Qu'est-ce que la densité spectrale de puissance ? Analyse PSD • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors. Qu'est-ce que la densité spectrale de puissance ? Analyse PSD • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors.

Qu'est-ce que la densité spectrale de puissance ? Analyse PSD

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Comprendre la densité spectrale de puissance

Définition : Qu'est-ce que la densité spectrale de puissance ?

Densité spectrale de puissance (PSD) est une représentation de vibration Distribution d'énergie selon la fréquence, exprimée en énergie par unité de bande passante de fréquence (unités : (m/s²)²/Hz pour l'accélération, (mm/s²/Hz pour la vitesse). Contrairement à une norme spectre d'amplitude La PSD, qui montre l'amplitude à chaque fréquence, montre la répartition de la puissance vibratoire selon la fréquence, avec des valeurs normalisées par la largeur de bande de résolution fréquentielle. Cette normalisation rend la PSD indépendante de la largeur de bande d'analyse, permettant une comparaison pertinente entre les spectres mesurés avec différents paramètres de résolution.

Le PSD est particulièrement important pour l'analyse des vibrations aléatoires (où l'énergie est distribuée en continu sur la fréquence plutôt que concentrée sur des pics discrets), pour l'analyse du bruit et pour les applications nécessitant une caractérisation spectrale indépendante de la bande passante, telles que les tests de vibration et la qualification environnementale.

PSD vs. Spectre d'amplitude

Spectre d'amplitude

  • Affiche les vibrations amplitude à chaque fréquence
  • Unités : mm/s, m/s², mils, etc.
  • Amplitudes maximales à fréquences discrètes (déséquilibre, défauts de roulement)
  • Les valeurs dépendent de la bande passante de résolution FFT
  • Affichage standard pour le diagnostic des machines

Densité spectrale de puissance

  • Affiche la puissance de vibration par Hz de bande passante
  • Unités : (mm/s)²/Hz, (m/s²)²/Hz, etc.
  • Distribution d'énergie selon la fréquence
  • Indépendant de la bande passante d'analyse
  • Norme pour l'analyse des vibrations aléatoires

Relation

  • PSD = (Amplitude)² / Δf
  • Où Δf = résolution de fréquence (largeur de bac)
  • La mise au carré met l'accent sur les grandes amplitudes
  • La normalisation rend la bande passante indépendante

Applications

1. Analyse des vibrations aléatoires

Application PSD principale :

  • Processus aléatoires : Turbulence, vibrations routières, sismiques, acoustiques
  • Spectres continus : Énergie distribuée sur la fréquence, pas sur des pics discrets
  • Description statistique : PSD décrit la distribution d'énergie aléatoire des processus
  • Format standard : Spécifications des tests de vibrations dans PSD

2. Caractérisation du bruit à large bande

  • Cavitation bruit dans les pompes
  • Bruit d'écoulement turbulent dans les ventilateurs
  • bruit aérodynamique
  • Caractérisation du bruit des défauts de roulement

3. Comparaison indépendante de la bande passante

  • Comparer les spectres mesurés avec différents paramètres FFT
  • Données provenant de différents instruments ou résolutions
  • Données historiques avec différents paramètres d'analyse
  • Valeurs PSD directement comparables quelle que soit la bande passante

4. Tests environnementaux

  • Spécifications des tests de vibration données sous forme de PSD par rapport à la fréquence
  • Contrôle de la table vibrante basé sur PSD
  • Tests de qualification des produits
  • Normes relatives aux chocs et aux vibrations

Calcul de la PSD

De la FFT

  • Calculer la FFT du signal de vibration
  • Mettre au carré chaque valeur d'amplitude
  • Diviser par la résolution de fréquence (Δf = Fmax / Nombre de lignes)
  • Résultat : PSD en (unités)²/Hz

Unités

  • Accélération PSD : (m/s²)²/Hz ou g²/Hz
  • Vitesse PSD : (mm/s)²/Hz ou (po/s)²/Hz
  • Déplacement PSD : (µm)²/Hz ou (mils)²/Hz
  • Souvent tracé : Échelle logarithmique (dB par rapport à la référence)

Interprétation des tracés PSD

Spectre plat (bruit blanc)

  • PSD constant sur toute la fréquence
  • Énergie égale par Hz à toutes les fréquences
  • Caractéristiques des vibrations aléatoires à large bande
  • Exemple : Vibration aléatoire idéale pour les tests

Spectre incliné (bruit coloré)

  • La PSD varie en fonction de la fréquence
  • Pente ascendante : plus d'énergie à hautes fréquences
  • Pente descendante : plus d'énergie à basses fréquences (fréquent dans les machines)
  • La pente indique la distribution de fréquence de l'énergie

Pics de PSD

  • Les composantes de fréquence discrètes apparaissent comme des pics au-dessus du niveau général
  • Les résonances apparaissent sous forme de régions PSD surélevées
  • Peut identifier les fréquences dominantes contribuant à l'énergie

Relation avec RMS et énergie totale

Énergie totale du PSD

  • Intégrer le PSD sur toute la gamme de fréquences
  • Résultat : valeur quadratique moyenne
  • La racine carrée donne la valeur RMS
  • RMS = √[∫ PSD(f) df]

Énergie dans les bandes de fréquences

  • Intégrer le PSD sur une plage de fréquences spécifique
  • Donne de l'énergie à ce groupe
  • Utile pour évaluer la contribution de différentes gammes de fréquences

Avantages du PSD

Indépendance de la résolution

  • Valeurs PSD comparables quelle que soit la résolution FFT
  • Permet la comparaison des données historiques avec différents paramètres
  • Normalise l'analyse sur différents instruments

Représentation énergétique

  • Représente directement la distribution de l'énergie vibratoire
  • Les valeurs au carré mettent l'accent sur les fréquences dominantes
  • Naturel pour l'analyse basée sur l'énergie

Cadre statistique

  • PSD est le fondement de la théorie des vibrations aléatoires
  • Permet une analyse probabiliste
  • Prend en charge la prédiction de la durée de vie en fatigue à partir d'une charge aléatoire

Quand utiliser PSD

Utiliser PSD lorsque :

  • Analyse des vibrations ou du bruit aléatoires
  • Comparaison de données avec différentes bandes passantes d'analyse
  • Suivre les spécifications de test au format PSD
  • Caractérisation des processus à large bande
  • Analyse basée sur l'énergie requise

Utiliser le spectre d'amplitude lorsque :

  • Diagnostics de routine des machines
  • Identification des fréquences de défauts discrets
  • Composants spécifiques tendance
  • Valeurs d'amplitude directement significatives

La densité spectrale de puissance (DSP) est un concept fondamental en analyse des vibrations aléatoires et permet une caractérisation spectrale indépendante de la bande passante. Bien que moins couramment utilisée que les spectres d'amplitude pour le diagnostic courant des machines, la DSP est essentielle pour les applications de vibrations aléatoires, l'analyse du bruit et toute situation nécessitant la comparaison de spectres mesurés avec différents paramètres d'analyse ou par différents instruments.

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Catégories : AnalyseGlossaire
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