درک تحلیل موجک

۱. تعریف: آنالیز موجک چیست؟

تحلیل موجک یک تکنیک پردازش سیگنال پیشرفته است که برای تجزیه و تحلیل استفاده می‌شود. لرزش سیگنال‌هایی که در آن‌ها محتوای فرکانسی با گذشت زمان تغییر می‌کند. برخلاف سیگنال‌های سنتی تبدیل فوریه سریع (FFT)، که برای سیگنال‌های ایستا (سیگنال‌هایی با محتوای فرکانسی ثابت) مناسب‌ترین است، تحلیل موجک می‌تواند به طور مؤثر رویدادهای گذرا، شوک‌ها و سایر رفتارهای غیر ایستا را ثبت و نمایش دهد.

این روش با تجزیه سیگنال به مجموعه‌ای از توابع پایه به نام «موجک» کار می‌کند. هر موجک یک بسته موج کوتاه و نوسانی است که هم در زمان و هم در فرکانس محلی‌سازی شده است. این محلی‌سازی دوگانه همان چیزی است که به تحلیل موجک قدرت می‌بخشد.

۲. تحلیل موجک در مقابل تبدیل فوریه سریع (FFT)

برای درک ارزش تحلیل موجک، درک محدودیت‌های تبدیل فوریه سریع (FFT) مهم است:

• تبدیل فوریه سریع (FFT): تبدیل فوریه سریع (FFT) به شما می‌گوید *چه* فرکانس‌هایی در یک سیگنال وجود دارند، اما هیچ اطلاعاتی در مورد *زمان* وقوع آنها به شما نمی‌دهد. این روش کل سیگنال را به طور همزمان تجزیه و تحلیل می‌کند و وضوح فرکانسی عالی اما وضوح زمانی صفر ارائه می‌دهد.
• تحلیل موجک: تحلیل موجک به شما می‌گوید *چه* فرکانس‌هایی وجود دارند و *چه زمانی* حضور دارند. این تحلیل یک نقشه «زمان-فرکانس» از سیگنال ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد محتوای طیفی چگونه در طول زمان تکامل می‌یابد.

سیگنالی را تصور کنید که حاوی یک رویداد «کلیک» کوتاه از یک دندانه چرخ‌دنده ترک‌خورده است. تبدیل فوریه سریع (FFT) ممکن است افزایش اندکی در انرژی پهنای باند نشان دهد، اما کلیک در کل سیگنال به طور متوسط محاسبه می‌شود. با این حال، تجزیه و تحلیل موجک، نموداری را ایجاد می‌کند که به وضوح انفجاری از انرژی فرکانس بالا را در لحظه دقیق وقوع کلیک نشان می‌دهد.

۳. اسکالوگرام: یک نقشه زمان-فرکانس

رایج‌ترین خروجی تحلیل موجک، ... است. اسکالوگرام (یا یک نمودار زمان-فرکانس مشابه). این یک نقشه رنگی دوبعدی است که در آن:

• محور X نشان دهنده زمان است.
• محور Y نشان دهنده فرکانس (یا مقیاس) است.
• رنگ، دامنه یا انرژی ارتعاش را در آن زمان و فرکانس خاص نشان می‌دهد.

این تجسم، تشخیص رویدادهای گذرا را که در طیف استاندارد FFT پنهان می‌شوند، آسان می‌کند. برای مثال، یک خط عمودی با رنگ «داغ» روی یک اسکالوگرام، یک رویداد پهن‌باند (مانند یک ضربه) را نشان می‌دهد که در یک لحظه خاص از زمان رخ داده است.

۴. کاربردها در تشخیص ارتعاش

تحلیل موجک معمولاً برای کاربردهای روتین استفاده نمی‌شود. نظارت بر ارتعاش اما ابزاری قدرتمند برای تشخیص پیشرفته در شرایط خاص است:

• تحلیل گیربکس: این دستگاه در تشخیص عیوب موضعی مانند یک دندانه ترک خورده یا شکسته که در هر چرخش، اثر متمایزی ایجاد می‌کند، فوق‌العاده خوب است.
• نقص بلبرینگ تحلیل: می‌توان از آن برای تشخیص ضربات منفرد ناشی از عبور یک عنصر غلتشی از روی یک پوسته پوسته، به خصوص در ماشین‌آلات با سرعت بسیار کم که در آنها از روش‌های سنتی استفاده می‌شود، استفاده کرد. تحلیل پوششی می‌تواند چالش برانگیز باشد.
• رویداد گذرا تحلیل: این دستگاه برای تجزیه و تحلیل سیگنال‌های ناشی از روشن شدن، خاموش شدن یا سایر فرآیندهایی که در آن‌ها ویژگی‌های سرعت و ارتعاش دائماً در حال تغییر هستند، ایده‌آل است.
• تحلیل سازه‌ای: می‌توان از آن برای تحلیل پاسخ یک سازه به ضربه (آزمایش ضربه) برای درک میرایی و فرکانس‌های طبیعی آن استفاده کرد.

اگرچه از نظر محاسباتی پیچیده‌تر از FFT است، نرم‌افزارهای کامپیوتری مدرن، تحلیل موجک را به ابزاری در دسترس و ارزشمند برای تحلیلگران ارتعاش پیشرفته که با سیگنال‌های پیچیده و غیر ایستا سروکار دارند، تبدیل کرده‌اند.

← بازگشت به فهرست اصلی