Razumijevanje koherentnosti

1. Definicija: Što je koherencija?

Koherentnost (također se naziva funkcija koherencije) je alat za obradu signala koji se koristi u vibration analysis za određivanje kvalitete i valjanosti mjerenja. To je vrijednost između 0 i 1 koja pokazuje koliki je dio izlaznog signala na danoj frekvenciji izravno uzrokovan ulaznim signalom.

• Koherentnost 1.0 na određenoj frekvenciji znači da postoji savršen linearni odnos između dva signala. 100% izlaza na toj frekvenciji uzrokovan je ulazom.
• Koherentnost 0.5 znači da je samo 50% energije izlaznog signala na toj frekvenciji linearno povezano s ulaznim signalom. Ostalih 50% posljedica je drugih čimbenika poput šuma, nelinearnosti ili drugih neizmjerenih ulaza.
• Koherentnost 0.0 znači da uopće ne postoji linearni odnos između dva signala na toj frekvenciji.

Koherencija se izračunava korištenjem unakrsne spektralne gustoće snage i zahtijeva višekanalni analizator koji može istovremeno mjeriti dva signala.

2. Primarne upotrebe koherencije

Koherentnost se prvenstveno koristi u dva ključna područja:

a) Validacija Funkcija frekvencijskog odziva (FRF) Mjerenja

Ovo je najčešća i najkritičnija upotreba koherencije. Prilikom izvođenja testa udara (ili bump testa) za mjerenje FRF-a, dijagram koherencije je ključan za procjenu kvalitete podataka.

• Dobro mjerenje: Za valjani FRF, koherencija bi trebala biti vrlo blizu 1,0 na frekvencijama koje odgovaraju rezonantnim vrhovima. Ako je koherencija visoka (npr. >0,95), analitičaru daje sigurnost da je izmjereni odziv doista uzrokovan udarom čekića, a ne pozadinskom vibracijom ili šumom mjerenja.
• Loše mjerenje: Ako koherencija značajno padne na rezonantnom vrhuncu, to ukazuje na loše mjerenje. To može biti zbog lošeg udara čekića, bučnog okruženja ili nelinearnog strukturnog odziva. Analitičar bi trebao odbaciti podatke iz tog udara i pokušati ponovno. Koherencija će prirodno biti niska na antirezonancijama („dolinama“ u FRF-u), što je normalno.

b) Identifikacija izvora

Koherencija se može koristiti za utvrđivanje uzrokuje li vibracija jednog stroja vibracije u drugom. Na primjer, ako imate pumpu i motor na zajedničkoj bazi i sumnjate da motor uzrokuje vibracije pumpe:

• Procedure: Mjesto jedno akcelerometar na motoru (ulaz) i drugi akcelerometar na pumpi (izlaz). Izmjerite oba signala istovremeno i izračunajte koherenciju.
• Tumačenje: Ako je koherencija visoka na motoru brzina trčanja, to pruža snažan dokaz da se vibracije prenose s motora na pumpu kroz njihovu zajedničku strukturu. Ako je koherencija niska, vibracije pumpe vjerojatno su uzrokovane njezinim vlastitim problemima (npr. neravnotežom pumpe, kavitacijom), a ne motorom.

3. Čimbenici koji smanjuju koherentnost

Nekoliko faktora može uzrokovati da vrijednost koherencije bude manja od 1,0:

• Šum mjerenja: Kontaminacija ulaznog ili izlaznog signala stranim šumom.
• Nelinearni sustavi: Koherencija mjeri samo *linearni* odnos. Ako je sustav nelinearan (npr. zbog labavosti, pukotina ili interakcija fluida i strukture), koherencija će biti niska čak i ako postoji uzročno-posljedična veza.
• Vremenska kašnjenja: Značajno vremensko kašnjenje između ulaznih i izlaznih signala može smanjiti koherenciju.
• Ostali neizmjereni ulazi: Ako izlaz uzrokuje više od jednog izvora, a kao ulaz mjerite samo jedan od njih, koherencija će biti niska.

Ukratko, funkcija koherencije je ključan alat za kontrolu kvalitete naprednih mjerenja vibracija, pružajući povjerenje u valjanost FRF podataka i pomažući u identificiranju putova prijenosa vibracija.

← Natrag na glavni indeks