ჰანინგის ფანჯრის გაგება

განმარტება: რა არის ჰანინგის ფანჯარა?

The ჰანინგის ფანჯარა არის მათემატიკური ფუნქციის სპეციფიკური ტიპი, რომელიც გამოიყენება დროის ბლოკის ტალღური ფორმის მონაცემებზე, სანამ ის დამუშავდება. სწრაფი ფურიეს გარდაქმნა (FFT)ეს ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული ფანჯრის გახსნა ფუნქციები ვიბრაციის ანალიზში. ჰანინგის ფანჯრის მიზანია შეცდომის მინიმიზაცია, რომელიც ცნობილია როგორც სპექტრული გაჟონვა.

ფანჯარას გლუვი, ზარისებრი ფორმა აქვს. დროის სიგნალზე გამრავლებისას, ის აიძულებს სიგნალს ნულის ტოლი იყოს დროის ბლოკის დასაწყისსა და ბოლოს და სიგნალის ცენტრს უცვლელად ტოვებს. ეს შევიწროების პროცესი უზრუნველყოფს, რომ ნიმუშის ბლოკი არ შეიცავდეს მკვეთრ, ხელოვნურ წყვეტებს მის საზღვრებზე.

რატომ არის საჭირო ჰანინგის ფანჯარა? (სპექტრული გაჟონვა)

FFT ალგორითმი ფუნდამენტურად ვარაუდობს, რომ მის მიერ გაანალიზებული დროის მონაცემების სასრული ბლოკი წარმოადგენს სიგნალის ერთ სრულყოფილ, განმეორებად ციკლს. ეს ვარაუდი მხოლოდ მაშინ არის ჭეშმარიტი, თუ თითოეული სიხშირის კომპონენტის ციკლების მთელი რაოდენობა ზუსტად ჯდება დროის ბლოკში. მბრუნავი მანქანიდან რეალურ სიგნალში ეს თითქმის არასდროს ხდება.

როდესაც ციკლების არამთელი რიცხვი იწერება, დროის ბლოკის დასასრული დასაწყისს არ ემთხვევა. FFT ამ შეუსაბამობას მკვეთრ ნახტომად ან წყვეტად აღიქვამს. ეს ხელოვნური წყვეტა შეიცავს ენერგიას, რომელიც რეალური სიგნალის ნაწილი არ არის და ეს ენერგია „გაჟონავს“ FFT სპექტრის მიმდებარე სიხშირულ დიაპაზონებში. ამ გაჟონვას შეუძლია:

• იწვევს ერთი, მკვეთრი სიხშირის პიკის ფართო, გაჟღენთილი პიკის სახით გამოჩენას, რაც ართულებს ზუსტი სიხშირის დადგენას.
• ბუნდოვანი დაბალი ამპლიტუდის სიგნალები, რომლებიც სიხშირით ახლოსაა მაღალი ამპლიტუდის სიგნალებთან.

როგორ წყვეტს ჰანინგის ფანჯარა პრობლემას

დროის ბლოკის საზღვრებში სიგნალის ნულამდე დაყვანით, ჰანინგის ფანჯარა აშორებს ხელოვნურ წყვეტას. FFT ახლა ხედავს შეუფერხებლად გარდამავალ, პერიოდულ სიგნალს, რომლის დამუშავებაც მას გაცილებით უფრო ზუსტად შეუძლია. შედეგი არის სპექტრული გაჟონვის მნიშვნელოვანი შემცირება, რაც იწვევს:

• გაუმჯობესებული სიხშირის გარჩევადობა: შებმის ეფექტი მცირდება და სპექტრში სიხშირის პიკები უფრო მკვეთრი და ნათლად განსაზღვრული ხდება.
• გაუმჯობესებული ამპლიტუდის სიზუსტე: მიუხედავად იმისა, რომ ფანჯარა ოდნავ ამცირებს პიკის საერთო ამპლიტუდას (ანალიზატორი კომპენსაციისთვის იყენებს ცნობილ კორექტირების ფაქტორს), ამპლიტუდის ჩვენება სწორ სიხშირულ ჯგუფში უფრო ზუსტია, რადგან მიმდებარე ჯგუფებში ნაკლები ენერგია გაჟონა.

როდის გამოვიყენოთ ჰანინგის ფანჯარა

ჰანინგის ფანჯარა არის ნაგულისხმევი, ზოგადი დანიშნულების ფანჯარა სტაციონარული მდგომარეობის მქონე მანქანების ვიბრაციის ანალიზისთვის. ის უზრუნველყოფს ძალიან კარგ კომპრომისს სიხშირის გარჩევადობას (რამდენად კარგად შეგიძლიათ ერთმანეთთან ახლოს მდებარე სიხშირეების გამოყოფა) და ამპლიტუდის სიზუსტეს შორის. ის უნდა იქნას გამოყენებული FFT-ის რუტინული გაზომვების დიდი უმრავლესობისთვის ისეთ მანქანებზე, როგორიცაა ძრავები, ტუმბოები, ვენტილატორები და კომპრესორები.

სხვა ფანჯრები, როგორიცაა Flattop (მაღალი ამპლიტუდის სიზუსტისთვის) ან Uniform (გარდამავალი მოვლენებისთვის), გამოიყენება უფრო სპეციალიზებული აპლიკაციებისთვის, მაგრამ Hanning-ის ფანჯარა ზოგადი დიაგნოსტიკისთვის სტანდარტული არჩევანია.

← დაბრუნება მთავარ ინდექსზე