Integráció megértése a rezgésanalízisben
Definíció: Mi az integráció?
Integráció ban rezgés Az analízis a rezgésmérés egyik paraméterről a másikra való konvertálásának matematikai folyamata, amely az időtartományban történő integrációval vagy a frekvenciatartományban a frekvenciával való osztással történik. Leggyakrabban az integráció konvertálja a gyorsulás (mérve gyorsulásmérők) -hoz/-hez/-höz sebesség, vagy sebességgel elmozdulás. Mivel a gyorsulás, a sebesség és az elmozdulás a számítás segítségével összefügg (sebesség = ∫gyorsulás dt; elmozdulás = ∫sebesség dt), az integrálás lehetővé teszi a rezgés kifejezését az alkalmazásnak és a frekvenciatartománynak legmegfelelőbb paraméterben.
Az integráció elengedhetetlen, mivel a különböző rezgési paraméterek optimálisak a különböző célokra: a gyorsulás a nagyfrekvenciás elemzéshez (csapágyhibák), a sebesség az általános gépállapothoz (ISO szabványok), az elmozdulás pedig az alacsony sebességű berendezések és a hézag értékeléséhez.
Matematikai kapcsolatok
Időtartomány-integráció
- Sebesség a gyorsulásból: v(t) = ∫ a(t) dt
- Elmozdulás a sebességtől: d(t) = ∫ v(t) dt
- Elmozdulás a gyorsulásból: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (kettős integrálás)
Frekvenciatartomány-integráció
Frekvenciatartományban egyszerűbb:
- Sebesség a gyorsulásból: V(f) = A(f) / (2πf)
- Elmozdulás a sebességtől: D(f) = V(f) / (2πf)
- Eredmény: Frekvencia szerinti osztás, tehát az alacsony frekvenciák felerősödnek, a magas frekvenciák csökkennek
Miért van szükség az integrációra?
Érzékelő korlátai
- A gyorsulásmérők a legsokoldalúbb és leggyakoribb érzékelők
- De a gyorsulás nem mindig a legjobb paraméter az elemzéshez
- Az integráció lehetővé teszi a gyorsulásmérő használatát minden paramétertípushoz
- Gazdaságosabb, mint a többféle érzékelőtípus
Paraméterválasztás frekvencia szerint
- Nagyfrekvencia (>1000 Hz): Gyorsulás legjobb (csapágyhibák)
- Közepes frekvencia (10-1000 Hz): Sebesség legjobb (általános gépek, ISO szabványok)
- Alacsony frekvencia (< 10 Hz): Elmozdulás legjobb (alacsony sebességű berendezések, hézagok)
- Integráció: Lehetővé teszi az optimális paraméterek használatát minden frekvenciatartományban
Standard követelmények
- Az ISO 20816 szabvány meghatározza az RMS sebességet
- Ha gyorsulást mérünk, akkor integrálni kell a sebességgel
- A közelségérzékelős elmozdulásméréseknek át kell konvertálniuk a sebesség-összehasonlításhoz
Integrációs kihívások
Alacsony frekvenciájú sodródás
Az integráció fő problémája:
- Bármilyen DC eltolás vagy nagyon alacsony frekvenciájú komponens
- Az integrálás felerősíti az alacsony frekvenciákat (kis számokkal osztás)
- Hatalmas, alacsony frekvenciájú hibákat hoz létre
- A jel “eltolódik” a skálán kívül
- Megoldás: Felüláteresztő szűrő integrálás előtt (jellemzően 2-10 Hz levágás)
Zajerősítés
- Az integrálás 1/f működésű (alacsony frekvenciákat erősít)
- Az alacsony frekvenciájú zaj jobban felerősödik, mint a jel
- Ronthatja a jel-zaj arányt
- Megoldás: Zaj szűrése integráció előtt
Dupla integrálási összetett hibák
- Az elmozduláshoz szükséges gyorsulás kettős integrációt igényel
- A hibák szaporodnak
- Nagyon érzékeny az egyenáramú eltolódásra és az alacsony frekvenciájú zajra
- Agresszív felüláteresztő szűrés elengedhetetlen (tipikusan 10-20 Hz)
Megfelelő integrációs eljárás
Egyszeres integráció (gyorsulásból sebességbe)
- Jel vétele: Gyűjtsön gyorsulási adatokat megfelelő mintavételi gyakorisággal
- DC eltávolítás: Távolítson el minden DC-eltolást
- Felüláteresztő szűrő: Alkalmazzon HPF-et 2-10 Hz-en a sodródás megszüntetéséhez
- Integrálás: Integrálás végrehajtása (osztás 2πf-fel a frekvenciatartományban)
- Ellenőrizd: Ellenőrizze az eredményt, hogy elfogadható értékeket és eltolódást talál-e
Kettős integráció (gyorsulásból elmozdulás)
- Agresszív HPF: 10-20 Hz-es határérték (magasabb, mint az egyszeres integráció)
- Első integráció: Gyorsulás → sebesség
- Középszintű ellenőrzés: Ellenőrizze a sebesség eredményét
- Második integráció: Sebesség → elmozdulás
- Végső ellenőrzés: Erősítse meg az elmozdulást
Frekvenciatartomány vs. időtartomány
Frekvenciatartomány-integráció (előnyben részesített)
- Módszer: FFT → osztás 2πf-fel → inverz FFT
- Előnyök: Egyszerű, nincsenek kumulatív hibák, könnyen alkalmazható szűrés
- Végrehajtás: Standard a modern analizátorokban
- Eredmény: Tiszta, pontos integráció
Időtartomány-integráció
- Módszer: Numerikus integráció (trapézszabály, Simpson-szabály)
- Kihívások: Kumulatív hibák, sodródás, összetettebb szűrés
- Használat: Amikor a frekvenciatartomány nem praktikus
Gyakorlati alkalmazások
Szabványoknak való megfelelés
- Gyorsulásmérővel mért értékek sebességgé konvertálása az ISO 20816 szabvány szerinti összehasonlításhoz
- Közelségérzékelő elmozdulásának sebességgé alakítása
- Biztosítja a különböző érzékelőtípusok egységes összehasonlítását
Alacsony sebességű gépek
- Alacsony sebességnél (< 500 RPM), a gyorsulás és a sebesség kicsivé válik
- Az elmozdulás értelmesebb
- A gyorsulás és az elmozdulás integrálása elemzés céljából
Többparaméteres elemzés
- Ugyanazt a rezgést tekintse gyorsulásnak, sebességnek ÉS elmozdulásnak
- Minden paraméter más frekvenciatartományt emel ki
- A rezgési jellemzők átfogó ismerete
Gyakori hibák
Integráció szűrés nélkül
- Eltolódást és hibákat eredményez
- Használhatatlan elmozdulási értékek
- Mindig felüláteresztő szűrőt kell használni integrálás előtt
Rossz határfrekvencia
- Túl alacsony: sodródási problémák
- Túl magas: érvényes alacsony frekvenciák eltávolítva
- Egyensúlyt kell teremteni a sodródás megakadályozása és a jelmegőrzés között
Vegyes paraméterek összehasonlítása
- Ne hasonlítsd közvetlenül a gyorsulást a sebességhez
- Összehasonlítás előtt konvertálja azonos paraméterre
- A gyakorisági tartalom befolyásolja, hogy melyik paraméter mutat magasabb értékeket
Az integráció a rezgéselemzés alapvető jelfeldolgozási művelete, amely lehetővé teszi a gyorsulás, a sebesség és az elmozdulás mérése közötti konverziót. A megfelelő integrációs technika – beleértve a megfelelő felüláteresztő szűrést az eltolódás megakadályozása érdekében és a frekvenciatartomány-implementáció megértését – elengedhetetlen a pontos rezgésparaméter-konverzióhoz, a szabványoknak való megfeleléshez és a gépek állapotának átfogó többparaméteres elemzéséhez.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 