진동 분석의 일관성 이해
통일 - 일관성 함수라고도 하는 신호 처리 도구로, 다음에서 사용됩니다. 진동 분석 를 사용하여 2채널 측정의 품질과 유효성을 판단할 수 있습니다. 주파수별로 계산된 0과 1 사이의 숫자로, 각 주파수에서 출력 신호의 양을 알려줍니다. 빈도 가 입력 신호에 의해 진정으로 선형적으로 발생했는지 확인합니다. 사실상 일관성은 데이터에서 결론을 도출하기 전에 “이 측정값을 신뢰할 수 있는가, 아니면 노이즈가 측정값을 오염시키고 있는가?”라는 질문에 답하는 분석가의 신뢰도 측정기입니다.
1. 정의: 일관성이란 무엇인가?
코히어런스는 모든 주파수에서 동시에 측정된 두 신호 간의 선형 인과 관계를 정량화합니다. 스펙트럼. 눈금은 직관적입니다:
- 의 일관성 1.0 는 주어진 주파수에서 두 신호 간의 완벽한 선형 관계를 의미하며, 해당 주파수에서 출력의 100%는 입력에 의해 발생합니다.
- 의 일관성 0.5 는 해당 주파수에서 출력 에너지의 50%만이 입력과 선형적으로 관련되어 있다는 것을 의미합니다. 나머지 절반은 노이즈, 비선형성 또는 기타 측정되지 않은 입력과 같은 다른 요인에서 비롯됩니다.
- 의 일관성 0.0 즉, 해당 주파수에서 두 신호 사이에 선형 관계가 전혀 없다는 뜻입니다.
수학적으로 일관성은 다음에서 파생됩니다. 교차 전력 스펙트럼 밀도 와 함께 두 채널의 자동 스펙트럼 의 값을 정규화하여 결과가 항상 0과 1 사이에 속하도록 합니다. 결정적으로, 이 값은 평균 수량: 의미 있는 일관성 값은 여러 측정값의 평균이 필요하므로 한 번에 두 개의 신호를 수집할 수 있는 멀티채널 분석기로만 생성할 수 있습니다.
2. 주파수 응답 함수(FRF) 측정값 검증하기
일관성을 가장 일반적이고 중요하게 사용하는 것은 주파수 응답 함수(FRF). 를 수행할 때 충격 테스트 - 라고도 합니다. 범프 테스트 - 구조가 주파수에 따라 어떻게 반응하는지 측정하기 위해 일관성 플롯은 캡처한 데이터를 보관할 가치가 있는지 결정하는 데 필수적입니다.
- 좋은 측정: 의 주파수에서 코히어런스가 1.0에 매우 근접해야 유효한 FRF입니다. 공명 피크. 높은 일관성(예: 0.95 이상)은 분석가에게 측정된 응답이 배경 진동이나 측정 노이즈가 아닌 해머 충격에 의해 실제로 발생했다는 확신을 줍니다.
- 측정이 잘못되었습니다: 공진 피크에서 일관성이 급격히 떨어지면 측정이 의심스러운 것입니다. 해머 타격이 잘못되었거나 시끄러운 환경, 또는 구조적으로 비선형적인 응답이 원인일 수 있습니다. 올바른 방법은 해당 충격을 거부하고 다시 시도하는 것입니다.
한 가지 미묘한 차이를 결함으로 착각해서는 안 됩니다. 일관성은 자연스럽게 다음과 같이 떨어집니다. 공진 방지 - 구조가 거의 움직이지 않고 응답이 노이즈에 의해 지배되기 때문에 FRF의 피크 사이의 계곡을 볼 수 있습니다. 이러한 계곡에서 일관성이 낮은 것은 정상이며 예상되는 현상입니다. 이것이 바로 다음에서 FRF 데이터와 함께 일관성을 읽는 이유입니다. 모달 분석, 사실 확인을 위해 고유 진동수 깨끗하고 신뢰할 수 있는 피크에 달려 있습니다.
3. 소스 식별
일관성을 통해 한 기계의 진동이 다른 기계의 진동을 유발하는지 여부도 파악할 수 있습니다. 펌프와 모터가 공통 베이스를 공유하고 있는데 모터가 펌프를 흔들고 있다고 가정해 보겠습니다:
- 절차: 하나 배치 가속도계 를 모터(입력)와 펌프(출력)에 동시에 설정하고, 두 가지를 동시에 측정한 후 둘 사이의 일관성을 계산합니다.
- 해석: 모터의 코히어런스가 높으면 운전 속도, 의 진동이 발생한다면 이는 진동이 공유 구조를 통해 모터에서 펌프로 전달되고 있다는 강력한 증거입니다. 해당 주파수에서 일관성이 낮으면 펌프의 진동은 자체적인 문제, 즉 펌프 자체의 불균형 또는 캐비테이션, 를 예로 들 수 있습니다.
이러한 방식으로 일관성을 사용하면 진동 전달 경로를 매핑하고 분석가가 두 개의 결합된 장치가 비슷한 속도로 진동할 때 빈번하고 비용이 많이 드는 실수인 잘못된 기계를 쫓는 것을 방지할 수 있습니다.
4. 일관성을 저해하는 요인
여러 가지 메커니즘이 일관성 값을 1.0 이하로 떨어뜨릴 수 있으며, 어떤 메커니즘이 작동하는지 파악하는 것이 진단의 일부입니다:
- 측정 노이즈: 입력 또는 출력 채널을 오염시키는 외부 노이즈 - 가장 흔한 원인이며, 센서 장착을 개선하거나 평균을 높이면 종종 줄일 수 있는 노이즈입니다.
- 비선형 시스템: 일관성은 선형 관계를 고려해야 합니다. 시스템이 비선형적으로 작동하는 경우 - 다음과 같은 이유로 인해 설사, a 균열, 또는 유체와 구조의 상호작용은 진정한 인과관계가 존재하더라도 일관성이 낮을 수 있습니다.
- 시간 지연: 분석기가 이를 고려하도록 설정하지 않으면 입력 신호와 출력 신호 사이에 상당한 지연이 발생하면 일관성이 떨어집니다.
- 기타 측정되지 않은 입력: 출력이 둘 이상의 소스에 의해 구동되고 그 중 하나만 입력으로 측정하는 경우, 측정되지 않은 에너지는 일관성 손실로 표시됩니다.
5. 품질 관리 도구로서의 일관성
실제로 일관성은 진단이라기보다는 2채널 데이터를 기반으로 구축된 모든 진단을 보호하는 게이트키퍼와 같은 기능을 합니다. 이는 다음과 밀접한 관련이 있습니다. 전달 함수 와 함께 제공되는 FRF는 다음과 같이 알려줍니다. 어떻게 구조가 반응하는 반면, 일관성은 다음을 알려줍니다. 얼마나 믿어야 할까요? 각 주파수에서 답을 찾을 수 있습니다. 일상적인 필드 밸런싱 및 단일 채널 스펙트럼 작업은 다음과 같은 휴대용 분석기를 사용하여 수행합니다. 발란셋-1A 에는 일관성 플롯이 필요하지 않지만, 조사가 다중 채널 시스템에서 충격 테스트, 공명 추적 또는 소스 추적으로 이동하는 순간 일관성은 신뢰할 수 있는 결과와 잘못된 결과를 구분하는 매개변수가 됩니다. 요약하면, 일관성 기능은 고급 진동 측정을 위한 중요한 품질 관리 도구로, FRF 데이터의 유효성에 대한 신뢰를 제공하고 진동이 기계를 통해 이동하는 경로를 식별하는 데 도움이 됩니다.
