웨이블릿 분석 이해

1. 정의: 웨이블릿 분석이란 무엇입니까?

웨이블릿 분석 분석하는 데 사용되는 고급 신호 처리 기술입니다. 진동 시간에 따라 주파수 내용이 변하는 신호입니다. 기존 신호와 달리 고속 푸리에 변환(FFT), 정상 신호(일정한 주파수 콘텐츠를 갖는 신호)에 가장 적합한 웨이블릿 분석은 일시적인 이벤트, 충격 및 기타 비정상적 동작을 효과적으로 포착하고 표현할 수 있습니다.

신호를 "웨이블릿"이라는 기저 함수 집합으로 분해하여 작동합니다. 각 웨이블릿은 시간과 주파수 모두에 국한된 짧고 진동하는 파동과 같은 패킷입니다. 이러한 이중 국한성이 웨이블릿 분석의 강점입니다.

2. 웨이블릿 분석 대 FFT

웨이블릿 분석의 가치를 이해하려면 FFT의 한계를 이해하는 것이 중요합니다.

• FFT(고속 푸리에 변환): FFT는 신호에 *어떤* 주파수가 존재하는지 알려주지만, *언제* 주파수가 발생했는지에 대한 정보는 제공하지 않습니다. 전체 신호를 한 번에 분석하므로 뛰어난 주파수 분해능을 제공하지만 시간 분해능은 0입니다.
• 웨이블릿 분석: 웨이블릿 분석은 *어떤* 주파수가 존재하고 *언제* 존재하는지 알려줍니다. 신호의 "시간-주파수" 맵을 제공하여 시간에 따라 스펙트럼 내용이 어떻게 변화하는지 보여줍니다.

깨진 기어 이빨에서 짧은 "딸깍" 소리가 나는 신호를 상상해 보세요. FFT는 광대역 에너지가 약간 증가하는 것처럼 보일 수 있지만, 딸깍 소리는 전체 신호에 걸쳐 평균화될 것입니다. 그러나 웨이블릿 분석은 딸깍 소리가 발생한 정확한 순간에 고주파 에너지가 폭발적으로 발생하는 것을 명확하게 보여주는 그래프를 생성합니다.

3. 스칼로그램: 시간-주파수 맵

웨이블릿 분석의 가장 일반적인 출력은 다음과 같습니다. 스칼로그램 (또는 유사한 시간-주파수 플롯). 이는 다음과 같은 2D 컬러 맵입니다.

• X축은 시간을 나타냅니다.
• Y축은 빈도(또는 규모)를 나타냅니다.
• 색상은 특정 시간과 주파수에서의 진동의 진폭이나 에너지를 나타냅니다.

이 시각화를 통해 표준 FFT 스펙트럼에 숨겨진 일시적인 이벤트를 쉽게 파악할 수 있습니다. 예를 들어, 스케일로그램에서 "핫" 색상의 수직선은 특정 시점에 발생한 광대역 이벤트(예: 충격)를 나타냅니다.

4. 진동 진단 응용 분야

웨이블릿 분석은 일반적으로 일상적인 작업에 사용되지 않습니다. 진동 모니터링 하지만 특정 상황에서 고급 진단을 위한 강력한 도구입니다.

• 기어박스 분석: 이 기계는 단일 균열이나 부러진 이와 같은 국부적인 결함을 감지하는 데 매우 뛰어나며, 각 회전마다 뚜렷한 충격을 발생시킵니다.
• 베어링 결함 분석: 특히 전통적인 기계가 스폴 위를 지나가는 롤링 요소에 의해 발생하는 개별 충격을 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 봉투 분석 도전적일 수 있습니다.
• 일시적 이벤트 분석: 이 기능은 속도와 진동 특성이 끊임없이 변하는 기계의 시동, 정지 또는 기타 프로세스에서 발생하는 신호를 분석하는 데 이상적입니다.
• 구조 분석: 구조물이 충격에 어떻게 반응하는지 분석(범프 테스트)하여 구조물의 감쇠와 고유 진동수를 파악하는 데 사용할 수 있습니다.

FFT보다 계산량이 훨씬 더 많지만, 현대 컴퓨터 소프트웨어 덕분에 웨이블릿 분석은 복잡하고 비정상적 신호를 다루는 고급 진동 분석가에게 접근 가능하고 귀중한 도구가 되었습니다.

← 메인 인덱스로 돌아가기