A koherencia megértése a rezgéselemzésben
Koherencia - más néven koherenciafüggvény - egy jelfeldolgozó eszköz, amelyet a következő területeken használnak rezgéselemzés a kétcsatornás mérés minőségének és érvényességének megítéléséhez. Ez egy 0 és 1 közötti, frekvenciánként kiszámított szám, amely megmondja, hogy a kimeneti jel mekkora hányada van az egyes frekvenciákon. frekvencia valóban és lineárisan a bemeneti jel által okozott. A koherencia tulajdonképpen az elemző bizalommérője: megválaszolja a kérdést: “Megbízhatok-e ebben a mérésben, vagy zaj szennyezi azt?”, mielőtt bármilyen következtetést levonnánk az adatokból.
1. Definíció: Mi a koherencia?
A koherencia a két egyidejűleg mért jel közötti lineáris ok-okozati összefüggést számszerűsíti minden frekvencián a mérési tartományban. spektrum. A skála intuitív:
- A koherencia 1.0 egy adott frekvencián tökéletes lineáris kapcsolatot jelent a két jel között - a kimenet 100%-jét az adott frekvencián a bemenet okozza.
- A koherencia 0.5 azt jelenti, hogy a kimeneti energiának csak 50% része van lineáris kapcsolatban a bemenettel. A fennmaradó fele más tényezőkből származik: zaj, nemlinearitások vagy más, nem mért bemenetek.
- A koherencia 0.0 azt jelenti, hogy ezen a frekvencián a két jel között semmilyen lineáris kapcsolat nincs.
Matematikailag a koherencia az alábbiakból származik keresztteljesítmény-spektrális sűrűség a két csatorna és a autospektrum mindegyikből, normalizálva, hogy az eredmény mindig 0 és 1 közé essen. átlagolva mennyiség: egy értelmes koherenciaértékhez több mérési átlagra van szükség, ezért csak olyan többcsatornás analizátorral lehet előállítani, amely egyszerre két jelet képes felvenni.
2. A frekvenciaválasz-funkció (FRF) mérések hitelesítése
A koherencia leggyakoribb és legkritikusabb felhasználási módja az, hogy egy Frekvenciaválasz függvény (FRF). Amikor egy ütésvizsgálat - más néven bump teszt - annak mérésére, hogy egy struktúra hogyan reagál a frekvencián keresztül, a koherencia diagram elengedhetetlen annak eldöntéséhez, hogy a rögzített adatokat érdemes-e megtartani.
- Jó mérés: egy érvényes FRF-hez a koherenciának nagyon közel kell lennie 1,0-hoz a frekvenciáknál a rezonáns csúcsok. A magas - mondjuk 0,95 feletti - koherencia biztosítja az elemző számára, hogy a mért választ valóban a kalapácsütés okozta, és nem a háttérrezgés vagy a mérési zaj.
- Rossz mérés: ha a koherencia meredeken csökken egy rezonanciacsúcsnál, a mérés gyanús. Ennek oka lehet egy rossz kalapácsütés, zajos környezet vagy valóban nem lineáris szerkezeti válasz. A helyes lépés az, ha elvetjük az ütést, és újra megpróbáljuk.
Egy finomságot nem szabad hibának tekinteni: a koherencia természetesen a anti-rezonanciák - az FRF csúcsok közötti völgyek - mert a szerkezet alig mozog ott, és a választ a zaj uralja. Az alacsony koherencia ezekben a völgyekben normális és várható. Pontosan ez az, amiért a koherencia az FRF adatok mellett olvasható a modális elemzés, ahol a valódi sajátfrekvenciák egy gép vagy szerkezet tiszta, megbízható csúcsoktól függ.
3. Forrás azonosítása
A koherencia azt is megmutatja, hogy az egyik gép rezgése a másik gép rezgését is kiváltja. Tegyük fel, hogy egy szivattyú és egy motor közös alapon működik, és azt gyanítjuk, hogy a motor rázza a szivattyút:
- Eljárás: helyezzünk el egyet gyorsulásmérő a motoron (a bemenet) és egy másik a szivattyún (a kimenet), mérje mindkettőt egyszerre, és számítsa ki a köztük lévő koherenciát.
- Értelmezés: ha a koherencia magas a motoron. üzemi fordulatszám, ez erős bizonyíték arra, hogy a rezgés a közös szerkezetükön keresztül a motorról a szivattyúra is áttevődik. Ha a koherencia alacsony ezen a frekvencián, akkor a szivattyú rezgését valószínűleg a saját problémái okozzák - a saját kiegyensúlyozatlanság vagy kavitáció, például - a motor helyett.
Ilyen módon alkalmazva a koherencia segít feltérképezni a rezgésátviteli útvonalakat, és megakadályozza, hogy az elemző a rossz gépet keresse - ami gyakori és költséges hiba, ha két összekapcsolt egység hasonló sebességgel rezeg.
4. A koherenciát csökkentő tényezők
A koherenciaértéket több különböző mechanizmus is 1,0 alá húzhatja, és a diagnózis része annak felismerése, hogy melyik működik:
- Mérési zaj: a bemeneti vagy kimeneti csatornát szennyező idegen zaj - ez a leggyakoribb bűnös, amelyet a szenzor jobb felszerelésével vagy több átlagolással gyakran csökkenthető.
- Nem lineáris rendszerek: a koherencia csak a lineáris kapcsolat. Ha a rendszer nem lineárisan viselkedik - mert a lazaság, a repedés, vagy folyadék-szerkezet kölcsönhatás - a koherencia még akkor is alacsony lesz, ha valódi oksági kapcsolat áll fenn.
- Időbeli késések: a bemeneti és kimeneti jelek közötti jelentős késleltetés csökkenti a koherenciát, hacsak az analizátor nincs úgy beállítva, hogy figyelembe vegye azt.
- Egyéb nem mért inputok: ha a kimenetet több forrás hajtja, és csak az egyiket méri bemenetként, a nem mért energia elveszett koherenciaként jelenik meg.
5. A koherencia mint minőség-ellenőrzési eszköz
A gyakorlatban a koherencia kevésbé diagnózisként, inkább kapuőrként működik, amely minden kétcsatornás adatokra épülő diagnózist megvéd. Szorosan kapcsolódik a átviteli függvény és a hozzá tartozó FRF - az FRF azt mondja, hogy hogyan egy struktúra válaszol, míg a koherencia azt mondja, hogy mennyire kell hinni a válasz minden egyes frekvencián. Rutinszerű mezőkiegyenlítés és egycsatornás spektrummunka egy olyan hordozható analizátorral, mint a Balanset-1A nincs szükség koherencia diagramra, de abban a pillanatban, amikor a vizsgálat átmegy ütközésvizsgálatra, rezonancia vadászatra vagy forráskövetésre egy többcsatornás rendszeren, a koherencia lesz az a paraméter, amely elválasztja a megbízható eredményt a félrevezető eredménytől. Összefoglalva, a koherenciafüggvény a fejlett rezgésmérések létfontosságú minőségellenőrzési eszköze: bizalmat ad az FRF-adatok érvényességében, és segít azonosítani azokat az utakat, amelyek mentén a rezgés a gépen keresztül halad.
