Che cos'è Zoom FFT? Analisi spettrale ad alta risoluzione • Bilanciatore portatile, analizzatore di vibrazioni "Balanset" per il bilanciamento dinamico di frantoi, ventilatori, pacciamatrici, coclee su mietitrebbie, alberi, centrifughe, turbine e molti altri rotori Che cos'è Zoom FFT? Analisi spettrale ad alta risoluzione • Bilanciatore portatile, analizzatore di vibrazioni "Balanset" per il bilanciamento dinamico di frantoi, ventilatori, pacciamatrici, coclee su mietitrebbie, alberi, centrifughe, turbine e molti altri rotori

Che cos'è Zoom FFT? Analisi spettrale ad alta risoluzione

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Comprensione di Zoom FFT

Definizione: Che cos'è Zoom FFT?

Zoom FFT (chiamato anche FFT ad alta risoluzione o zoom di frequenza) è un avanzato Trasformata di Fourier veloce Tecnica che fornisce una risoluzione di frequenza molto fine all'interno di una banda di frequenza ristretta selezionata, anziché sull'intero spettro. Invece di analizzare 0-1000 Hz con una risoluzione di 1 Hz (1000 linee), la FFT zoom potrebbe analizzare 95-105 Hz con una risoluzione di 0,01 Hz (anch'essa 1000 linee, ma concentrate in banda stretta). Questo notevole miglioramento della risoluzione consente la separazione di componenti di frequenza ravvicinate come bande laterali, identificazione precisa della frequenza e analisi dettagliata di specifiche regioni spettrali.

Zoom FFT è essenziale per diagnosticare difetti delle barre del rotore del motore (risolvendo le bande laterali della frequenza di slittamento), problemi agli ingranaggi (identificando i modelli di modulazione) e qualsiasi situazione in cui importanti informazioni diagnostiche siano presenti in picchi ravvicinati che si fonderebbero insieme nell'analisi FFT standard.

Perché è necessario Zoom FFT

Limitazioni di risoluzione della FFT standard

La FFT standard ha limiti di risoluzione fondamentali:

  • Risoluzione = Fmax / Numero di linee
  • Esempio: intervallo 0-1000 Hz, 800 linee → risoluzione 1,25 Hz
  • Problema: non è possibile distinguere i picchi separati da < 1,25 Hz
  • Frequenza di slittamento: Spesso 0,5-2 Hz, richiede una risoluzione migliore per vedere le bande laterali

Miglioramento dei compromessi di risoluzione

  • Ridurre Fmax: 0-100 Hz fornisce una risoluzione di 0,125 Hz (migliore) MA non rileva i contenuti ad alta frequenza
  • Aumenta le linee: 8000 linee danno 0,125 Hz MA richiedono molto tempo di elaborazione/memoria
  • Zoom FFT: Combina un'elevata risoluzione nella banda di interesse con un'elaborazione ragionevole

Come funziona Zoom FFT

Processo di base

  1. Seleziona banda di frequenza: Scegli la frequenza centrale e la larghezza di banda (ad esempio, 100 Hz ± 10 Hz)
  2. Spostamento di frequenza: Spostare digitalmente la banda selezionata verso il basso, vicino alla corrente continua (banda base)
  3. Decimazione: Ridurre la frequenza di campionamento in modo proporzionale alla larghezza di banda ridotta
  4. Calcolo FFT: Eseguire FFT sul segnale a velocità ridotta
  5. Risultato: Spettro ad alta risoluzione di una banda stretta selezionata

Guadagno di risoluzione

  • Se si esegue lo zoom a 1/10 dell'intera estensione, si ottiene una risoluzione 10 volte più fine
  • Esempio: 0-1000 Hz a risoluzione 1 Hz → Zoom a 95-105 Hz a risoluzione 0,01 Hz
  • Guadagno = (Ampiezza completa / Ampiezza zoom)

Applicazioni

1. Rilevamento dei difetti della barra del rotore del motore

La classica applicazione FFT con zoom:

  • Problema: Bande laterali di frequenza di scorrimento (spaziatura 0,5-2 Hz) troppo vicine per essere risolte nella FFT standard
  • Soluzione: Zoom FFT di circa 1× velocità di esecuzione con risoluzione di 0,1 Hz o migliore
  • Risultato: Bande laterali chiaramente separate che rivelano barre del rotore rotte
  • Analisi: L'ampiezza della banda laterale indica il numero di barre interrotte

2. Diagnostica degli ingranaggi

  • Zoom sulla frequenza di accoppiamento degli ingranaggi
  • Risolvere le bande laterali alla spaziatura della velocità dell'albero
  • Identificare i modelli di frequenza dei denti da caccia
  • Distinguere le bande laterali del pignone da quelle dell'ingranaggio

3. Analisi dei cuscinetti

  • Zoom sulle frequenze di guasto dei cuscinetti
  • Risolvi la struttura della banda laterale
  • Determinare la frequenza esatta dei guasti (confrontarla con quella calcolata)
  • Analizzare i modelli di modulazione

4. Analisi della frequenza elettrica

  • Zoom sulla frequenza di linea o sulla frequenza di linea 2×
  • Risolvere le bande laterali della frequenza di scorrimento nelle vibrazioni correlate alla corrente
  • Identificare con precisione la frequenza di passaggio del polo

5. Studi sulla velocità critica

  • Zoom sulle sospette frequenze naturali
  • Determinare con precisione la frequenza di risonanza
  • Misurare la larghezza del picco di risonanza per il calcolo dello smorzamento

Procedura operativa

Impostare

  1. FFT standard prima: Identificare la regione di frequenza di interesse
  2. Seleziona Centro: Scegli la frequenza centrale per lo zoom
  3. Seleziona Span: Scegli la larghezza di banda dello zoom (stretta per alta risoluzione)
  4. Imposta parametri: Numero di linee (in genere uguale alla FFT standard)
  5. Acquisizione dati: Lo strumento esegue lo zoom FFT

Impostazioni tipiche

  • Bande laterali del motore: Centro a 1× (30 Hz), span ±10 Hz, 800 linee → risoluzione 0,025 Hz
  • Maglia degli ingranaggi: Centro a GMF (600 Hz), span ±50 Hz, 1600 linee → risoluzione 0,0625 Hz
  • Guasto del cuscinetto: Centro a BPFO (150 Hz), span ±25 Hz, 800 linee → risoluzione 0,0625 Hz

Vantaggi

Alta risoluzione

  • Risoluzione 10-100 volte migliore rispetto alla FFT standard
  • Separa i picchi altrimenti impossibili da distinguere
  • Rivela i dettagli diagnostici

Efficienza computazionale

  • Più efficiente rispetto all'aumento delle linee su tutto lo spettro
  • Elaborazione più veloce
  • Meno memoria richiesta

Misurazione della frequenza di precisione

  • Determina la frequenza di picco esatta
  • Confronta con i calcoli teorici
  • Verificare la diagnosi dei guasti

Limitazioni

Solo banda stretta

  • Mostra solo la regione di frequenza selezionata
  • Mancano informazioni al di fuori della banda di zoom
  • Bisogna sapere approssimativamente dove ingrandire
  • Richiede prima la FFT standard per la panoramica

Conoscenza utente richiesta

  • È necessario selezionare la regione di zoom appropriata
  • Richiede la comprensione di cosa cercare
  • Non adatto per lo screening generale
  • Più complesso della FFT standard

Investimento di tempo

  • Misurazione aggiuntiva oltre la FFT standard
  • Tempo di configurazione e selezione dei parametri
  • Giustificato per apparecchiature critiche o problemi confermati

Zoom FFT è un potente strumento di analisi spettrale che fornisce la risoluzione ad alta frequenza necessaria per risolvere componenti vibrazionali ravvicinate, fondamentali per la diagnosi di guasti elettrici ai motori, difetti degli ingranaggi e problemi ai cuscinetti. Padroneggiare le tecniche Zoom FFT, ovvero sapere quando utilizzarle, come selezionare i parametri appropriati e interpretare gli spettri ad alta risoluzione risultanti, è essenziale per l'analisi avanzata delle vibrazioni e la diagnosi dettagliata dei guasti in macchinari complessi.

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