimõtteliselt, et analüüsitav lõplik ajablokk esindab signaali ühte täiuslikku, korduvat tsüklit. See eeldus kehtib ainult siis, kui iga sageduskomponendi täisarv tsükleid mahub täpselt ajablokki. Pöörleva masina reaalses signaalis see peaaegu kunagi nii ei ole.

Kui jäädvustatakse mittetäisarv tsüklite arv, siis ajaploki lõpp ei ühti algusega. FFT näeb seda mittevastavust järsu hüppena või katkestusena. See kunstlik katkestus sisaldab energiat, mis ei ole osa tegelikust signaalist ja see energia "lekib" FFT spektri ümbritsevatesse sagedusvahemikesse. See leke võib:

• Põhjustab ühe terava sagedustipu ilmumist laia ja määrdunud tipuna, mis raskendab täpse sageduse määramist.
• Varjata madala amplituudiga signaale, mille sagedus on lähedane suure amplituudiga signaalidele.

Kuidas Hanningi aken probleemi lahendab

Sunnides signaali ajaploki piiridel nulli, eemaldab Hanningi aken kunstliku katkestuse. FFT näeb nüüd sujuvalt üleminekut perioodilist signaali, mida saab palju täpsemalt töödelda. Tulemuseks on spektraalse lekke märkimisväärne vähenemine, mis viib:

• Täiustatud sagedusresolutsioon: Määrimisefekt väheneb ning spektri sageduspiigid muutuvad teravamaks ja selgemini piiritletuks.
• Täiustatud amplituudi täpsus: Kuigi aken vähendab veidi üldist tippamplituudi (analüsaator rakendab kompenseerimiseks teadaolevat parandustegurit), on amplituudi näit õigel sagedusribal täpsem, kuna külgnevatesse sagedusribadesse on lekkinud vähem energiat.

Millal kasutada Hanning Window'd

Hanningi aken on vaikimisi üldotstarbeline aken enamiku püsiseisundis masinate vibratsioonianalüüside jaoks. See pakub väga head kompromissi sagedusresolutsiooni (kui hästi saab eraldada lähestikku asuvaid sagedusi) ja amplituudi täpsuse vahel. Seda tuleks kasutada enamiku tavapäraste FFT-mõõtmiste puhul sellistel masinatel nagu mootorid, pumbad, ventilaatorid ja kompressorid.

Teisi aknaid, näiteks Flattop (suure amplituuditäpsuse jaoks) või Uniform (mööduvate sündmuste jaoks), kasutatakse spetsiifilisemate rakenduste jaoks, kuid Hanning on üldise diagnostika standardvalik.

← Tagasi põhiindeksi juurde