復調（エンベロープ解析）の理解

定義: 復調とは何ですか?

振動解析の文脈では、 復調 機械の高周波振動信号の中に「隠れている」反復的な低周波衝撃を検出するために用いられる強力な信号処理技術です。これは、より一般的に知られている用語「衝撃」の中核となるプロセスです。 エンベロープ分析これら 2 つの用語は、しばしば同じ意味で使用されます。

この技術は、「搬送波」信号として機能する高周波振動帯域を分離し、その信号の「包絡線」を抽出することで機能します。この包絡線から、ベアリングやギアの微細な欠陥などによって発生する繰り返し衝撃の根底にある低周波パターンが明らかになります。

復調のプロセス

復調には 3 つのステップがあります。

1. バンドパスフィルタリング: まず、生の振動信号を高周波バンドパスフィルターに通します。これにより、強い低周波振動（アンバランスやミスアライメントなど）が除去され、ベアリングやギアの衝突による応力波が構造共振を励起する高周波領域のみに焦点が当てられます。
2. 整流： フィルタリングされた高周波信号は整流されます。このプロセスにより、波形の負の部分が正の部分に反転され、本質的に絶対振幅を表す信号が生成されます。
3. ローパスフィルタリング（エンベロープ）: 最後に、この整流信号はローパスフィルタに通されます。これにより、高周波の共振「キャリア」信号が平滑化され、整流信号のピークをトレースする低周波の「エンベロープ」信号のみが残ります。このエンベロープ信号は、基礎となる衝撃の繰り返し周波数を直接的に表します。

この最終的なエンベロープ信号に対してFFTを実行します。その結果得られるスペクトルは、エンベロープスペクトルまたは復調スペクトルと呼ばれ、ベアリングまたはギア部品の正確な故障周波数で明確なピークを示します。

復調はなぜ効果的なのでしょうか?

復調は、衝撃信号を処理する方法のため、早期の障害検出に最も重要な技術の 1 つです。

• 早期警告: ベアリングレース上の小さな破片が転動体に衝突すると、小さな低エネルギーの衝撃が発生します。この衝撃により、機械構造が固有振動数で「鳴る」ため、非常に短時間の高周波振動が発生します。
• 信号とノイズを分離する: 通常のFFTスペクトルでは、初期段階の衝撃による微量のエネルギーは、次のような低周波振動による膨大なエネルギーによって完全に埋もれてしまいます。 アンバランス.
• 繰り返し率に注目する: 復調では、強力な低周波信号は無視されます。高周波の「リンギング」、そして最も重要なのは、そのリンギングの*繰り返し周波数*に注目します。この繰り返し周波数こそが、ベアリングまたはギアの故障周波数（例：BPFO、BPFI、BSF、GMF）に直接対応します。

アプリケーション

復調の主な用途は次のとおりです。

• 転がり軸受解析: これは、ボールベアリングとローラーベアリングの障害を検出して診断するための確実な方法であり、障害が重大になる数か月前に警告を発することがよくあります。
• ギアボックス分析: これは、ギアの歯のひび割れや破損などの問題の検出に非常に効果的であり、復調スペクトルでギアの回転速度の 1 倍の明確な衝撃信号を生成します。
• その他の影響を与えるイベント: また、スチーム トラップの開閉や往復エンジンのバルブ タイミングの問題など、他の繰り返し発生する衝撃現象を検出するためにも使用できます。

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