कंपन विश्लेषण में एकीकरण को समझना

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Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

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Optical Sensor (Laser Tachometer)

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Magnetic Stand Insize-60-kgf

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Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

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परिभाषा: एकीकरण क्या है?

एकीकरण में कंपन विश्लेषण, कंपन मापों को समय क्षेत्र में समाकलन करके या आवृत्ति क्षेत्र में आवृत्ति से विभाजित करके एक पैरामीटर से दूसरे पैरामीटर में परिवर्तित करने की गणितीय प्रक्रिया है। सबसे आम तौर पर, समाकलन, कंपन को समय क्षेत्र में समाकलन करके या आवृत्ति क्षेत्र में आवृत्ति से विभाजित करके परिवर्तित करता है। त्वरण (मापा गया accelerometers) को वेग, या वेग विस्थापन. चूंकि त्वरण, वेग और विस्थापन कैलकुलस (वेग = ∫त्वरण dt; विस्थापन = ∫वेग dt) के माध्यम से संबंधित हैं, एकीकरण अनुप्रयोग और आवृत्ति सीमा के लिए सबसे उपयुक्त पैरामीटर में कंपन को व्यक्त करने की अनुमति देता है।.

एकीकरण आवश्यक है क्योंकि विभिन्न कंपन पैरामीटर विभिन्न प्रयोजनों के लिए इष्टतम होते हैं: उच्च आवृत्ति विश्लेषण (बेयरिंग दोष) के लिए त्वरण, सामान्य मशीनरी स्थिति (आईएसओ मानक) के लिए वेग, तथा कम गति वाले उपकरणों और निकासी मूल्यांकन के लिए विस्थापन।.

गणितीय संबंध

समय डोमेन एकीकरण

• त्वरण से वेग: v(t) = ∫ a(t) dt
• वेग से विस्थापन: डी(टी) = ∫ वी(टी) डीटी
• त्वरण से विस्थापन: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (द्विसमापन)

आवृत्ति डोमेन एकीकरण

आवृत्ति डोमेन में सरल:

• त्वरण से वेग: वी(एफ) = ए(एफ) / (2πf)
• वेग से विस्थापन: डी(एफ) = वी(एफ) / (2πf)
• परिणाम: आवृत्ति से विभाजित करने पर, निम्न आवृत्तियाँ प्रवर्धित, उच्च आवृत्तियाँ कम

एकीकरण की आवश्यकता क्यों है

सेंसर की सीमाएँ

• एक्सेलेरोमीटर सबसे बहुमुखी और सामान्य सेंसर हैं
• लेकिन त्वरण हमेशा विश्लेषण के लिए सर्वोत्तम पैरामीटर नहीं होता
• एकीकरण सभी पैरामीटर प्रकारों के लिए एक्सेलेरोमीटर का उपयोग करने की अनुमति देता है
• कई प्रकार के सेंसर की तुलना में अधिक किफायती

आवृत्ति द्वारा पैरामीटर चयन

• उच्च आवृत्ति (>1000 हर्ट्ज): त्वरण सर्वोत्तम (बेयरिंग दोष)
• मध्यम आवृत्ति (10-1000 हर्ट्ज): वेग सर्वोत्तम (सामान्य मशीनरी, आईएसओ मानक)
• कम बार होना (< 10 हर्ट्ज): विस्थापन सर्वोत्तम (कम गति वाले उपकरण, क्लीयरेंस)
• एकीकरण: प्रत्येक आवृत्ति रेंज के लिए इष्टतम पैरामीटर का उपयोग करने में सक्षम बनाता है

मानक आवश्यकताएँ

• आईएसओ 20816 आरएमएस वेग निर्दिष्ट करता है
• यदि त्वरण को मापना है, तो वेग को एकीकृत करना होगा
• विस्थापन में निकटता जांच माप को वेग तुलना के लिए परिवर्तित किया जाना चाहिए

एकीकरण चुनौतियाँ

कम आवृत्ति बहाव

प्राथमिक एकीकरण समस्या:

• कोई भी डीसी ऑफसेट या बहुत कम आवृत्ति घटक
• एकीकरण कम आवृत्तियों को बढ़ाता है (छोटी संख्याओं से विभाजित करके)
• विशाल निम्न-आवृत्ति त्रुटियाँ उत्पन्न करता है
• सिग्नल पैमाने से “बहता” है
• Solution: एकीकरण से पहले उच्च-पास फ़िल्टर (आमतौर पर 2-10 हर्ट्ज कटऑफ)

शोर प्रवर्धन

• एकीकरण 1/f संचालन है (निम्न आवृत्तियों को बढ़ाता है)
• कम आवृत्ति का शोर सिग्नल से अधिक प्रवर्धित होता है
• सिग्नल-टू-शोर अनुपात को कम कर सकता है
• Solution: एकीकरण से पहले शोर को फ़िल्टर करें

दोहरा एकीकरण त्रुटियों को जोड़ता है

• विस्थापन के त्वरण के लिए दोहरे एकीकरण की आवश्यकता होती है
• त्रुटियाँ बढ़ जाती हैं
• डीसी ऑफसेट और कम आवृत्ति शोर के प्रति बहुत संवेदनशील
• आक्रामक उच्च-पास फ़िल्टरिंग आवश्यक (10-20 हर्ट्ज सामान्य)

उचित एकीकरण प्रक्रिया

एकल एकीकरण (त्वरण से वेग)

1. सिग्नल प्राप्त करें: पर्याप्त नमूना दर के साथ त्वरण डेटा एकत्र करें
2. डीसी हटाना: किसी भी DC ऑफसेट को हटाएँ
3. उच्च-पास फ़िल्टर: विचलन को दूर करने के लिए 2-10 हर्ट्ज पर एचपीएफ लागू करें
4. एकीकृत करें: एकीकरण करें (आवृत्ति डोमेन में 2πf से विभाजित करें)
5. सत्यापित करें: उचित मानों और कोई विचलन न होने के लिए परिणाम की जाँच करें

दोहरा एकीकरण (त्वरण से विस्थापन)

1. आक्रामक एचपीएफ: 10-20 हर्ट्ज़ कटऑफ (एकल एकीकरण से अधिक)
2. पहला एकीकरण: त्वरण → वेग
3. इंटरमीडिएट सत्यापित करें: वेग परिणाम की जाँच करें
4. दूसरा एकीकरण: वेग → विस्थापन
5. अंतिम सत्यापन: विस्थापन उचित होने की पुष्टि करें

आवृत्ति डोमेन बनाम समय डोमेन

आवृत्ति डोमेन एकीकरण (पसंदीदा)

• तरीका: FFT → 2πf से विभाजित करें → व्युत्क्रम FFT
• लाभ: सरल, कोई संचयी त्रुटि नहीं, फ़िल्टरिंग लागू करना आसान
• कार्यान्वयन: आधुनिक विश्लेषकों में मानक
• परिणाम: स्वच्छ, सटीक एकीकरण

समय डोमेन एकीकरण

• तरीका: संख्यात्मक एकीकरण (समलम्बरूपी नियम, सिम्पसन नियम)
• चुनौतियाँ: संचयी त्रुटियाँ, विचलन, अधिक जटिल फ़िल्टरिंग
• उपयोग: जब आवृत्ति-डोमेन व्यावहारिक न हो

व्यावहारिक अनुप्रयोगों

मानकों का अनुपालन

• ISO 20816 तुलना के लिए एक्सेलेरोमीटर माप को वेग में परिवर्तित करें
• निकटता जांच विस्थापन को वेग में परिवर्तित करें
• सेंसर प्रकारों में सुसंगत तुलना सुनिश्चित करता है

कम गति वाली मशीनरी

• कम गति पर (< 500 RPM), त्वरण और वेग छोटे हो जाते हैं
• विस्थापन अधिक सार्थक
• विश्लेषण के लिए त्वरण को विस्थापन में एकीकृत करें

बहु-पैरामीटर विश्लेषण

• त्वरण, वेग और विस्थापन के समान कंपन देखें
• प्रत्येक पैरामीटर अलग-अलग आवृत्ति श्रेणियों पर जोर देता है
• कंपन विशेषताओं की व्यापक समझ

सामान्य गलतियां

फ़िल्टरिंग के बिना एकीकरण

• परिणाम विचलन और त्रुटियाँ
• अनुपयोगी विस्थापन मान
• एकीकरण से पहले हमेशा उच्च-पास फ़िल्टर का उपयोग करें

गलत कटऑफ आवृत्ति

• बहुत कम: बहाव की समस्याएँ
• बहुत अधिक: मान्य निम्न आवृत्तियाँ हटा दी गईं
• बहाव रोकथाम बनाम संकेत संरक्षण में संतुलन बनाना होगा

मिश्रित मापदंडों की तुलना

• त्वरण की तुलना सीधे वेग से न करें
• तुलना से पहले समान पैरामीटर में परिवर्तित करें
• आवृत्ति सामग्री प्रभावित करती है कि कौन सा पैरामीटर उच्च मान दिखाता है

कंपन विश्लेषण में एकीकरण एक मूलभूत संकेत प्रसंस्करण प्रक्रिया है जो त्वरण, वेग और विस्थापन मापों के बीच रूपांतरण को सक्षम बनाती है। उचित एकीकरण तकनीक—जिसमें विचलन को रोकने के लिए उपयुक्त उच्च-पास फ़िल्टरिंग और आवृत्ति-डोमेन कार्यान्वयन की समझ शामिल है—सटीक कंपन पैरामीटर रूपांतरण, मानकों के अनुपालन और मशीनरी की स्थिति के व्यापक बहु-पैरामीटर विश्लेषण के लिए आवश्यक है।.

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