چگالی طیفی توان چیست؟ تحلیل PSD • بالانسر قابل حمل، تحلیل‌گر ارتعاش "Balanset" برای بالانس دینامیکی سنگ‌شکن‌ها، فن‌ها، مالچرها، حلزونی‌ها روی کمباین‌ها، شفت‌ها، سانتریفیوژها، توربین‌ها و بسیاری از روتورهای دیگر چگالی طیفی توان چیست؟ تحلیل PSD • بالانسر قابل حمل، تحلیل‌گر ارتعاش "Balanset" برای بالانس دینامیکی سنگ‌شکن‌ها، فن‌ها، مالچرها، حلزونی‌ها روی کمباین‌ها، شفت‌ها، سانتریفیوژها، توربین‌ها و بسیاری از روتورهای دیگر

چگالی طیفی توان چیست؟ تحلیل PSD

منتشر شده توسط admin در

درک چگالی طیف توان

تعریف: چگالی طیف توان چیست؟

چگالی طیف توان (PSD) نمایشی از لرزش توزیع انرژی در طول فرکانس، که به صورت انرژی در واحد پهنای باند فرکانس بیان می‌شود (واحدها: (m/s²)²/Hz برای شتاب، (mm/s)²/Hz برای سرعت). برخلاف استاندارد طیف دامنه که دامنه را در هر فرکانس نشان می‌دهد، PSD نشان می‌دهد که چگونه قدرت ارتعاش در سراسر فرکانس توزیع می‌شود، و مقادیر آن توسط پهنای باند وضوح فرکانس نرمال‌سازی می‌شوند. این نرمال‌سازی، PSD را مستقل از پهنای باند تحلیل می‌کند و امکان مقایسه معنادار بین طیف‌های اندازه‌گیری شده با تنظیمات وضوح مختلف را فراهم می‌کند.

PSD به ویژه برای تجزیه و تحلیل ارتعاش تصادفی (که در آن انرژی به طور پیوسته در سراسر فرکانس توزیع می‌شود و نه در پیک‌های گسسته متمرکز)، برای تجزیه و تحلیل نویز و برای کاربردهایی که نیاز به توصیف طیفی مستقل از پهنای باند دارند مانند آزمایش ارتعاش و ارزیابی محیطی، اهمیت دارد.

PSD در مقابل طیف دامنه

طیف دامنه

  • لرزش را نشان می‌دهد دامنه در هر فرکانس
  • واحدها: میلی‌متر بر ثانیه، متر بر مجذور ثانیه، میلی‌لیتر و غیره.
  • دامنه‌های پیک در فرکانس‌های گسسته (عدم تعادل، خطای یاتاقان)
  • مقادیر به پهنای باند وضوح FFT بستگی دارند
  • نمایشگر استاندارد برای تشخیص ماشین‌آلات

چگالی طیف توان

  • قدرت ارتعاش را در هر هرتز از پهنای باند نشان می‌دهد
  • واحدها: (میلی‌متر بر ثانیه)²/هرتز، (متر بر ثانیه)²/هرتز و غیره.
  • توزیع انرژی در فرکانس
  • مستقل از پهنای باند تحلیل
  • استاندارد برای تحلیل ارتعاش تصادفی

رابطه

  • PSD = (دامنه)² / Δf
  • که در آن Δf = وضوح فرکانسی (عرض دسته)
  • مربع‌سازی بر دامنه‌های بزرگ تأکید دارد
  • نرمال‌سازی، پهنای باند را مستقل می‌کند

کاربردها

۱. تحلیل ارتعاشات تصادفی

کاربرد اولیه PSD:

  • فرآیندهای تصادفی: آشفتگی، ارتعاش جاده، لرزه‌ای، آکوستیک
  • طیف‌های پیوسته: انرژی در سراسر فرکانس توزیع شده است، نه پیک‌های گسسته
  • شرح آماری: PSD توزیع انرژی فرآیند تصادفی را توصیف می‌کند.
  • قالب استاندارد: مشخصات تست ارتعاش در PSD

۲. توصیف نویز پهن باند

  • کاویتاسیون سر و صدا در پمپ ها
  • صدای جریان آشفته در فن‌ها
  • نویز آیرودینامیکی
  • توصیف نویز ناشی از نقص یاتاقان

۳. مقایسه مستقل از پهنای باند

  • طیف‌های اندازه‌گیری شده با تنظیمات مختلف FFT را مقایسه کنید
  • داده‌ها از ابزارها یا وضوح‌های مختلف
  • داده‌های تاریخی با پارامترهای تحلیلی مختلف
  • مقادیر PSD صرف نظر از پهنای باند، مستقیماً قابل مقایسه هستند

۴. آزمایش محیطی

  • مشخصات آزمایش ارتعاش به صورت PSD در مقابل فرکانس ارائه شده است
  • کنترل میز شیکر بر اساس PSD
  • آزمایش صلاحیت محصول
  • استانداردهای ضربه و ارتعاش

محاسبه PSD

از FFT

  • محاسبه FFT سیگنال ارتعاش
  • هر مقدار دامنه را به توان دو برسانید
  • تقسیم بر تفکیک‌پذیری فرکانسی (Δf = فرکانس ماکزیمم / تعداد خطوط)
  • نتیجه: PSD بر حسب (واحد)²/Hz

واحدها

  • PSD شتاب: (متر بر ثانیه)²/هرتز یا g²/هرتز
  • PSD سرعت: (میلی‌متر بر ثانیه)²/هرتز یا (اینچ بر ثانیه)²/هرتز
  • PSD جابجایی: (µm)²/Hz یا (mils)²/Hz
  • اغلب ترسیم شده است: مقیاس لگاریتمی (دسی‌بل نسبت به مرجع)

تفسیر نمودارهای PSD

طیف تخت (نویز سفید)

  • PSD ثابت در سراسر فرکانس
  • انرژی برابر در هر هرتز در تمام فرکانس‌ها
  • مشخصه ارتعاش تصادفی پهن باند
  • مثال: ارتعاش تصادفی ایده‌آل برای آزمایش

طیف شیب‌دار (نویز رنگی)

  • PSD با فرکانس تغییر می‌کند
  • شیب صعودی: انرژی بیشتر در فرکانس‌های بالا
  • شیب نزولی: انرژی بیشتر در فرکانس‌های پایین (رایج در ماشین‌آلات)
  • شیب، توزیع فرکانسی انرژی را نشان می‌دهد

قله‌ها در PSD

  • مولفه‌های فرکانسی گسسته به صورت پیک‌هایی بالاتر از سطح کلی ظاهر می‌شوند
  • رزونانس‌ها به صورت نواحی PSD برجسته نشان داده می‌شوند
  • می‌تواند فرکانس‌های غالب مؤثر در انرژی را شناسایی کند

رابطه با RMS و انرژی کل

کل انرژی از PSD

  • ادغام PSD در سراسر محدوده فرکانسی
  • نتیجه: میانگین مربعات
  • جذر مقدار RMS را می‌دهد
  • RMS = √[∫ PSD(f) df]

انرژی در باندهای فرکانسی

  • ادغام PSD در محدوده فرکانسی خاص
  • در آن گروه انرژی می‌دهد
  • برای ارزیابی سهم محدوده‌های فرکانسی مختلف مفید است

مزایای PSD

استقلال قطعنامه

  • مقادیر PSD صرف نظر از وضوح FFT قابل مقایسه هستند
  • امکان مقایسه داده‌های تاریخی با تنظیمات مختلف را فراهم می‌کند.
  • تجزیه و تحلیل را در ابزارهای مختلف استاندارد می‌کند

نمایش انرژی

  • مستقیماً توزیع انرژی ارتعاش را نشان می‌دهد
  • مقادیر مربع بر فرکانس‌های غالب تأکید دارند
  • طبیعی برای تحلیل مبتنی بر انرژی

چارچوب آماری

  • PSD اساس نظریه ارتعاش تصادفی است
  • تجزیه و تحلیل احتمالاتی را فعال می‌کند
  • پشتیبانی از پیش‌بینی عمر خستگی از بارگذاری تصادفی

چه زمانی از PSD استفاده کنیم

از PSD زمانی استفاده کنید که:

  • تحلیل ارتعاش یا نویز تصادفی
  • مقایسه داده‌ها با پهنای باندهای تحلیلی مختلف
  • مشخصات آزمون زیر در قالب PSD
  • توصیف فرآیندهای پهنای باند
  • تجزیه و تحلیل مبتنی بر انرژی مورد نیاز است

از طیف دامنه زمانی استفاده کنید که:

  • عیب‌یابی روتین ماشین‌آلات
  • شناسایی فرکانس‌های گسسته خطا
  • اجزای خاص پرطرفدار
  • مقادیر دامنه مستقیماً معنادار هستند

چگالی طیفی توان یک مفهوم اساسی در آنالیز ارتعاشات تصادفی است و توصیف طیفی مستقل از پهنای باند را فراهم می‌کند. اگرچه PSD کمتر از طیف دامنه برای تشخیص‌های معمول ماشین‌آلات استفاده می‌شود، اما برای کاربردهای ارتعاشات تصادفی، آنالیز نویز و هر موقعیتی که نیاز به مقایسه طیف‌های اندازه‌گیری شده با پارامترهای آنالیز مختلف یا از ابزارهای مختلف دارد، ضروری است.

← بازگشت به فهرست اصلی

Categories: تحلیلواژه‌نامه
واتساپ