해닝 윈도우 이해하기

정의: 해닝 윈도우란 무엇인가?

그리고 한닝 윈도우 시간 파형 데이터 블록에 적용되는 특정 유형의 수학 함수입니다. 고속 푸리에 변환(FFT). 가장 일반적으로 사용되는 것 중 하나입니다 윈도잉 진동 해석의 함수. 해닝 윈도우의 목적은 다음과 같은 오류를 최소화하는 것입니다. 스펙트럼 누설.

창은 매끈한 종 모양입니다. 시간 신호와 곱해지면 시간 블록의 시작과 끝 부분에서 신호가 0이 되고, 신호의 중심은 그대로 유지됩니다. 이러한 테이퍼링 과정은 샘플 블록의 경계에 날카롭고 인위적인 불연속성이 발생하지 않도록 합니다.

해닝 윈도우가 필요한 이유는 무엇입니까? (스펙트럼 누설)

FFT 알고리즘은 기본적으로 분석하는 유한한 시간 데이터 블록이 신호의 완벽하게 반복되는 하나의 사이클을 나타낸다고 가정합니다. 이 가정은 모든 주파수 성분의 정수 사이클이 시간 블록에 정확히 들어맞는 경우에만 성립합니다. 회전 기계에서 발생하는 실제 신호에서는 이러한 경우가 거의 없습니다.

정수가 아닌 수의 사이클이 캡처되면 시간 블록의 끝과 시작이 일치하지 않습니다. FFT는 이러한 불일치를 급격한 점프 또는 불연속으로 인식합니다. 이러한 인위적인 불연속성에는 실제 신호에 포함되지 않은 에너지가 포함되어 있으며, 이 에너지는 FFT 스펙트럼의 주변 주파수 빈으로 "누출"됩니다. 이러한 누설은 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다.

• 단일하고 날카로운 주파수 피크가 넓고 흐릿한 피크로 나타나 정확한 주파수를 파악하기 어렵게 만듭니다.
• 고진폭 신호와 주파수가 가까운 저진폭 신호를 가립니다.

Hanning Window가 문제를 해결하는 방법

해닝 윈도우는 시간 블록 경계에서 신호를 0으로 강제 변환함으로써 인위적인 불연속성을 제거합니다. 이제 FFT는 부드럽게 전환되는 주기적인 신호를 인식하여 훨씬 더 정확하게 처리할 수 있습니다. 결과적으로 스펙트럼 누설이 크게 감소하여 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

• 향상된 주파수 분해능: 번짐 효과가 감소하고 스펙트럼의 주파수 피크가 더 선명하고 명확하게 정의됩니다.
• 향상된 진폭 정확도: 창이 전체 피크 진폭을 약간 줄이는 반면(분석기는 이를 보상하기 위해 알려진 보정 계수를 적용함), 올바른 주파수 빈에서 진폭을 판독하면 인접한 빈으로 누출되는 에너지가 적기 때문에 더 정확합니다.

해닝 윈도우를 사용하는 경우

한닝 창은 기본, 일반 용도 창 대부분의 정상 상태 기계 진동 분석에 적합합니다. 주파수 분해능(근접 주파수를 얼마나 잘 분리할 수 있는지)과 진폭 정확도 간의 매우 적절한 절충안을 제공합니다. 모터, 펌프, 팬, 압축기와 같은 기계의 일상적인 FFT 측정에 널리 사용됩니다.

Flattop(높은 진폭 정확도용)이나 Uniform(일시적 이벤트용)과 같은 다른 창은 보다 특수한 응용 분야에 사용되지만 Hanning은 일반적인 진단에 대한 표준 선택입니다.

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