ハニングウィンドウを理解する

定義: ハニング ウィンドウとは何ですか?

について ハニングウィンドウ 時間波形データのブロックに適用される特定の種類の数学関数であり、 高速フーリエ変換（FFT）最も一般的に使用されるものの1つです ウィンドウ 振動解析における関数。ハニング窓の目的は、 スペクトル漏れ.

ウィンドウは滑らかなベルのような形状をしています。時間信号と乗算すると、時間ブロックの最初と最後で信号がゼロになり、信号の中心は変化しません。このテーパリング処理により、サンプルブロックの境界に鋭く不自然な不連続性が生まれません。

ハニングウィンドウはなぜ必要なのか？（スペクトル漏れ）

FFTアルゴリズムは基本的に、解析対象となる有限の時間データブロックが、信号の1つの完全な繰り返しサイクルを表すと仮定します。この仮定は、すべての周波数成分の周期が時間ブロックに正確に収まる場合にのみ成立します。実際の回転機械からの信号では、この仮定はほとんど当てはまりません。

非整数個のサイクルが捕捉されると、時間ブロックの終了点と開始点が一致しなくなります。FFTはこの不一致を急激なジャンプまたは不連続点として認識します。この人工的な不連続点には、実際の信号には含まれないエネルギーが含まれており、このエネルギーはFFTスペクトル内の周囲の周波数ビンに「漏れ」出します。この漏れによって、次のようなことが起こる可能性があります。

• 単一の鋭い周波数ピークが広く不鮮明なピークとして表示され、正確な周波数を特定するのが困難になります。
• 周波数が高振幅信号に近い低振幅信号を不明瞭にします。

ハニングウィンドウが問題を解決する方法

ハニング窓は、時間ブロックの境界で信号をゼロにすることで、人工的な不連続性を除去します。FFTは滑らかに遷移する周期的な信号を捉え、より正確に処理できるようになります。その結果、スペクトルリークが大幅に減少し、以下の効果が得られます。

• 周波数分解能の向上: スミアリング効果が軽減され、スペクトル内の周波数ピークがよりシャープになり、より明確に定義されます。
• 振幅精度の向上： ウィンドウにより全体的なピーク振幅がわずかに減少しますが (補正のためにアナライザーによって既知の補正係数が適用されます)、隣接するビンに漏れるエネルギーが少なくなるため、正しい周波数ビンでの振幅の読み取り精度は向上します。

ハニングウィンドウを使用する場合

ハニングウィンドウは デフォルトの汎用ウィンドウ ほとんどの定常機械振動解析に適しています。周波数分解能（近接する周波数をどれだけ正確に分離できるか）と振幅精度のバランスが非常に優れています。モーター、ポンプ、ファン、コンプレッサーなどの機械における日常的なFFT測定のほとんどに使用できます。

フラットトップ (高振幅精度用) やユニフォーム (過渡イベント用) などの他のウィンドウは、より特殊なアプリケーションに使用されますが、一般的な診断ではハニングが標準的な選択肢となります。

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