Razumijevanje Hanningovog prozora

Definicija: Što je Hanningov prozor?

The Hanningov prozor je specifična vrsta matematičke funkcije koja se primjenjuje na blok podataka vremenskog valnog oblika prije nego što ga obradi Brza Fourierova transformacija (FFT)To je jedan od najčešće korištenih prozori funkcije u analizi vibracija. Svrha Hanningovog prozora je minimiziranje pogreške poznate kao spektralno curenje.

Prozor ima gladak, zvonast oblik. Kada se pomnoži s vremenskim signalom, signal se prisiljava na nulu na samom početku i kraju vremenskog bloka, a središte signala ostaje nepromijenjeno. Ovaj proces sužavanja osigurava da blok uzorka ne sadrži oštre, umjetne diskontinuitete na svojim granicama.

Zašto je Hanningov prozor potreban? (Spektralno propuštanje)

FFT algoritam u osnovi pretpostavlja da konačni blok vremenskih podataka koji analizira predstavlja jedan savršen, ponavljajući ciklus signala. Ova pretpostavka je istinita samo ako cijeli broj ciklusa svake frekvencijske komponente točno odgovara vremenskom bloku. U stvarnom signalu iz rotirajućeg stroja to gotovo nikada nije slučaj.

Kada se uhvati broj ciklusa koji nije cijeli broj, kraj vremenskog bloka ne podudara se s početkom. FFT vidi ovo neusklađivanje kao nagli skok ili diskontinuitet. Ovaj umjetni diskontinuitet sadrži energiju koja nije dio stvarnog signala, a ta energija "curi" u okolne frekvencijske spremnike u FFT spektru. Ovo curenje može:

• Uzrokuju da se jedan, oštar frekvencijski vrh pojavljuje kao širok, razmazan vrh, što otežava točno određivanje frekvencije.
• Zatamnite signale niske amplitude koji su frekvencijom bliski signalima visoke amplitude.

Kako Hanningov prozor rješava problem

Prisiljavanjem signala na nulu na granicama vremenskog bloka, Hanningov prozor uklanja umjetni diskontinuitet. FFT sada vidi glatko prijelazni, periodični signal, koji može obraditi mnogo preciznije. Rezultat je značajno smanjenje spektralnog propuštanja, što dovodi do:

• Poboljšana frekvencijska rezolucija: Učinak razmazivanja se smanjuje, a frekvencijski vrhovi u spektru postaju oštriji i jasnije definirani.
• Poboljšana točnost amplitude: Iako prozor neznatno smanjuje ukupnu amplitudu vrha (analizator primjenjuje poznati faktor korekcije za kompenzaciju), očitanje amplitude u ispravnom frekvencijskom spremniku je točnije jer je manje energije procurilo u susjedne spremnike.

Kada koristiti Hanningov prozor

Hanningov prozor je zadani prozor opće namjene za većinu analiza vibracija strojeva u stacionarnom stanju. Pruža vrlo dobar kompromis između frekvencijske rezolucije (koliko dobro možete odvojiti bliske frekvencije) i točnosti amplitude. Trebao bi se koristiti za veliku većinu rutinskih FFT mjerenja na strojevima poput motora, pumpi, ventilatora i kompresora.

Drugi prozori, poput Flattop (za visoku točnost amplitude) ili Uniform (za prolazne događaje), koriste se za specijaliziranije primjene, ali Hanning je standardni izbor za opću dijagnostiku.

← Natrag na glavni indeks