ה-FFT (טרנספורמציית פורייה מהירה) בניתוח ויברציות

הגדרה: מהו FFT?

ה התמרת פורייה מהירה (FFT) הוא אלגוריתם מתמטי יעיל ביותר המשמש להמרת אות מתחום הזמן לתחום התדר. בניתוח ויברציות, משמעות הדבר היא המרת אות גולמי ומורכב. צורת גל זמן (גרף של משרעת הרטט לעומת הזמן) לתוך ספקטרום התדרים (גרף של משרעת הרטט לעומת התדירות). טרנספורמציה זו היא התהליך החשוב והבסיסי ביותר באבחון מכונות מודרניות.

מדוע ה-FFT חיוני לאבחון?

צורת גל של זמן גולמי ממכונה פועלת היא ערבוביה מורכבת של תנודות רבות ושונות המתרחשות כולן בו זמנית. כמעט בלתי אפשרי להסתכל על אות זה ולקבוע את תקינות המכונה. ה-FFT פועל כמו פריזמה, ומפריד את האות המורכב הזה לרכיבי התדר האינדיבידואליים שלו. התוצאה היא תרשים ברור ובר-פעולה המאפשר לאנליסט לראות:

• אילו תדרים קיימים?
• כמה אנרגיה (אמפליטודה) יש בכל תדר?
• מה הקשר בין התדרים הללו?

מכיוון שתקלות מכניות וחשמליות שונות (כגון חוסר איזון, חוסר יישור, פגמי מיסב ורפיון) מייצרות כל אחת רעידות בתדרים ספציפיים מאוד וצפויים, ספקטרום ה-FFT מספק מפת דרכים ישירה לשורש הבעיה.

פרמטרים מרכזיים של ניתוח FFT

כדי לרכוש ספקטרום FFT שימושי, אנליסט ויברציות חייב להגדיר מספר פרמטרים מרכזיים באספן הנתונים או בתוכנה:

1. Fmax (תדר מקסימלי)

זוהי התדר הגבוה ביותר שתיכלל בספקטרום. יש להגדיר אותה גבוה מספיק כדי ללכוד את התקלה בתדר הגבוה ביותר שאתם מחפשים (למשל, רשת גלגלי שיניים בתדר גבוה או צלילי מיסב).

2. רזולוציה (קווי רזולוציה)

רמת פירוט זו קובעת את רמת הפירוט בספקטרום. היא מוגדרת כמספר "סלי" התדרים או נקודות הנתונים הבדידות שיחושבו על פני ה-Fmax. מספר גבוה יותר של קווים (למשל, 3200 או 6400) מביא לרזולוציית תדר טובה יותר, כלומר היכולת להפריד בין שני תדרי רטט הקרובים מאוד זה לזה. רזולוציה גבוהה היא קריטית לאבחון תדרי פעימה או ניתוח פסי צד בניתוח תיבת הילוכים.

3. ממוצע

מכיוון שרטט המכונה יכול להשתנות, FFT "תמונת מצב" אחת יכולה להיות מטעה. מיצוע כרוך באיסוף מספר FFTs ברצף מהיר ולאחר מכן מיצוע שלהם יחד. תהליך זה מפחית רעש אקראי ומספק ספקטרום יציב, חוזר ומייצג הרבה יותר של מצב המכונה האמיתי.

4. חלונות

פונקציית חלון (כמו Hanning) היא שקלול מתמטי המופעל על נתוני צורת הגל בזמן לפני חישוב ה-FFT. זוהי טכניקת עיבוד אותות המשמשת למזעור שגיאה הנקראת "דליפה ספקטרלית", תוך הבטחה שהאמפליטודה והתדירות של האותות בספקטרום יהיו מדויקות ככל האפשר.

פירוש ספקטרום FFT

אנליסט מיומן מפרש ספקטרום FFT על ידי חיפוש דפוסים אופייניים:

• שיא גדול ב מהירות ריצה פי 1 מציין לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל.
• שיא גדול ב מהירות ריצה כפולה לעתים קרובות מצביע על חוסר יישור.
• סדרה של תוֹרַת הַרמוֹנִיָה (שיאים ב-1x, 2x, 3x, 4x וכו') הוא סימן קלאסי לרפיון מכני.
• שיא בתדר גבוה עם פסים צדדיים מרווחים במהירות הריצה הם סימן מעיד על תקלה בתיבת ההילוכים או במיסב.
• "רצפה" מוגבהת של רעש פס רחב יכולה להצביע על קוויטציה במשאבה או על חיכוך.

על ידי השוואת ספקטרום ה-FFT הנוכחי לקו בסיס שנלקח כשהמכונה הייתה תקינה, אנליסטים יכולים בקלות לזהות שינויים ולאבחן בעיות מתפתחות הרבה לפני שהן הופכות לכשלים קריטיים.

← חזרה לאינדקס הראשי