Ristispektrien ymmärtäminen
Määritelmä: Mikä on ristispektri?
Monispektri (kutsutaan myös ristitehospektriksi tai ristispektritiheydeksi) on kahden samanaikaisesti mitatun arvon välisen suhteen taajuusalueen esitys. tärinä signaaleja. Se lasketaan kertomalla FFT yhden signaalin toisen signaalin FFT:n kompleksikonjugaatilla. Toisin kuin automaattinen spektri joka näyttää yksittäisen signaalin taajuussisällön, ristispektri paljastaa mitkä taajuudet ovat yhteisiä molemmille signaaleille ja vaihe signaalien välinen suhde kullakin taajuudella.
Ristispektri on olennainen osa edistynyttä monikanavaista värähtelyanalyysiä, mukaan lukien siirtofunktion arviointi, johdonmukaisuus analyysi ja käyttösuuntamuodon (ODS) mittaukset. Sen avulla voidaan ymmärtää, miten värähtely etenee rakenteiden läpi, ja tunnistaa mittauspaikkojen välisiä syy-seuraussuhteita.
Matemaattinen määritelmä
Laskenta
- Gxy(f) = X(f) × Y*(f)
- Missä X(f) = signaalin x(t) FFT
- Y*(f) = signaalin y(t) FFT:n kompleksikonjugaatti
- Tulos on kompleksiarvoinen (sillä on sekä suuruus että vaihe)
Komponentit
- Suuruus: |Gxy(f)| näyttää yhteisen taajuussisällön voimakkuuden
- Vaihe: ∠Gxy(f) näyttää signaalien välisen vaihe-eron kullakin taajuudella
- Todellinen osa: Vaiheessa oleva (kospektraalinen) komponentti
- Kuvitteellinen osa: Kvadratuurikomponentti (90° vaiheen ulkopuolella)
Ominaisuudet
Kompleksiarvoinen
- Toisin kuin autospektri (vain reaaliaikainen), ristispektri on monimutkainen
- Sisältää sekä magnitudin että vaiheen tiedot
- Vaihe on ratkaisevan tärkeä signaalien välisten suhteiden ymmärtämiseksi
Ei symmetrinen
- Gxy(f) ≠ Gyx(f) yleensä
- Järjestyksellä on merkitystä (mikä signaali on referenssi)
- Gyx(f) = Gxy(f):n kompleksikonjugaatti
Keskiarvon laskeminen vaaditaan
- Yksittäinen monispektri kohinaista ja epäluotettavaa
- Keskimääräiset useat ristispektrit vakaan arvion saamiseksi
- Kohinakomponentit ovat keskimäärin lähellä nollaa (korreloimattomat)
- Korreloituneet komponentit vahvistavat
Sovellukset
1. Siirtofunktion laskeminen
Tärkein sovellus:
- H(f) = Gxy(f) / Gxx(f)
- Missä x = tulo, y = lähtö
- Näyttää, miten järjestelmä reagoi herätteeseen
- Suuruus osoittaa vahvistusta/vaimennusta
- Vaihe osoittaa viive- tai resonanssikäyttäytymistä
- Käytetään modaalianalyysi, rakenteellinen dynamiikka
2. Koherenssilaskenta
- Koherenssi = |Gxy|² / (Gxx × Gyy)
- Mittaa signaalien välistä korrelaatiota kullakin taajuudella
- Arvot 0–1: 1 = täydellinen korrelaatio, 0 = ei korrelaatiota
- Vahvistaa mittauslaadun ja tunnistaa kohinan
3. Vaihesuhteen määritys
- Ristispektrin vaihe osoittaa aikaviiveen tai resonanssin
- 0° vaihe: signaalit vaiheessa (liikkuvat yhdessä)
- 180° vaihe: signaalit epätahdissa (liikkuvat vastakkaiseen suuntaan)
- 90° vaihe: kvadratuuri (resonanssi tai viive)
- Moodimuotojen ja värähtelyn siirtymisen diagnostiikka
4. Yhteisen tilan hylkäys
- Ristispektri tunnistaa molemmille kanaville yhteiset taajuuskomponentit
- Korreloimattomat kohinanvaimennukset keskiarvoistuksessa
- Paljastaa todelliset signaalikomponentit
- Parantaa signaali-kohinasuhdetta
Käytännön mittaukset
Tyypillisiä mittausskenaarioita
Laakerien vertailu
- Signaali X: Tärinä laakerissa 1
- Signaali Y: Tärinä laakerissa 2
- Ristispektri näyttää molempiin laakereihin vaikuttavat taajuudet
- Tunnistaa roottoriin liittyvät ongelmat verrattuna yksittäisiin laakeriongelmiin
Panos-tuotosanalyysi
- Signaali X: Voima tai värähtely tulossa (kytkin, voimanlähteen laakeri)
- Signaali Y: Vastaus lähdössä (käyttölaitteen laakeri)
- Ristispektri paljastaa läpäisyominaisuudet
- Siirtofunktio näyttää, miten värähtely siirtyy
Rakenteellinen siirto
- Signaali X: Laakeripesän tärinä
- Signaali Y: Perustuksen tai rungon tärinä
- Ristispektri näyttää, mitkä taajuudet läpäisevät rakenteen
- Ohjaa eristäytymis- tai jäykistymispyrkimyksiä
Tulkinta
Suuri magnitudi taajuudella
- Osoittaa vahvaa korrelaatiota signaalien välillä kyseisellä taajuudella
- Yhteinen lähde tai vahva kytkentä
- Molemmissa signaaleissa oleva komponentti
Matala magnitudi taajuudella
- Vähäinen korrelaatio (korreloimaton tai heikko kytkentä)
- Komponentti voi olla läsnä yhdessä signaalissa, mutta ei toisessa
- Tai komponentti korreloimaton (kohina, eri lähteet)
Vaihetiedot
- 0°: Signaalit liikkuvat yhdessä (jäykkä kytkentä tai resonanssin alapuolella)
- 180°: Signaalit liikkuvat vastakkaiseen suuntaan (resonanssin tai symmetrian yläpuolella)
- 90°: Kvadratuuri (resonanssilla tai tietyllä geometrialla)
- Taajuudesta riippuva: Faasimuutokset paljastavat dynaamisen käyttäytymisen
Edistyneet sovellukset
Usean tulon/lähdön analyysi
- Useita referenssisignaaleja, useita vastesignaaleja
- Ristispektrien matriisi
- Tunnistaa useita siirtoreittejä
- Monimutkaisen järjestelmän karakterisointi
Käyttösuuntaiset taipumamuodot
- Ristispektrit useiden mittauspisteiden välillä
- Vaihesuhteet määrittävät taipumakuvion
- Visualisoi rakenteellista liikettä
- Tunnistaa resonanssimoodit
Ristispektrianalyysi laajentaa taajuusanalyysin yksikanavaisesta monikanavaiseen ja paljastaa signaalien välisiä suhteita, jotka mahdollistavat siirtofunktion laskemisen, koherenssin validoinnin ja värähtelyn siirtymisreittien ymmärtämisen. Vaikka ristispektrianalyysi on monimutkaisempaa kuin autospektrianalyysi, se on välttämätön edistyneelle värähtelyanalyysille, mukaan lukien modaalitestaus, rakennedynamiikka ja monimutkainen konediagnostiikka, joka vaatii monipistemittauksia.
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 