तुल्यकालिक औसत को समझना
तुल्यकालिक औसत — जिसे समय-डोमेन औसत या समय-सिंक्रोनस औसत (TSA) भी कहा जाता है — एक संकेत-प्रक्रिया तकनीक है कंपन विश्लेषण जो आवधिक, गति-तुल्यकालिक को बढ़ाता है कंपन जबकि यादृच्छिक शोर और किसी भी कंपन को दबा रहा है जो शाफ्ट घूर्णन से बंद नहीं है। विधि कई शाफ्ट क्रांतियों पर कंपन को बार-बार नमूना लेती है, प्रत्येक ब्लॉक एक बार-प्रति-क्रांति द्वारा ट्रिगर होता है टैकोमीटर पल्स, फिर हर क्रांति के पार संबंधित बिंदुओं को औसत करता है। ऐसे घटक जो हर बार समान रूप से दोहराते हैं, एक दूसरे को मजबूत करते हैं, जबकि यादृच्छिक शोर और asynchronous घटक रद्द करते हैं, संकेत-से-शोर अनुपात में नाटकीय सुधार का उत्पादन करते हैं। यह गियर निदान के लिए विशेष रूप से शक्तिशाली है — एक एकल गियर’s मेश हस्ताक्षर को अलग करना — और शोर में दबे सूक्ष्म आवधिक पैटर्न को प्रकट कर सकता है जो एक सामान्य में पूरी तरह से अदृश्य होगा समय तरंगरूप या एफएफटी स्पेक्ट्रम.
1. सिंक्रोनस औसत कैसे काम करता है
प्रक्रिया, चरण दर चरण
- ट्रिगर सिग्नल: टेकोमीटर से प्रति-क्रांति पल्स या कीफ़ेज़र प्रत्येक क्रांति की शुरुआत को परिभाषित करता है।
- डेटा विभाजन: कंपन संकेत समान लंबाई वाले खंडों में विभाजित, प्रति चक्कर एक
- संरेखण: प्रत्येक खंड इसकी ट्रिगर पल्स के साथ संरेखित है ताकि वे एक सामान्य कोणीय शुरुआती बिंदु साझा करें।
- बिंदु-दर-बिंदु औसत: सभी खंडों के अनुरूप नमूनों को एक साथ औसत किया जाता है।
- परिणाम: एक एकल औसत तरंग रूप जो एक आदर्शित क्रांति का प्रतिनिधित्व करता है।
- शोर में कमी: यादृच्छिक घटक सांख्यिकीय रूप से रद्द करते हैं जबकि आवधिक घटक मजबूत होते हैं।
इसके पीछे का गणित
- आवधिक, चरण-लॉक सिग्नल योग coherently (वे चरण में जोड़ते हैं, औसत की संख्या के साथ रैखिक रूप से बढ़ते हैं)।
- यादृच्छिक शोर योग incoherently (यह सांख्यिकीय रूप से रद्द करता है, केवल गणना के वर्गमूल के साथ बढ़ता है)।
- संकेत-से-शोर में सुधार इसलिए आनुपातिक है √N, जहाँ N औसत की संख्या है।
- उदाहरण के लिए, 100 औसत SNR में 10 गुना सुधार करते हैं (20 dB); 400 औसत 20× (26 dB) में सुधार करते हैं।
क्योंकि ट्रिगर शाफ्ट से ही आता है, समकालीन औसत आंतरिक रूप से एक रूप है आदेश विश्लेषण — औसत रिकॉर्ड शाफ्ट कोण से जुड़ा होता है, घड़ी के समय से नहीं, इसलिए यह छोटी गति बहाव को सहन करता है जो एक सामान्य निश्चित-नमूना-दर FFT को धुंधला करेगा।
2. अनुप्रयोग
गियरबॉक्स निदान — प्रमुख उपयोग
यह सबसे सामान्य और सबसे शक्तिशाली अनुप्रयोग है।
- गियर मेश अलगाव: रुचि के गियर के साथ समकालीन रूप से औसत करने से उस गियर की mesh pattern जबकि अन्य गियर और असर को दबाते हुए, पुष्टि करने में मदद करता है गियर दोष.
- दांत-दर-दांत विश्लेषण: औसत तरंगरूप प्रत्येक दांत जुड़ाव को स्पष्ट रूप से दिखाता है, एक क्षतिग्रस्त दांत अन्यथा दोहराए जाने वाले पैटर्न में एक स्थानीयकृत विचलन के रूप में दिखाई देता है, और विचलन आपको पहचानने में मदद करता है कौन सा दांत क्षतिग्रस्त है और इसकी गंभीरता का अनुमान लगाएं।
अन्य अनुप्रयोग
- असर विश्लेषण उन्नयन: बाहरी रेस अवधि पर औसत निकालना एक घटक के आवधिक प्रभावों को अलग करता है और बढ़ाता है बेयरिंग दोष, अन्य स्रोतों के मुखौटे को काटता है — विशेष रूप से उच्च-शोर वातावरण में उपयोगी।
- मरोड़ कंपन: घूर्णन के साथ सिंक्रोनस घटकों को बढ़ाता है जबकि पार्श्व कंपन और शोर को दबाता है, प्रकट करता है torsional अनुनाद और उत्तेजन।
- संतुलन: की सटीकता में सुधार करता है आयाम and चरण शोरगुल भरी परिस्थितियों में मापन, अधिक विश्वसनीय प्रदान करता है प्रभाव गुणांक determination.
3. लाभ
- शोर में कमी: संकेत-से-शोर अनुपात में नाटकीय सुधार जो संकेतों को 20–30 डीबी शोर तल के नीचे दफन कर सकता है, कठोर वातावरण में माप को संभव बनाता है।
- दोष पृथक्करण: एक घटक के हस्ताक्षर को अन्य सभी से अलग करता है — उदाहरण के लिए गियरबॉक्स में पिनियन जाली को गियर जाली से अलग करता है — और इसलिए पहचानता है कि कौन सा घटक दोषपूर्ण है।
- बेहतर संकल्प: सूक्ष्म पैटर्न और दोषों को प्रकट करता है, कच्चे संकेत में छिपी विस्तार दिखाता है, और वास्तव में प्रारंभिक को सक्षम करता है पता लगाने के दोष.
4. आवश्यकताएं और सीमाएं
इसके लिए क्या आवश्यक है
- टैकोमीटर: एक विश्वसनीय एक बार प्रति क्रांति ट्रिगर आवश्यक है — इसके बिना विधि खंडों को संरेखित नहीं कर सकती।
- स्थिर गति: गति को काफी स्थिर रहना चाहिए, आम तौर पर ±1–2% के भीतर।
- पर्याप्त औसत: आमतौर पर एक अच्छे परिणाम के लिए 50–200 क्रांतियां।
- आवधिक संकेत: केवल वास्तव में आवधिक, चरण-बद्ध घटकों को बढ़ाया जाता है।
इसकी कमियाँ
- यह गैर-सिंक्रोनस दोषों को दबाता है: यादृच्छिक दोष और अधिकांश बेयरिंग दोष आवृत्तियाँ are reduced, इसलिए यदि वे ही हैं जो आप खोज रहे हैं तो तकनीक गलत उपकरण है (उपयोग करें एन्वेलोप विश्लेषण instead).
- गति भिन्नता: औसत विंडो के दौरान बदलती गति परिणाम को धुंधला करती है।
- आवश्यक समय: डेटा कई क्रांतियों में एकत्र किया जाना चाहिए।
- वास्तविक समय नहीं: कुछ पोस्ट-प्रोसेसिंग आवश्यक है।
5. अन्य तकनीकों के साथ तुलना
सिंक्रोनस औसत बनाम रैखिक औसत
- तुल्यकालिक: समय डोमेन में औसत निकालता है, घूर्णन के लिए बंद, और आवधिक घटकों को बढ़ाता है।
- रैखिक: FFT स्पेक्ट्रा में औसत निकालता है और सभी आवृत्तियों में यादृच्छिक भिन्नता को कम करता है।
- Use cases: गियर और विशिष्ट घटकों के लिए सिंक्रोनस; सामान्य स्पेक्ट्रम चिकनापन के लिए रैखिक।
सिंक्रोनस औसत बनाम आवरण विश्लेषण
- सिंक्रोनस औसतकरण: समय डोमेन, आवधिक पैटर्न को बेहतर बनाता है।
- लिफाफा विश्लेषण: आवृत्ति डोमेन, दोहराए जाने वाले प्रभावों का पता लगाता है जैसे कि एक क्षतिग्रस्त रेसवे से होने वाले।
- पूरक: दोनों को व्यापक विश्लेषण के लिए एकत्रित किया जा सकता है — गियर मेश को औसत करें, फिर शेष को लिफाफे में डालें असर की खामी खोजने के लिए।
6. व्यावहारिक कार्यान्वयन
सेटअप, संग्रह और व्याख्या
- सेटअप: एक स्पष्ट एक-प्रति-क्रांति पल्स के साथ एक टैकोमीटर स्थापित करें — शाफ्ट का एक पट्टी परावर्तक टेप एक ऑप्टिकल पिकअप सहित सामान्य क्षेत्र पसंद है — औसत की संख्या सेट करें (50–200), सिग्नल लंबाई परिभाषित करें (एक क्रांति, दस क्रांति, आदि), और गति स्थिरता सत्यापित करें।
- डेटा संग्रह: औसत अवधि में डेटा एकत्र करें; उपकरण स्वचालित रूप से विभाजित और औसत करता है, औसत तरंगरूप प्रदर्शित करता है, और अक्सर एक बेहतर स्पेक्ट्रम देने के लिए उस औसत सिग्नल का FFT गणना करेगा।
- व्याख्या: आवधिक पैटर्न के लिए औसत तरंगरूप की जांच करें, उन विचलनों को देखें जो खामियों को इंगित करते हैं, ज्ञात-अच्छे के विरुद्ध तुलना करें आधारभूत हस्ताक्षर, और विचलन आयाम से गंभीरता की मात्रा निर्धारित करें।
क्षेत्र में इस पूरे कार्यप्रवाह को एक स्वच्छ चरण संदर्भ पर निर्भर करता है। एक पोर्टेबल दो-चैनल उपकरण जैसे कि बैलेनसेट-1a बिल्कुल यही प्रदान करता है: इसका ऑप्टिकल लेजर टैकोमीटर शाफ्ट पर प्रतिबिंबी टेप के एक छोटे से टुकड़े से ट्रिगर होता है, एक-प्रति-क्रांति पल्स देता है जो प्रत्येक औसत खिड़की को एंकर करता है — वही पल्स जो उपकरण पहले से उपयोग करता है क्षेत्र संतुलन। एक स्थिर ट्रिगर और एक स्थिर गति के साथ, एक औसत तरंगरूप जिसे कैप्चर करने में सेकंड लगे, एक एकल चिप किया गया गियर दांत उजागर कर सकता है जिसे कच्चा स्पेक्ट्रम पूरी तरह दफन करता है।
7. उन्नत विविधताएं
- गियर-सिंक्रोनस औसतकरण: शाफ्ट के बजाय ब्याज के गियर से ट्रिगर करना उस विशेष गियर के लिए मेश पैटर्न दिखाता है, हालांकि इसे एक एनकोडर या मल्टी-पल्स टैकोमीटर की आवश्यकता है।
- मल्टी-ऑर्डर औसत: 1×, 2× और 3× घटकों को अलग करने और व्यापक ऑर्डर सामग्री देने के लिए एक साथ कई ऑर्डर का औसत निकालता है।
- अंतर संकेत: औसत सिग्नल को कच्चे सिग्नल से घटाना एक अवशेष छोड़ता है जिसमें बिल्कुल वही होता है जिसे हटाया गया — अतुल्यकालिक सामग्री — जो असर की खामियों को उजागर करने का एक उपयोगी तरीका है एक बार गियर मेश को हटा दिया गया हो।
समकालिक औसत एक परिष्कृत तकनीक है जो आवधिक, गति-समकालिक पैटर्न की दृश्यमानता को नाटकीय रूप से बढ़ाती है जबकि शोर और अतुल्यकालिक घटकों को दबाती है। इसमें महारत हासिल करने से गीयरबॉक्स निदान में उन्नति, शोरगुल वाले परिवेशों में प्रारंभिक खराबी का पता लगाना, और अन्यथा अपारदर्शी मशीनरी के भीतर व्यक्तिगत घटक हस्ताक्षर का स्वच्छ अलगाव संभव हो जाता है।
