Johdonmukaisuuden ymmärtäminen

1. Määritelmä: Mitä on koherenssi?

Johdonmukaisuus (jota kutsutaan myös koherenssifunktioksi) on signaalinkäsittelytyökalu, jota käytetään värähtelyanalyysi mittauksen laadun ja validiteetin määrittämiseksi. Se on arvo välillä 0–1, joka osoittaa, kuinka suuri osa tietyllä taajuudella olevasta lähtösignaalista on suoraan tulosignaalin aiheuttamaa.

• Johdonmukaisuus 1.0 tietyllä taajuudella tarkoittaa, että kahden signaalin välillä on täydellinen lineaarinen suhde. 100%:n lähtösignaalista tällä taajuudella aiheuttaa tulosignaali.
• Johdonmukaisuus 0.5 tarkoittaa, että vain 50% lähtösignaalin energiasta kyseisellä taajuudella liittyy lineaarisesti tulosignaaliin. Loput 50% johtuvat muista tekijöistä, kuten kohinasta, epälineaarisuuksista tai muista mittaamattomista tuloista.
• Johdonmukaisuus 0.0 tarkoittaa, ettei kahden signaalin välillä ole lineaarista yhteyttä kyseisellä taajuudella.

Koherenssi lasketaan käyttämällä ristitehospektritiheyttä ja vaatii monikanavaisen analysaattorin, joka pystyy mittaamaan kahta signaalia samanaikaisesti.

2. Johdonmukaisuuden ensisijaiset käyttötarkoitukset

Johdonmukaisuutta käytetään pääasiassa kahdella keskeisellä alueella:

a) Vahvistaminen Taajuusvastefunktio (FRF) Mittaukset

Tämä on koherenssin yleisin ja kriittisin käyttötarkoitus. Kun suoritetaan iskukoe (tai bump-testi) FRF:n mittaamiseksi, koherenssikuvaaja on olennainen datan laadun arvioimiseksi.

• Hyvä mittaus: Jotta FRF olisi pätevä, koherenssin tulisi olla hyvin lähellä arvoa 1,0 resonanssipiikkejä vastaavilla taajuuksilla. Jos koherenssi on korkea (esim. > 0,95), se antaa analyytikolle varmuuden siitä, että mitattu vaste johtui todellakin vasaran iskusta eikä taustavärähtelystä tai mittauskohinasta.
• Huono mittaus: Jos koherenssi laskee merkittävästi resonanssihuipun kohdalla, se viittaa huonoon mittaukseen. Tämä voi johtua heikosta vasaran iskusta, kohinaisesta ympäristöstä tai epälineaarisesta rakenteellisesta vasteesta. Analyytikon tulisi hylätä kyseisen iskun tiedot ja yrittää uudelleen. Koherenssi on luonnollisesti alhainen vastaresonansseilla (FRF:n "laaksoissa"), mikä on normaalia.

b) Lähteen tunnistaminen

Koherenssia voidaan käyttää määrittämään, aiheuttaako yhden koneen tärinä toisen koneen tärinää. Esimerkiksi jos sinulla on pumppu ja moottori yhteisessä alustassa ja epäilet, että moottori aiheuttaa pumpun tärinää:

• Menettely: Aseta yksi kiihtyvyysanturi moottorissa (tulo) ja toinen kiihtyvyysanturi pumpussa (lähtö). Mittaa molemmat signaalit samanaikaisesti ja laske koherenssi.
• Tulkinta: Jos koherenssi on korkea moottorin juoksunopeus, se antaa vahvan näytön siitä, että tärinä siirtyy moottorista pumppuun niiden yhteisen rakenteen kautta. Jos koherenssi on alhainen, pumpun tärinän aiheuttavat todennäköisesti sen omat ongelmat (esim. pumpun epätasapaino, kavitaatio) eikä moottori.

3. Yhtenäisyyttä vähentävät tekijät

Useat tekijät voivat aiheuttaa koherenssiarvon olevan pienempi kuin 1,0:

• Mittauskohina: Joko tulo- tai lähtösignaalin saastuminen ulkopuolisella häiriöllä.
• Epälineaariset järjestelmät: Koherenssi mittaa vain *lineaarista* suhdetta. Jos systeemi on epälineaarinen (esim. löysyyden, halkeamien tai nesteen ja rakenteen vuorovaikutusten vuoksi), koherenssi on alhainen, vaikka syy-seuraussuhde olisi olemassa.
• Aikaviiveet: Merkittävä viive tulo- ja lähtösignaalien välillä voi heikentää koherenssia.
• Muut mittaamattomat syötteet: Jos tuotoksen aiheuttaa useampi kuin yksi lähde ja mittaat vain yhtä niistä syötteenä, koherenssi on alhainen.

Yhteenvetona voidaan todeta, että koherenssifunktio on elintärkeä laadunvalvontatyökalu edistyneissä värähtelymittauksissa, sillä se lisää luottamusta FRF-datan pätevyyteen ja auttaa tunnistamaan värähtelyn siirtymisreittejä.

← Takaisin päähakemistoon