Айқас спектрді түсіну
Cross-spectrum — сонымен қатар айқас қуат спектрі немесе айқас спектрлік тығыздық деп те аталады — бір мезгілде өлшенген екі сигнал арасындағы байланыстың жиілік аймағындағы бейнесі vibration сигналдары. Ол бір сигналдың FFT екінші сигналдың ЖФТ-ының кешенді конъюгатына көбейту арқылы есептеледі. Егер auto-spectrum жекелеген арналың жиілік мазмұнын көрсетсе, айқас спектр қандай жиіліктердің common екі сигналға да тән екенін және олардың арасындағы phase әрбір жиіліктегі фазалық байланысты анықтайды.
Бұл айқас спектрді көп арналы жетілдірілген талдаудың математикалық негізіне айналдырады: аудару функциясы estimation, coherence талдау және Жұмыс Деформациялану Пішіні (ODS) өлшемдері осыған негізделеді. Іс жүзінде бұл инженерге дірілдің құрылым арқылы қалай таралатынын байқауға және өлшеу нүктелері арасындағы себеп-салдар байланыстарын анықтауға мүмкіндік береді — бір арналы spectrum мұны жасай алмайды.
1. Математикалық анықтама
Computation
Анықтаушы қатынас қысқаша жазылады:
Gxy(f) = X(f) × Y*(f)
- X(f) — x(t) сигналының БФТ-сы.
- Y*(f) — y(t) сигналының БФТ-сының кешенді жұбы.
- Нәтиже кешенді мәнді болып табылады; ол амплитуданы да, фазаны да қамтиды.
Components
- Magnitude — |Gxy(f)|: екі сигнал арасындағы ортақ жиілік мазмұнының қарқындылығын көрсетеді.
- Phase — ∠Gxy(f): әр жиіліктегі сигналдар арасындағы фазалық айырмашылықты көрсетеді.
- Real part: фазадағы, немесе ко-спектралдық, құрауыш.
- Ойдағы бөлік: квадратуралық, немесе 90°-ке фазасы ауытқыған, құрауыш.
2. Properties
Үш қасиет кросс-спектрді таныс авто-спектрден ерекшелендіреді, және олардың әрқайсысы түсіндіру кезінде маңызды.
Ол Кешенді Мәнді
- Тек нақты мәнді авто-спектрден айырмашылығы, кросс-спектр кешенді болып табылады.
- Сондықтан ол амплитуданы да, фазаны да қамтиды.
- Фазалық ақпарат — мұның басты мақсаты: ол екі сигналдың уақыт бойынша қалай байланысатынын ашып көрсетеді.
Ол Симметриялы Емес
- In general Gxy(f) ≠ Gyx(f).
- Ретті маңызы бар — қай сигналды анықтамалық ретінде қарастырсаңыз, нәтиже де соған сәйкес өзгереді.
- Formally, Gyx(f) — G функциясының кешенді жұптасы болып табыладыxy(f), сондықтан фаза жай ғана таңбасын өзгертеді.
Орташалау талап етіледі
- Жалғыз өзара спектр шулы және сенімсіз болады.
- Көптеген өзара спектрлерді орташалау тұрақты бағалауды қамтамасыз етеді.
- Корреляцияланбаған шу компоненттері нөлге қарай орташаланады, өйткені олардың фазасы блоктан блокқа кездейсоқ өзгереді.
- Шынымен корреляцияланған компоненттер тұрақты фазаны сақтайды және бір-бірін күшейтеді — орташалау бағалауды дәл осы себепке байланысты тазартады.
3. Қолдану салалары
Беріліс функциясын есептеу
Бұл — ең маңызды бір қолданыс:
H(f) = Gxy(f) / Gxx(f)
- Мұнда x — кіріс, ал y — шығыс болып табылады.
- Нәтиже жүйенің қозуға қалай жауап беретінін көрсетеді.
- Оның амплитудасы әрбір жиіліктегі күшейтуді немесе әлсіретуді көрсетеді.
- Оның фазасы уақыт кешігуін және resonance behaviour.
- Бұл — негізгі өлшем modal analysis және конструктивтік динамика, тығыз байланысты жиілік жауап функциясы.
Когеренттілікті есептеу
- Когеренттілік мынадай түрде анықталады |Gxy|² / (Gxx × Gyy).
- Ол әрбір жиіліктегі екі сигнал арасындағы корреляцияны өлшейді.
- Мәні 0-ден 1-ге дейін: 1 мәні толық корреляцияны білдіреді, 0 — корреляцияның мүлдем жоқтығын.
- Ол өлшем сапасын растайды және нәтиже шудың әсерінен бұрмаланатын жерлерді анықтайды — бұл bump test немесе модальды зерттеу.
Фазалық қатынасты анықтау
- Айқас-спектрдегі фаза уақыт кешігуін немесе резонансты тікелей анықтайды.
- 0°: сигналдар бір фазада, бірге қозғалады.
- 180°: сигналдар фазадан шыққан, қарама-қарсы бағытта қозғалады.
- 90°: квадратура, резонансты немесе таза уақыт кешігуін білдіреді.
- Бұл диагностикалық негіз болып табылады mode shapes және діріл берілуін іздеу үшін.
Ортақ режим бойынша шуды басу
- Айқас-спектр екі каналға да ортақ жиілік компоненттерін бөліп алады.
- Өзара байланысы жоқ шу орташалау арқылы жойылады.
- Нақты, ортақ сигнал компоненттері фоннан бөлініп шығады.
- Практикалық нәтижесі — жақсартылған сигнал-шу қатынасы.
4. Практикалық өлшеу сценарийлері
Абстрактілі идея нақты машинаға екі датчик орнатылған сәтте нақтыланады. Үш жиі кездесетін орнату үлгісі оның маңызын көрсетеді.
Мойынтіректерді салыстыру
- X сигналы: 1-мойынтіректегі діріл. Y сигналы: 2-мойынтіректегі діріл.
- Айқас-спектр екі мойынтіректе де бір мезгілде әсер ететін жиіліктерді көрсетеді.
- Бұл ортақ, ротормен байланысты ақауды жергілікті мәселеден бөліп алады bearing.
Кіріс–Шығыс талдауы
- X сигналы: кірістегі күш немесе діріл — муфта немесе жетекші подшипник.
- Y сигналы: шығыстағы жауап — жетектелетін жабдық подшипнигі.
- Айқас спектр олардың арасындағы беру сипаттамаларын анықтайды.
- Алынған тасымалдау функциясы дірілдің қалай таралатынын нақты сандық түрде көрсетеді coupling.
Конструктивтік беру
- X сигналы: подшипник корпусының дірілі. Y сигналы: іргетас немесе жақтау дірілі.
- Айқас спектр қандай жиіліктердің конструкцияға жететінін көрсетеді.
- Бұл оқшаулау немесе жесілдіру бойынша шешімдер қабылдауға бағыт береді және тікелей байланысты іс жүргіліктің қатаңдығы and құрылымдық резонанс problems.
5. Айқас спектрді талдау
Белгілі бір жиіліктегі жоғары амплитуда
- Сол жиіліктегі сигналдар арасындағы күшті корреляцияны көрсетеді.
- Ортақ дереккөздің немесе екі нүкте арасындағы күшті байланыстың бар екенін білдіреді.
- Бұл компонент екі сигналда да нақты бар.
Белгілі бір жиіліктегі төмен амплитуда
- Аз корреляцияны көрсетеді — байланыс әлсіз немесе ортақ дереккөз жоқ.
- Компонент бір сигналда болуы мүмкін, екіншісінде жоқ.
- Немесе бұл жай ғана әртүрлі дереккөздерден келетін корреляциясыз шу болуы мүмкін.
Фаза ақпараты
- 0°: сигналдар бір бағытта қозғалады — қатты байланыс немесе резонанстан төмен жұмыс режимі.
- 180°: сигналдар қарама-қарсы бағытта қозғалады — резонанстан жоғары немесе симметрия сызығының екі жағы.
- 90°: квадратура — резонанс кезінде немесе белгілі бір геометриядан туындайтын жағдайда.
- Жиілікке тәуелді фаза: фазаның жиілікпен бірге өзгеру сипаты конструкцияның динамикалық мінез-құлқын ашып көрсетеді.
6. Жетілдірілген қолданыстар
Бірнеше кіріс / шығыс сигналын талдау
- Бірнеше анықтамалық сигнал бірнеше жауап сигналымен жұптастырылады.
- Нәтижесінде айқас-спектрлердің толық матрицасы алынады.
- Бірнеше бір мезгілдегі берілу жолдары анықталады.
- Шынымен күрделі жүйелер осылайша сипатталады.
Жұмыс кезіндегі деформация пішіндері
- Машина бойынша көптеген өлшем нүктелерінің арасында айқас-спектрлер алынады.
- Олардың фазалық қатынастары деформация үлгісін анықтайды.
- Бүкіл конструкцияның қозғалысын содан кейін визуализациялауға және анимациялауға болады.
- Резонанстық модалар нәтижеде анық ерекшеленеді.
7. Орналасқан жерде балансировка жасауда айқас-спектр
Айқас-спектр негізінен модалдық және конструктивтік жұмыстармен байланысты болса да, сол екі арналы математика күнделікті field balancing. Барлық екі арналы құрал осындай Балансет-1А екі тіреу жазықтығындағы тербелісті бір мезгілде жазады және екеуін де айналымға бір рет сәйкес тахометр импульсіне сілтеме жасай отырып жүзеге асырады, сөйтіп ол әр жазықтықтағы 1× компонентінің амплитудасы мен фазасын ажырата алады және айқас байланысты ықпал коэффициенттері бір жазықтықтағы салмақты екіншісіндегі жауаппен байланыстыратындарды есептейді. Бұл екі арналы, фазаға сілтемесі бар қатынас тұжырымдамалық тұрғыдан жұмыс жиілігіне бағытталған айқас-спектр болып табылады — дәл осы дұрыс екі жазықтықты динамикалық теңдестіру жиналған машинада балансировка жасауды мүмкін етеді.
Қысқаша айтқанда, айқас-спектр жиілік талдауын бір арнадан бірнешеуіне дейін кеңейтеді, сигналдар арасындағы байланыстарды ашып, берілу функциясын есептеуге, когеренттілікті тексеруге және тербелістің машина мен оның тіректері арқылы қалай таралатынын түсінуге мүмкіндік береді. Автоспектрге қарағанда талабы жоғары болса да, ол модалдық сынақ, конструктивтік динамика және көп нүктелі өлшеуге сүйенетін кез келген жетілдірілген диагностика үшін таптырмас құрал болып табылады.
