일관성 이해

1. 정의: 일관성이란 무엇인가?

통일 (또한 Coherence Function이라고도 함)은 신호 처리 도구입니다. 진동 분석 측정의 품질과 유효성을 판단하는 기준입니다. 0과 1 사이의 값으로, 주어진 주파수에서 출력 신호 중 입력 신호에 의해 직접적으로 발생하는 부분이 얼마나 되는지 나타냅니다.

• 의 일관성 1.0 특정 주파수에서는 두 신호 사이에 완벽한 선형 관계가 있음을 의미합니다. 해당 주파수에서 출력의 100%는 입력으로 인해 발생합니다.
• 의 일관성 0.5 즉, 해당 주파수에서 출력 신호 에너지의 50%만 입력 신호와 선형적으로 관련됩니다. 나머지 50%는 노이즈, 비선형성 또는 기타 측정되지 않은 입력과 같은 다른 요인으로 인해 발생합니다.
• 의 일관성 0.0 즉, 해당 주파수에서 두 신호 사이에 선형 관계가 전혀 없다는 뜻입니다.

코히어런스는 교차 전력 스펙트럼 밀도를 사용하여 계산되며 두 신호를 동시에 측정할 수 있는 다중 채널 분석기가 필요합니다.

2. 일관성의 주요 용도

일관성은 주로 두 가지 주요 영역에서 사용됩니다.

a) 검증 주파수 응답 함수(FRF) 측정

이것이 결맞음의 가장 일반적이고 중요한 용도입니다. FRF를 측정하기 위한 충격 시험(또는 범프 시험)을 수행할 때, 결맞음 플롯은 데이터의 품질을 판단하는 데 필수적입니다.

• 좋은 측정: 유효한 FRF의 경우, 공진 피크에 해당하는 주파수에서 코히어런스는 1.0에 매우 가까워야 합니다. 코히어런스가 높으면(예: >0.95), 분석자는 측정된 응답이 배경 진동이나 측정 잡음이 아닌 실제로 해머 충격에 의한 것이라고 확신할 수 있습니다.
• 측정 불량: 공진 피크에서 결맞음이 크게 감소하면 측정 불량을 나타냅니다. 이는 해머 타격 불량, 소음이 심한 환경, 또는 비선형 구조 응답 때문일 수 있습니다. 분석가는 해당 충격 데이터를 거부하고 다시 시도해야 합니다. 결맞음은 반공진(FRF의 "밸리")에서 자연스럽게 낮아지는데, 이는 정상적인 현상입니다.

b) 출처 식별

결맞음은 한 기계의 진동이 다른 기계의 진동을 유발하는지 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 펌프와 모터를 공유 베이스에 두고 있는데, 모터가 펌프 진동의 원인이라고 의심되는 경우:

• 절차: 하나를 놓다 가속도계 모터(입력)에 두 번째 가속도계가 있고 펌프(출력)에 두 번째 가속도계가 있습니다. 두 신호를 동시에 측정하고 코히어런스를 계산합니다.
• 해석: 모터의 응집성이 높으면 달리기 속도이는 진동이 모터에서 펌프로 공유 구조를 통해 전달되고 있음을 강력하게 증명합니다. 응집성이 낮으면 펌프 진동은 모터가 아닌 펌프 자체의 문제(예: 펌프 불균형, 캐비테이션)로 인해 발생할 가능성이 높습니다.

3. 일관성을 감소시키는 요인

다음과 같은 여러 요인으로 인해 일관성 값이 1.0보다 작아질 수 있습니다.

• 측정 노이즈: 외부 노이즈로 인해 입력 또는 출력 신호가 오염되는 현상입니다.
• 비선형 시스템: 결맞음은 *선형* 관계만을 측정합니다. 시스템이 비선형(예: 느슨함, 균열 또는 유체-구조 상호작용)인 경우, 인과 관계가 있더라도 결맞음은 낮습니다.
• 시간 지연: 입력 신호와 출력 신호 사이에 상당한 시간 지연이 있으면 일관성이 감소할 수 있습니다.
• 측정되지 않은 기타 입력: 출력이 두 개 이상의 소스에 의해 발생하고, 그 중 하나만 입력으로 측정하는 경우 일관성이 낮습니다.

요약하자면, 코히어런스 함수는 고급 진동 측정을 위한 필수적인 품질 관리 도구로, FRF 데이터의 유효성에 대한 확신을 제공하고 진동 전달 경로를 식별하는 데 도움이 됩니다.

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