درک میانگین‌گیری همزمان
تعریف: میانگین‌گیری همزمان چیست؟
میانگین‌گیری همزمان (که به آن میانگین‌گیری در حوزه زمان یا میانگین‌گیری سیگنال نیز گفته می‌شود) یک تکنیک پردازش سیگنال است که در vibration analysis که سرعت همگام و دوره‌ای را افزایش می‌دهد لرزش اجزایی که نویز تصادفی و ارتعاش غیرهمزمان را سرکوب می‌کنند. این روش با نمونه‌برداری مکرر از ارتعاش در طول چرخش‌های متعدد شفت (که توسط سیگنال تاکومتر یک بار در هر چرخش ایجاد می‌شود) و سپس میانگین‌گیری از نقاط مربوطه در هر چرخش کار می‌کند. اجزای دوره‌ای که به طور یکسان در هر چرخش تکرار می‌شوند، از طریق میانگین‌گیری تقویت می‌شوند، در حالی که نویز تصادفی و اجزای غیرهمزمان حذف می‌شوند و نسبت سیگنال به نویز را به طرز چشمگیری بهبود می‌بخشند.
میانگین‌گیری همزمان به ویژه برای تشخیص مشکلات چرخ‌دنده‌ها (جداسازی ویژگی‌های مش چرخ‌دنده‌های منفرد) قدرتمند است و می‌تواند الگوهای دوره‌ای ظریف پنهان در نویز را که در روش‌های استاندارد نامرئی هستند، آشکار کند. شکل موج‌های زمانی یا طیف‌های FFT.
نحوه عملکرد میانگین‌گیری همزمان
The Process
- سیگنال محرک: پالس یک بار در هر دور از دورسنج یا کلید فازور آغاز هر انقلاب را تعریف می‌کند
- تقسیم‌بندی داده‌ها: سیگنال ارتعاش به بخش‌های مساوی تقسیم می‌شود، یکی در هر دور چرخش
- Alignment: تمام بخش‌ها برای پالس تریگر (همان نقطه شروع) همسو شده‌اند
- میانگین‌گیری نقطه به نقطه: نقاط متناظر در هر بخش با هم میانگین‌گیری شده‌اند
- نتیجه: شکل موج میانگین واحد که نشان دهنده یک دور چرخش است
- Noise Reduction: اجزای تصادفی خنثی می‌شوند؛ اجزای دوره‌ای تقویت می‌شوند
مبانی ریاضی
- سیگنال‌های تناوبی به صورت همدوس جمع می‌شوند (هم‌فاز جمع می‌شوند)
- نویز تصادفی به صورت ناهمدوس جمع می‌شود (از نظر آماری خنثی می‌شود)
- بهبود سیگنال به نویز ∝ √N، که در آن N = تعداد میانگین‌ها
- مثال: ۱۰۰ میانگین، SNR را ۱۰ برابر (۲۰ دسی‌بل) بهبود می‌بخشد.
کاربردها
۱. عیب‌یابی گیربکس
رایج‌ترین و قدرتمندترین کاربرد:
ایزولاسیون توری چرخ دنده
- میانگین همزمان با تجهیزات مورد علاقه
- الگوی شبکه‌ای آن دنده را بهبود می‌بخشد
- چرخ دنده ها و یاتاقان های دیگر را سرکوب می کند
- نقص‌های تک تک دندان‌ها را آشکار می‌کند
تحلیل دندان به دندان
- شکل موج میانگین، درگیری هر دندانه را به وضوح نشان می‌دهد
- دندان آسیب دیده به صورت انحراف در الگو ظاهر می‌شود
- می‌تواند تشخیص دهد که کدام دندان خاص آسیب دیده است
- ارزیابی شدت از روی بزرگی انحراف
۲. بهبود تحلیل یاتاقان
- میانگین دوره تناوب پوشش بیرونی برای جداسازی نقص پوشش بیرونی
- افزایش اثرات دوره‌ای ناشی از نقص یاتاقان
- کاهش پوشش ناشی از سایر منابع ارتعاش
- به ویژه در محیط‌های پر سر و صدا مفید است
۳. ارتعاش پیچشی
- اجزای پیچشی را همزمان با چرخش تقویت کنید
- لرزش و سر و صدای جانبی را سرکوب کنید
- رزونانس‌های پیچشی و تحریک را آشکار کنید
۴. ایجاد تعادل
- بهبود دامنه and فاز دقت اندازه‌گیری
- مخصوصاً در محیط‌های پر سر و صدا
- قابل اعتمادتر influence coefficient عزم و اراده
مزایا
کاهش سر و صدا
- بهبود چشمگیر نسبت سیگنال به نویز
- می‌تواند سیگنال‌های مدفون‌شده تا ۲۰-۳۰ دسی‌بل پایین‌تر از نویز را استخراج کند
- اندازه‌گیری‌ها را در محیط‌های سخت امکان‌پذیر می‌کند
ایزوله سازی اشتباه
- امضای یک جزء را از بقیه جدا می‌کند
- مثال: جدا کردن شبکه پینیون از شبکه چرخ دنده در گیربکس
- مشخص می‌کند کدام قطعه معیوب است
وضوح تصویر بهبود یافته
- الگوها و نقص‌های ظریف را آشکار می‌کند
- جزئیات پنهان شده در سیگنال خام را نشان می‌دهد
- تشخیص زودهنگام خطا را ممکن می‌سازد
الزامات و محدودیت‌ها
الزامات
- Tachometer: ماشه قابل اعتماد یک بار در هر چرخش ضروری است
- سرعت ثابت: سرعت باید نسبتاً ثابت باشد (±1-2%)
- میانگین‌های کافی: معمولاً برای نتایج خوب، ۵۰ تا ۲۰۰ دور چرخش لازم است
- سیگنال تناوبی: فقط اجزای واقعاً دوره‌ای را افزایش می‌دهد
محدودیت‌ها
- خطاهای غیرهمزمان را سرکوب می‌کند: نقص‌های تصادفی، اکثر خطاهای یاتاقان کاهش یافته است
- تغییرات سرعت: تغییرات سرعت در طول میانگین‌گیری از نتایج تاری
- زمان مورد نیاز: باید در طول انقلاب‌های متعدد، داده‌ها را جمع‌آوری کند
- غیر بلادرنگ: پس پردازش مورد نیاز
مقایسه با سایر تکنیک‌ها
میانگین‌گیری همزمان در مقابل میانگین‌گیری خطی
- همزمان: میانگین‌ها در حوزه زمان، همزمان با چرخش، دوره‌ای را افزایش می‌دهند
- خطی: میانگین طیف‌های FFT، تغییرات تصادفی را در تمام فرکانس‌ها کاهش می‌دهد.
- موارد استفاده: سنکرون برای چرخ‌دنده‌ها؛ خطی برای هموارسازی طیف عمومی
میانگین‌گیری همزمان در مقابل تحلیل پوششی
- میانگین‌گیری همزمان: حوزه زمان، الگوهای تناوبی را بهبود می‌بخشد
- تحلیل پوششی: حوزه فرکانس، اثرات تکراری را تشخیص می‌دهد
- مکمل: می‌تواند هر دو را برای تجزیه و تحلیل جامع ترکیب کند
پیاده‌سازی عملی
راه‌اندازی
- دورسنج با پالس واضح یک بار در هر دور را نصب کنید
- تعداد میانگین‌ها را تنظیم کنید (معمولاً ۵۰ تا ۲۰۰)
- تعریف طول سیگنال (۱ دور، ۱۰ دور و غیره)
- پایداری سرعت را تأیید کنید
جمع‌آوری داده‌ها
- داده‌های ارتعاش را در طول دوره میانگین‌گیری به دست آورید
- ابزار به طور خودکار بخش‌ها و میانگین‌ها را محاسبه می‌کند
- نمایش شکل موج میانگین
- اغلب FFT سیگنال میانگین (طیف بهبود یافته) را محاسبه می‌کند.
تفسیر
- شکل موج میانگین را برای الگوهای تناوبی بررسی کنید
- به دنبال انحرافاتی باشید که نشان‌دهنده نقص هستند
- با امضاهای شناخته‌شده و معتبر مقایسه کنید
- شدت نقص را از دامنه انحراف کمّی کنید
تغییرات پیشرفته
میانگین‌گیری همزمان با چرخ‌دنده
- ماشه از چرخ دنده مورد نظر (نه شفت)
- الگوی مش را برای آن دنده خاص نشان می‌دهد
- نیاز به انکودر یا تاکومتر چند پالسی دارد
میانگین‌گیری چندمرتبه‌ای
- میانگین چندین سفارش همزمان
- اجزای ۱×، ۲×، ۳× را از هم جدا کنید
- محتوای جامع سفارش را ارائه می‌دهد
سیگنال تفاضلی
- سیگنال میانگین را از سیگنال خام کم کنید
- باقیمانده نشان می‌دهد چه چیزی حذف شده است (اجزای ناهمزمان)
- برای شناسایی عیوب یاتاقان پس از برداشتن شبکه دنده مفید است
میانگین‌گیری سنکرون یک تکنیک پردازش سیگنال پیشرفته است که به طور چشمگیری قابلیت مشاهده الگوهای ارتعاشی دوره‌ای و سنکرون سرعت را افزایش می‌دهد و در عین حال نویز و اجزای ناهمزمان را حذف می‌کند. تسلط بر میانگین‌گیری سنکرون، امکان تشخیص پیشرفته گیربکس، تشخیص زودهنگام نقص در محیط‌های پر سر و صدا و جداسازی امضاهای خاص اجزا در ماشین‌آلات پیچیده را فراهم می‌کند.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 