पावर स्पेक्ट्रल घनत्व को समझना
परिभाषा: पावर स्पेक्ट्रल घनत्व क्या है?
शक्ति वर्णक्रमीय घनत्व (PSD) का प्रतिनिधित्व है कंपन आवृत्ति में ऊर्जा वितरण, प्रति इकाई आवृत्ति बैंडविड्थ ऊर्जा के रूप में व्यक्त किया जाता है (इकाइयाँ: त्वरण के लिए (m/s²)²/Hz, वेग के लिए (mm/s)²/Hz)। एक मानक के विपरीत आयाम स्पेक्ट्रम जो प्रत्येक आवृत्ति पर आयाम दर्शाता है, PSD दर्शाता है कि कंपन शक्ति आवृत्ति में कैसे वितरित होती है, और मान आवृत्ति विभेदन बैंडविड्थ द्वारा सामान्यीकृत होते हैं। यह सामान्यीकरण PSD को विश्लेषण बैंडविड्थ से स्वतंत्र बनाता है, जिससे विभिन्न विभेदन सेटिंग्स के साथ मापे गए स्पेक्ट्रा के बीच सार्थक तुलना संभव हो पाती है।.
PSD विशेष रूप से यादृच्छिक कंपन (जहां ऊर्जा असतत चोटियों पर केंद्रित होने के बजाय आवृत्ति में निरंतर वितरित होती है) के विश्लेषण के लिए, शोर विश्लेषण के लिए, तथा कंपन परीक्षण और पर्यावरण योग्यता जैसे बैंडविड्थ-स्वतंत्र वर्णक्रमीय लक्षण वर्णन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।.
PSD बनाम आयाम स्पेक्ट्रम
आयाम स्पेक्ट्रम
- कंपन दिखाता है आयाम प्रत्येक आवृत्ति पर
- इकाइयाँ: मिमी/सेकेंड, मी/सेकेंड², मिल्स, आदि।.
- असतत आवृत्तियों पर शिखर आयाम (असंतुलन, असर दोष)
- मान FFT रिज़ॉल्यूशन बैंडविड्थ पर निर्भर करते हैं
- मशीनरी निदान के लिए मानक प्रदर्शन
पावर स्पेक्ट्रल घनत्व
- प्रति हर्ट्ज बैंडविड्थ कंपन शक्ति दर्शाता है
- इकाइयाँ: (मिमी/से)²/हर्ट्ज, (मी/से)²/हर्ट्ज, आदि।.
- आवृत्ति में ऊर्जा वितरण
- विश्लेषण बैंडविड्थ से स्वतंत्र
- यादृच्छिक कंपन विश्लेषण के लिए मानक
संबंध
- PSD = (आयाम)² / Δf
- जहाँ Δf = आवृत्ति रिज़ॉल्यूशन (बिन चौड़ाई)
- स्क्वेरिंग बड़े आयामों पर जोर देता है
- सामान्यीकरण बैंडविड्थ को स्वतंत्र बनाता है
अनुप्रयोग
1. यादृच्छिक कंपन विश्लेषण
प्राथमिक PSD अनुप्रयोग:
- यादृच्छिक प्रक्रियाएँ: अशांति, सड़क कंपन, भूकंपीय, ध्वनिक
- सतत स्पेक्ट्रा: ऊर्जा आवृत्ति में वितरित होती है, असतत चोटियों में नहीं
- सांख्यिकीय विवरण: PSD यादृच्छिक प्रक्रिया ऊर्जा वितरण का वर्णन करता है
- मानक प्रारूप: PSD में कंपन परीक्षण विनिर्देश
2. ब्रॉडबैंड शोर लक्षण वर्णन
- गुहिकायन पंपों में शोर
- पंखों में अशांत प्रवाह शोर
- वायुगतिकीय शोर
- बेयरिंग दोष शोर लक्षण वर्णन
3. बैंडविड्थ-स्वतंत्र तुलना
- विभिन्न FFT सेटिंग्स के साथ मापे गए स्पेक्ट्रा की तुलना करें
- विभिन्न उपकरणों या संकल्पों से डेटा
- विभिन्न विश्लेषण मापदंडों के साथ ऐतिहासिक डेटा
- बैंडविड्थ की परवाह किए बिना PSD मान सीधे तुलनीय
4. पर्यावरण परीक्षण
- कंपन परीक्षण विनिर्देश PSD बनाम आवृत्ति के रूप में दिए गए हैं
- PSD पर आधारित शेकर टेबल नियंत्रण
- उत्पाद योग्यता परीक्षण
- झटका और कंपन मानक
PSD की गणना
एफएफटी से
- कंपन सिग्नल के FFT की गणना करें
- प्रत्येक आयाम मान का वर्ग करें
- आवृत्ति रिज़ॉल्यूशन से विभाजित करें (Δf = Fmax / लाइनों की संख्या)
- परिणाम: PSD (इकाइयों में)²/Hz
इकाइयों
- त्वरण PSD: (मी/से²)²/हर्ट्ज या ग्राम²/हर्ट्ज
- वेग PSD: (मिमी/से)²/हर्ट्ज या (इंच/से)²/हर्ट्ज
- विस्थापन PSD: (µm)²/Hz या (mils)²/Hz
- अक्सर प्लॉट किया गया: लघुगणकीय पैमाना (संदर्भ के सापेक्ष dB)
PSD प्लॉट की व्याख्या
फ्लैट स्पेक्ट्रम (श्वेत शोर)
- आवृत्ति में स्थिर PSD
- सभी आवृत्तियों पर प्रति हर्ट्ज समान ऊर्जा
- ब्रॉडबैंड यादृच्छिक कंपन की विशेषता
- उदाहरण: परीक्षण के लिए आदर्श यादृच्छिक कंपन
ढलान वाला स्पेक्ट्रम (रंगीन शोर)
- PSD आवृत्ति के साथ बदलता रहता है
- बढ़ती ढलान: उच्च आवृत्तियों पर अधिक ऊर्जा
- गिरती ढलान: कम आवृत्तियों पर अधिक ऊर्जा (मशीनरी में आम)
- ढलान ऊर्जा के आवृत्ति वितरण को इंगित करता है
PSD में चोटियाँ
- असतत आवृत्ति घटक सामान्य स्तर से ऊपर शिखर के रूप में दिखाई देते हैं
- अनुनाद उन्नत PSD क्षेत्रों के रूप में दिखाई देते हैं
- ऊर्जा में योगदान देने वाली प्रमुख आवृत्तियों की पहचान कर सकते हैं
आरएमएस और कुल ऊर्जा से संबंध
PSD से कुल ऊर्जा
- आवृत्ति रेंज में PSD को एकीकृत करें
- परिणाम: माध्य वर्ग मान
- वर्गमूल RMS मान देता है
- आरएमएस = √[∫ पीएसडी(एफ) डीएफ]
आवृत्ति बैंड में ऊर्जा
- विशिष्ट आवृत्ति रेंज पर PSD को एकीकृत करें
- उस बैंड में ऊर्जा देता है
- विभिन्न आवृत्ति श्रेणियों के योगदान का आकलन करने के लिए उपयोगी
PSD के लाभ
संकल्प स्वतंत्रता
- FFT रिज़ॉल्यूशन की परवाह किए बिना PSD मान तुलनीय
- विभिन्न सेटिंग्स के साथ ऐतिहासिक डेटा की तुलना सक्षम करता है
- विभिन्न उपकरणों में विश्लेषण को मानकीकृत करता है
ऊर्जा प्रतिनिधित्व
- कंपन ऊर्जा वितरण का प्रत्यक्ष प्रतिनिधित्व करता है
- वर्ग मान प्रमुख आवृत्तियों पर जोर देते हैं
- ऊर्जा-आधारित विश्लेषण के लिए प्राकृतिक
सांख्यिकीय ढांचा
- PSD यादृच्छिक कंपन सिद्धांत का आधार है
- संभाव्यता विश्लेषण को सक्षम बनाता है
- यादृच्छिक लोडिंग से थकान जीवन की भविष्यवाणी का समर्थन करता है
PSD का उपयोग कब करें
PSD का उपयोग तब करें जब:
- यादृच्छिक कंपन या शोर का विश्लेषण करना
- विभिन्न विश्लेषण बैंडविड्थ के साथ डेटा की तुलना करना
- PSD प्रारूप में निम्नलिखित परीक्षण विनिर्देश
- ब्रॉडबैंड प्रक्रियाओं की विशेषता
- ऊर्जा-आधारित विश्लेषण आवश्यक
आयाम स्पेक्ट्रम का उपयोग तब करें जब:
- नियमित मशीनरी निदान
- असतत दोष आवृत्तियों की पहचान करना
- ट्रेंडिंग विशिष्ट घटक
- आयाम मान सीधे सार्थक
पावर स्पेक्ट्रल घनत्व यादृच्छिक कंपन विश्लेषण में एक मूलभूत अवधारणा है और बैंडविड्थ-स्वतंत्र स्पेक्ट्रल अभिलक्षणन प्रदान करता है। हालाँकि नियमित मशीनरी निदान के लिए आयाम स्पेक्ट्रा की तुलना में इसका उपयोग कम होता है, PSD यादृच्छिक कंपन अनुप्रयोगों, शोर विश्लेषण, और विभिन्न विश्लेषण मापदंडों या विभिन्न उपकरणों से मापे गए स्पेक्ट्रा की तुलना की आवश्यकता वाली किसी भी स्थिति के लिए आवश्यक है।.
 
									 
									 
									 
									 
									 
									