Demodulaation ymmärtäminen (verhokäyräanalyysi)

Määritelmä: Mitä on demodulaatio?

Värähtelyanalyysin yhteydessä demodulointi on tehokas signaalinkäsittelytekniikka, jota käytetään havaitsemaan toistuvia, matalataajuisia iskuja, jotka ovat "piilotettuja" koneen korkeataajuiseen värähtelysignaaliin. Se on ydinprosessi yleisemmin tunnetun termin, KirjekuorianalyysiNäitä kahta termiä käytetään usein keskenään vaihtokelpoisesti.

Tekniikka toimii eristämällä korkeataajuisen värähtelykaistan, joka toimii "kantoaaltosignaalina", ja sitten erottamalla kyseisen signaalin "verhokäyrän". Tämä verhokäyrä paljastaa taustalla olevat toistuvien iskujen matalataajuiset kuviot, kuten laakereiden tai hammaspyörien mikroskooppisten vikojen aiheuttamat.

Demoduloinnin prosessi

Demodulointiprosessi on kolmivaiheinen:

1. Kaistanpäästösuodatus: Ensin raaka värähtelysignaali johdetaan korkeataajuisen kaistanpäästösuodattimen läpi. Tämä poistaa voimakkaat, matalataajuiset värähtelyt (kuten epätasapainon ja linjausvirheen) ja keskittyy vain korkeataajuiseen alueeseen, jossa laakerin tai hammaspyörän iskujen jännitysaallot herättävät rakenteellisia resonansseja.
2. Korjaus: Suodatettu korkeataajuinen signaali tasasuunnataan sitten. Tämä prosessi kääntää aaltomuodon negatiivisen osan positiiviseksi, jolloin syntyy signaali, joka edustaa absoluuttista amplitudia.
3. Alipäästösuodatus (vaippasuodatus): Lopuksi tämä tasasuunnattu signaali johdetaan alipäästösuodattimen läpi. Tämä tasoittaa korkeataajuisen resonanssin "kantoaaltosignaalin", jättäen jälkeensä vain matalataajuisen "verhokäyrän", joka jäljittelee tasasuunnatun signaalin huippuja. Tämä tuloksena oleva verhokäyräsignaali edustaa suoraan taustalla olevien iskujen toistumisnopeutta.

Tälle lopulliselle verhokäyräsignaalille suoritetaan sitten FFT. Tuloksena oleva spektri, jota kutsutaan verhokäyräspektriksi tai demoduloiduksi spektriksi, näyttää selvät piikit laakeri- tai vaihdekomponenttien tarkoilla vikataajuuksilla.

Miksi demodulointi on niin tehokasta?

Demodulointi on yksi tärkeimmistä tekniikoista vian varhaiseen havaitsemiseen, koska se käsittelee iskusignaaleja tehokkaasti.

• Ennakkovaroitus: Kun vierintäelementti osuu laakerin vierintäkehän pieneen lohkeemaan, se aiheuttaa pienen, vähän energiaa kuluttavan iskun. Tämä isku aiheuttaa hyvin lyhyen, korkeataajuisen värähtelypurkauksen, kun koneen rakenne "soittaa" luonnollisilla taajuuksillaan.
• Signaalin erottaminen kohinasta: Normaalissa FFT-spektrissä näiden varhaisvaiheen iskujen pieni energiamäärä hautautuu kokonaan matalataajuisten värähtelyjen, kuten epätasapaino.
• Keskittyen toistonopeuteen: Demodulointi jättää huomiotta voimakkaat matalataajuiset signaalit. Se keskittyy korkeataajuiseen "soimiseen" ja ennen kaikkea soimisen *toistumisnopeuteen*. Juuri tämä toistotaajuus vastaa suoraan laakerin tai vaihteen vikaantumistaajuuksia (esim. BPFO, BPFI, BSF, GMF).

Sovellukset

Demoduloinnin ensisijaiset sovellukset ovat:

• Vierintälaakerin analyysi: Se on lopullinen menetelmä kuula- ja rullalaakereiden vikojen havaitsemiseen ja diagnosointiin, ja se antaa usein varoituksen kuukausia ennen kuin viasta tulee kriittinen.
• Vaihteiston analyysi: Se on erittäin tehokas havaitsemaan esimerkiksi haljenneita tai rikkoutuneita hammaspyörien hampaita, jotka tuottavat selkeän iskusignaalin demoduloidussa spektrissä 1-kertaisella vaihteen pyörimisnopeudella.
• Muita vaikuttavia tapahtumia: Sitä voidaan käyttää myös muiden toistuvien iskuilmiöiden, kuten höyryloukkujen avautumisen ja sulkeutumisen tai edestakaisin liikkuvan moottorin venttiilien ajoitusongelmien, havaitsemiseen.

← Takaisin päähakemistoon