ვიბრაციის ანალიზში ინტეგრაციის გაგება
განმარტება: რა არის ინტეგრაცია?
ინტეგრაცია ში ვიბრაცია ანალიზი არის ვიბრაციის გაზომვების ერთი პარამეტრიდან მეორეზე გადაყვანის მათემატიკური პროცესი დროის დომენში ინტეგრაციის შესრულებით ან სიხშირის დომენში სიხშირეზე გაყოფით. ყველაზე ხშირად, ინტეგრაცია გარდაქმნის აჩქარება (გაზომილია accelerometers) -მდე სიჩქარე, ან სიჩქარე გადაადგილება. ვინაიდან აჩქარება, სიჩქარე და გადაადგილება დაკავშირებულია გამოთვლების საშუალებით (სიჩქარე = ∫აჩქარება dt; გადაადგილება = ∫სიჩქარე dt), ინტეგრაცია საშუალებას იძლევა ვიბრაციის გამოსახვა გამოყენებისა და სიხშირის დიაპაზონისთვის ყველაზე შესაფერისი პარამეტრით.
ინტეგრაცია აუცილებელია, რადგან სხვადასხვა მიზნებისთვის ოპტიმალურია ვიბრაციის სხვადასხვა პარამეტრი: მაღალი სიხშირის ანალიზისთვის აჩქარება (საკისრების დეფექტები), მანქანა-დანადგარების ზოგადი მდგომარეობისთვის სიჩქარე (ISO სტანდარტები) და დაბალი სიჩქარის აღჭურვილობისა და კლირენსის შეფასებისთვის გადაადგილება.
მათემატიკური ურთიერთობები
დროის დომენის ინტეგრაცია
- სიჩქარე აჩქარებიდან: v(t) = ∫ a(t) dt
- სიჩქარისგან გადაადგილება: d(t) = ∫ v(t) dt
- აჩქარებით გამოწვეული გადაადგილება: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (ორმაგი ინტეგრაცია)
სიხშირის დომენის ინტეგრაცია
სიხშირის დომენში უფრო მარტივია:
- სიჩქარე აჩქარებიდან: V(f) = A(f) / (2πf)
- სიჩქარისგან გადაადგილება: D(f) = V(f) / (2πf)
- შედეგი: სიხშირეზე გაყოფით, დაბალი სიხშირეები ძლიერდება, მაღალი სიხშირეები მცირდება
რატომ არის საჭირო ინტეგრაცია
სენსორის შეზღუდვები
- აქსელერომეტრები ყველაზე მრავალმხრივი და გავრცელებული სენსორებია.
- მაგრამ აჩქარება ყოველთვის არ არის ანალიზისთვის საუკეთესო პარამეტრი
- ინტეგრაცია საშუალებას იძლევა აქსელერომეტრის გამოყენების ყველა პარამეტრის ტიპისთვის
- უფრო ეკონომიურია, ვიდრე სხვადასხვა ტიპის სენსორები
პარამეტრის შერჩევა სიხშირის მიხედვით
- მაღალი სიხშირე (>1000 ჰც): საუკეთესო აჩქარება (საკისრების დეფექტები)
- საშუალო სიხშირე (10-1000 ჰც): საუკეთესო სიჩქარე (ზოგადი მანქანები, ISO სტანდარტები)
- დაბალი სიხშირე (< 10 ჰც): საუკეთესო გადაადგილება (დაბალი სიჩქარის აღჭურვილობა, კლირენსი)
- ინტეგრაცია: საშუალებას იძლევა თითოეული სიხშირის დიაპაზონისთვის ოპტიმალური პარამეტრის გამოყენების
სტანდარტული მოთხოვნები
- ISO 20816 განსაზღვრავს RMS სიჩქარეს
- აჩქარების გაზომვის შემთხვევაში, ის სიჩქარესთან უნდა ინტეგრირდეს
- სიჩქარის შედარებისთვის, გადაადგილებაში სიახლოვის ზონდის გაზომვები უნდა გადაკეთდეს
ინტეგრაციის გამოწვევები
დაბალი სიხშირის დრიფტი
ინტეგრაციის ძირითადი პრობლემა:
- ნებისმიერი DC ოფსეტი ან ძალიან დაბალი სიხშირის კომპონენტი
- ინტეგრაცია აძლიერებს დაბალ სიხშირეებს (მცირე რიცხვებზე გაყოფით)
- ქმნის უზარმაზარ დაბალი სიხშირის შეცდომებს
- სიგნალი “სკალიდან” გადადის
- Solution: მაღალი სიხშირის ფილტრი ინტეგრაციამდე (როგორც წესი, 2-10 ჰც წყვეტა)
ხმაურის გაძლიერება
- ინტეგრაცია არის 1/f ოპერაცია (აძლიერებს დაბალ სიხშირეებს)
- დაბალი სიხშირის ხმაური სიგნალზე მეტად გაძლიერდა
- შეიძლება შეამციროს სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა
- Solution: ხმაურის ფილტრი ინტეგრაციამდე
ორმაგი ინტეგრაციის ნაერთების შეცდომები
- გადაადგილებამდე აჩქარება ორმაგ ინტეგრაციას მოითხოვს
- შეცდომები მრავლდება
- ძალიან მგრძნობიარეა DC ოფსეტისა და დაბალი სიხშირის ხმაურის მიმართ
- აგრესიული მაღალსიხშირიანი ფილტრაცია აუცილებელია (ტიპიური 10-20 ჰც)
სათანადო ინტეგრაციის პროცედურა
ერთჯერადი ინტეგრაცია (სიჩქარის აჩქარება)
- სიგნალის მიღება: აჩქარების მონაცემების შეგროვება ადეკვატური შერჩევის სიხშირით
- DC-ის მოცილება: მოხსენით ნებისმიერი DC ოფსეტი
- მაღალი გამტარობის ფილტრი: დრიფტის მოსაშორებლად გამოიყენეთ HPF 2-10 ჰც სიხშირით
- ინტეგრირება: ინტეგრაციის შესრულება (სიხშირის დომენში 2πf-ზე გაყოფა)
- დადასტურება: შეამოწმეთ შედეგი გონივრული მნიშვნელობებისა და გადახრის არარსებობისთვის
ორმაგი ინტეგრაცია (გადაადგილების აჩქარება)
- აგრესიული HPF: 10-20 ჰც ზღვრული სიხშირე (ერთჯერად ინტეგრაციაზე მაღალი)
- პირველი ინტეგრაცია: აჩქარება → სიჩქარე
- შუალედური დონის დადასტურება: სიჩქარის შედეგის შემოწმება
- მეორე ინტეგრაცია: სიჩქარე → გადაადგილება
- საბოლოო ვერიფიკაცია: დაადასტურეთ გადაადგილება გონივრული
სიხშირის დომენი vs. დროის დომენი
სიხშირის დომენის ინტეგრაცია (სასურველია)
- მეთოდი: FFT → გაყოფა 2πf-ზე → FFT-ის შებრუნებული
- უპირატესობები: მარტივი, კუმულაციური შეცდომების გარეშე, ფილტრაციის გამოყენება მარტივია
- განხორციელება: თანამედროვე ანალიზატორების სტანდარტი
- შედეგი: სუფთა, ზუსტი ინტეგრაცია
დროის დომენის ინტეგრაცია
- მეთოდი: რიცხვითი ინტეგრაცია (ტრაპეციის წესი, სიმპსონის წესი)
- გამოწვევები: კუმულაციური შეცდომები, დრიფტი, უფრო რთული ფილტრაცია
- გამოყენება: როდესაც სიხშირის დომენი არაპრაქტიკულია
პრაქტიკული გამოყენება
სტანდარტების შესაბამისობა
- აქსელერომეტრის გაზომვების სიჩქარედ გადაქცევა ISO 20816 შედარებისთვის
- სიახლოვის ზონდის გადაადგილების სიჩქარედ გადაქცევა
- უზრუნველყოფს სენსორების ტიპებს შორის თანმიმდევრულ შედარებას
დაბალი სიჩქარის მქონე მანქანები
- დაბალი სიჩქარით (< 500 ბრ/წთ), აჩქარება და სიჩქარე მცირდება
- გადაადგილება უფრო მნიშვნელოვანი
- ანალიზისთვის აჩქარების გადაადგილებასთან ინტეგრირება
მრავალპარამეტრული ანალიზი
- იგივე ვიბრაციის ნახვა, როგორც აჩქარება, სიჩქარე და გადაადგილება
- თითოეული პარამეტრი ხაზს უსვამს სხვადასხვა სიხშირის დიაპაზონს
- ვიბრაციის მახასიათებლების ყოვლისმომცველი გაგება
გავრცელებული შეცდომები
ინტეგრაცია ფილტრაციის გარეშე
- შედეგები დრიფტსა და შეცდომებში
- გამოუყენებელი გადაადგილების მნიშვნელობები
- ინტეგრირებამდე ყოველთვის გამოიყენეთ მაღალი გამტარობის ფილტრი
არასწორი ზღვრული სიხშირე
- ძალიან დაბალი: დრეიფის პრობლემები
- ძალიან მაღალი: ვალიდური დაბალი სიხშირეები ამოღებულია
- აუცილებელია ბალანსის დაცვას დრიფტის პრევენციასა და სიგნალის შენარჩუნებას შორის
შერეული პარამეტრების შედარება
- ნუ შეადარებთ აჩქარებას სიჩქარეს პირდაპირ
- შედარებამდე იმავე პარამეტრზე გადაყვანა
- სიხშირის შემცველობა გავლენას ახდენს იმაზე, თუ რომელი პარამეტრი აჩვენებს უფრო მაღალ მნიშვნელობებს
ინტეგრაცია ვიბრაციის ანალიზში სიგნალის დამუშავების ფუნდამენტური ოპერაციაა, რომელიც საშუალებას იძლევა აჩქარების, სიჩქარისა და გადაადგილების გაზომვებს შორის კონვერტაციის. ვიბრაციის პარამეტრების ზუსტი კონვერტაციის, სტანდარტებთან შესაბამისობისა და დანადგარების მდგომარეობის ყოვლისმომცველი მრავალპარამეტრიანი ანალიზისთვის აუცილებელია ინტეგრაციის სწორი ტექნიკა, მათ შორის შესაბამისი მაღალსიხშირიანი ფილტრაცია დრიფტის თავიდან ასაცილებლად და სიხშირის დომენის იმპლემენტაციის გაგება.
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 