Comprensione dell'Auto-Spectrum
Definizione: Che cos'è Auto-Spectrum?
Auto-spettro (chiamato anche autospettro, spettro di potenza o semplicemente spettro) è la rappresentazione del dominio di frequenza di un singolo vibrazione segnale, che mostra la distribuzione dell'energia di vibrazione o ampiezza in funzione della frequenza. Si calcola prendendo la Trasformata di Fourier veloce (FFT) del segnale e visualizza l'ampiezza di ciascuna componente di frequenza. Il termine "autospettro" lo distingue dallo spettro incrociato (che mette in relazione due segnali diversi), sottolineando che si tratta dello spettro di un segnale con se stesso.
In pratica, l'autospettro è ciò che la maggior parte delle persone chiama semplicemente "lo spettro" o "spettro FFT": è la visualizzazione standard dell'analisi di frequenza negli analizzatori di vibrazioni che mostra i picchi a sbilanciare, frequenze di guasto dei cuscinetti, accoppiamento degli ingranaggi e altri componenti diagnostici. Comprendere che tecnicamente si tratta di uno spettro automatico diventa importante quando si lavora con analisi multicanale, dove entrano in gioco gli spettri incrociati e altre funzioni di correlazione.
Fondamenti matematici
Metodi di calcolo
FFT diretta
- Calcola la FFT del segnale orario
- Calcola l'entità di ogni componente FFT complessa
- Visualizza magnitudine vs. frequenza
- Il più comune e semplice
Tramite autocorrelazione
- Calcola la funzione di autocorrelazione del segnale
- Prendi la FFT dell'autocorrelazione
- Il risultato è lo spettro automatico (teorema di Wiener-Khinchin)
- Percorso matematicamente equivalente ma computazionalmente diverso
Media
- Spettri automatici multipli calcolati da registrazioni temporali sequenziali
- Mediati insieme per ridurre il rumore e migliorare l'affidabilità statistica
- Tipico: 4-16 medie per la diagnostica dei macchinari
- Altre medie per vibrazioni casuali (50-100+)
Proprietà e caratteristiche
Valore reale
- Lo spettro automatico è sempre reale (nessuna parte immaginaria)
- Rappresenta solo la magnitudine, no fase informazioni
- Fase persa nel calcolo della magnitudine
- Sufficiente per la maggior parte delle diagnosi a punto singolo
Sempre positivo
- Valori sempre ≥ 0 (grandezza al quadrato o grandezza)
- Non può avere valori spettrali negativi
- Rappresenta energia o potenza (intrinsecamente positiva)
Simmetrico (per segnali reali)
- Autospettro del segnale reale simmetrico attorno alla frequenza di Nyquist
- Le frequenze negative rispecchiano le frequenze positive
- Vengono visualizzate solo le frequenze positive (contengono tutte le informazioni)
Auto-Spectrum nella diagnostica dei macchinari
Display diagnostico standard
- Ciò che i tecnici chiamano “lo spettro” o “FFT”
- Mostra tutti i componenti della frequenza di vibrazione
- Picchi identificati e abbinati ai tipi di faglia
- Strumento principale per la diagnosi dei guasti
Caratteristiche tipiche
- 1× Picco: Squilibrio o altre fonti 1×
- 2× Picco: Disallineamento o allentamento
- Frequenze dei cuscinetti: BPFO, BPFI, BSF, FTF
- Maglia degli ingranaggi: Frequenza di innesto dei denti
- Elettrico: 2× frequenza di linea (120/100 Hz)
- Rumore di fondo: Livello di fondo da vibrazioni casuali e rumore
Spettro automatico vs. spettro incrociato
Auto-Spectrum (canale singolo)
- Spettro di un segnale
- Mostra il contenuto di frequenza
- Nessuna informazione sulla fase
- Sufficiente per la maggior parte delle diagnosi
- FFT standard a canale singolo
Spettro incrociato (due canali)
- Relazione tra due segnali
- Mostra contenuti di frequenza comuni
- Include la relazione di fase
- Utilizzato nell'analisi della funzione di trasferimento, coerenza
- Richiede due canali sincronizzati
Media degli spettri automatici
Media lineare
- Media aritmetica di più autospettri
- Riduce la variazione casuale del rumore
- Migliora la stima dello spettro reale
- Standard per l'analisi dei macchinari
Media esponenziale
- Media ponderata che dà più peso agli spettri recenti
- Utile per monitorare le condizioni mutevoli
- Applicazioni di monitoraggio in tempo reale
Mantenimento del picco (spettro massimo)
- Ogni bin di frequenza contiene il valore massimo
- Cattura i componenti transitori
- Utile per l'analisi di avvio/arresto
Formati di visualizzazione
Scala lineare
- Asse Y lineare (mm/s, m/s², ecc.)
- Valori assoluti facili da leggere
- I piccoli picchi possono essere invisibili se sono presenti picchi grandi
- Comune per analisi di routine
Scala logaritmica (dB)
- Asse Y in decibel (20 log(Ampiezza/Riferimento))
- Ampia gamma dinamica visibile
- Sono visibili sia piccole che grandi cime
- Comune per la ricerca e l'analisi dettagliata
Asse di frequenza
- Lineare: Spaziatura Hz uguale, standard per macchinari
- Logaritmico: Spaziatura di ottava uguale, utile per ampie gamme di frequenza
Indicatori di qualità
Qualità spettrale
- Spettro pulito: Picchi chiari, basso rumore di fondo
- Spettro rumoroso: Sfondo alto, picchi poco chiari
- Media: Migliora la qualità riducendo il rumore
- Risoluzione: Adatto a separare picchi vicini
Indicatori di sovraccarico
- Controllare il sovraccarico del segnale durante l'acquisizione
- Il sovraccarico crea componenti spettrali false
- Regolare il guadagno di ingresso in caso di sovraccarico
L'autospettro è lo strumento fondamentale di analisi in frequenza nella diagnostica delle vibrazioni, rappresentando la FFT monocanale utilizzata quotidianamente dai tecnici per l'identificazione dei guasti e la valutazione delle condizioni. Comprendere che "lo spettro" è tecnicamente un autospettro e la sua correlazione con gli spettri incrociati e altre tecniche di analisi spettrale fornisce le basi per un'analisi multicanale avanzata e una diagnostica completa dei macchinari.
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 