Memahami Integrasi dalam Analisis Getaran
Definisi: Apa itu Integrasi?
Integrasi di dalam getaran Analisis adalah proses matematis untuk mengonversi pengukuran getaran dari satu parameter ke parameter lainnya dengan melakukan integrasi dalam domain waktu atau membaginya dengan frekuensi dalam domain frekuensi. Umumnya, integrasi mengonversi percepatan (diukur dengan akselerometer) ke kecepatan, atau kecepatan ke pemindahan. Karena percepatan, kecepatan, dan perpindahan saling terkait melalui kalkulus (kecepatan = ∫percepatan dt; perpindahan = ∫kecepatan dt), integrasi memungkinkan ekspresi getaran dalam parameter yang paling tepat untuk aplikasi dan rentang frekuensi.
Integrasi sangat penting karena parameter getaran yang berbeda optimal untuk tujuan yang berbeda: akselerasi untuk analisis frekuensi tinggi (cacat bantalan), kecepatan untuk kondisi mesin umum (standar ISO), dan perpindahan untuk peralatan kecepatan rendah dan penilaian jarak bebas.
Hubungan Matematika
Integrasi Domain Waktu
- Kecepatan dari Percepatan: v(t) = ∫ a(t) dt
- Perpindahan dari Kecepatan: d(t) = ∫ v(t) dt
- Perpindahan dari Percepatan: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (integrasi ganda)
Integrasi Domain Frekuensi
Lebih sederhana dalam domain frekuensi:
- Kecepatan dari Percepatan: V(f) = A(f) / (2πf)
- Perpindahan dari Kecepatan: D(f) = V(f) / (2πf)
- Hasil: Dibagi berdasarkan frekuensi, sehingga frekuensi rendah diperkuat, frekuensi tinggi dikurangi
Mengapa Integrasi Diperlukan
Keterbatasan Sensor
- Akselerometer adalah sensor yang paling serbaguna dan umum
- Namun percepatan tidak selalu menjadi parameter terbaik untuk analisis
- Integrasi memungkinkan penggunaan accelerometer untuk semua jenis parameter
- Lebih ekonomis dibandingkan dengan beberapa jenis sensor
Pemilihan Parameter berdasarkan Frekuensi
- Frekuensi Tinggi (>1000 Hz): Akselerasi terbaik (cacat bantalan)
- Frekuensi Menengah (10-1000 Hz): Kecepatan terbaik (mesin umum, standar ISO)
- Frekuensi Rendah (< 10Hz): Perpindahan terbaik (peralatan kecepatan rendah, jarak bebas)
- Integrasi: Memungkinkan penggunaan parameter optimal untuk setiap rentang frekuensi
Persyaratan Standar
- ISO 20816 menetapkan kecepatan RMS
- Jika mengukur percepatan, harus terintegrasi dengan kecepatan
- Pengukuran probe jarak dekat dalam perpindahan harus dikonversi untuk perbandingan kecepatan
Tantangan Integrasi
Pergeseran Frekuensi Rendah
Masalah integrasi utama:
- Setiap offset DC atau komponen frekuensi sangat rendah
- Integrasi memperkuat frekuensi rendah (membagi dengan angka-angka kecil)
- Menciptakan kesalahan frekuensi rendah yang besar
- Sinyal “menyimpang” dari skala
- Solusi: Filter lolos tinggi sebelum integrasi (biasanya batas 2-10 Hz)
Amplifikasi Kebisingan
- Integrasi adalah operasi 1/f (memperkuat frekuensi rendah)
- Kebisingan frekuensi rendah diperkuat lebih dari sinyal
- Dapat menurunkan rasio sinyal terhadap noise
- Solusi: Filter kebisingan sebelum integrasi
Kesalahan Senyawa Integrasi Ganda
- Percepatan perpindahan memerlukan integrasi ganda
- Kesalahan bertambah banyak
- Sangat sensitif terhadap offset DC dan noise frekuensi rendah
- Penyaringan high-pass agresif penting (umumnya 10-20 Hz)
Prosedur Integrasi yang Tepat
Integrasi Tunggal (Percepatan ke Kecepatan)
- Dapatkan Sinyal: Kumpulkan data akselerasi dengan laju sampel yang memadai
- Penghapusan DC: Hapus semua offset DC
- Filter Lolos Tinggi: Terapkan HPF pada 2-10 Hz untuk menghilangkan penyimpangan
- Mengintegrasikan: Lakukan integrasi (bagi dengan 2πf dalam domain frekuensi)
- Memeriksa: Periksa hasil untuk nilai yang wajar dan tidak ada penyimpangan
Integrasi Ganda (Percepatan Perpindahan)
- HPF Agresif: Batasan 10-20 Hz (lebih tinggi dari integrasi tunggal)
- Integrasi Pertama: Percepatan → kecepatan
- Verifikasi Perantara: Periksa hasil kecepatan
- Integrasi Kedua: Kecepatan → perpindahan
- Verifikasi Akhir: Konfirmasikan perpindahan yang wajar
Domain Frekuensi vs. Domain Waktu
Integrasi Domain Frekuensi (Diutamakan)
- Metode: FFT → bagi dengan 2πf → FFT invers
- Keuntungan: Sederhana, tidak ada kesalahan kumulatif, penyaringan mudah diterapkan
- Pelaksanaan: Standar dalam analisis modern
- Hasil: Integrasi yang bersih dan akurat
Integrasi Domain Waktu
- Metode: Integrasi numerik (aturan trapesium, aturan Simpson)
- Tantangan: Kesalahan kumulatif, penyimpangan, penyaringan yang lebih kompleks
- Menggunakan: Ketika domain frekuensi tidak praktis
Aplikasi Praktis
Kepatuhan Standar
- Konversi pengukuran akselerometer ke kecepatan untuk perbandingan ISO 20816
- Ubah perpindahan probe kedekatan menjadi kecepatan
- Memastikan perbandingan yang konsisten di seluruh jenis sensor
Mesin Kecepatan Rendah
- Pada kecepatan rendah (< 500 RPM), akselerasi dan kecepatan menjadi kecil
- Pengungsian lebih berarti
- Integrasikan percepatan ke perpindahan untuk analisis
Analisis Multi-Parameter
- Lihat getaran yang sama sebagai percepatan, kecepatan, DAN perpindahan
- Setiap parameter menekankan rentang frekuensi yang berbeda
- Pemahaman komprehensif tentang karakteristik getaran
Kesalahan Umum
Integrasi Tanpa Penyaringan
- Hasil dalam penyimpangan dan kesalahan
- Nilai perpindahan yang tidak dapat digunakan
- Selalu gunakan filter high-pass sebelum mengintegrasikan
Frekuensi Cutoff yang Salah
- Terlalu rendah: masalah drift
- Terlalu tinggi: frekuensi rendah yang valid dihapus
- Harus menyeimbangkan pencegahan penyimpangan vs. pelestarian sinyal
Membandingkan Parameter Campuran
- Jangan membandingkan percepatan dengan kecepatan secara langsung
- Konversi ke parameter yang sama sebelum perbandingan
- Konten frekuensi memengaruhi parameter mana yang menampilkan nilai lebih tinggi
Integrasi merupakan operasi pemrosesan sinyal fundamental dalam analisis getaran yang memungkinkan konversi antara pengukuran percepatan, kecepatan, dan perpindahan. Teknik integrasi yang tepat—termasuk penyaringan lolos tinggi yang tepat untuk mencegah penyimpangan dan pemahaman implementasi domain frekuensi—sangat penting untuk konversi parameter getaran yang akurat, kepatuhan terhadap standar, dan analisis multiparameter yang komprehensif terhadap kondisi mesin.
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 