Spektrinio nuotėkio supratimas

Apibrėžimas: Kas yra spektrinis nuotėkis?

Spektrinis nuotėkis yra matavimo paklaidos forma, atsirandanti matavimo metu. Greitoji Furjė transformacija (FFT) Signalo analizė. Tai energijos „išsiliejimas“ arba pasklidimas iš vieno, atskiro dažnio piko į gretimus dažnių intervalus. Šis nuotėkis gali iškreipti tikrojo vibracijos signalo amplitudę ir dažnį, galbūt užmaskuodamas mažesnius signalus arba sukeldamas netikslią diagnozę.

Pagrindinė priežastis: netolygumas

Spektrinį nuotėkį sukelia pagrindinės FFT prielaidos pažeidimas. FFT algoritmas daro prielaidą, kad baigtinis laiko bangos formos duomenų blokas, kurį jis analizuoja, yra vienas, idealiai pasikartojantis periodinio signalo ciklas. Kad signalas būtų idealiai periodiškas, jo vertė pačioje laiko bloko pabaigoje turi būti identiška jos vertei pačioje pradžioje.

Praktiškai, analizuojant realaus pasaulio vibracijos signalą, beveik neįmanoma užfiksuoti laiko bloko, kuriame kiekvienam dažnio komponentui būtų tikslus sveikasis ciklų skaičius. Dėl to gaunamas netolydumas kur signalo pabaiga nesutampa su pradžia. FFT algoritmas šį staigų šuolį interpretuoja kaip aukšto dažnio trumpalaikį įvykį, panašų į smūgį. Šis dirbtinis trumpalaikis įvykis turi energijos, kuri nėra pradinio signalo dalis, ir būtent ši energija „nuteka“ plačiame dažnių diapazone gautame spektre.

Spektrinio nuotėkio poveikis

Spektrinio nuotėkio sukeltas energijos išsitepimas turi du pagrindinius neigiamus padarinius:

1. Sumažintas amplitudės tikslumas: Energija, kuri turėjo būti sutelkta viename dažnių diapazone, dabar pasiskirsto tarp daugelio. Dėl to pagrindinio piko amplitudė yra mažesnė už tikrąją vertę, o gretimų „šoninių skiltelių“ diapazonų amplitudės yra dirbtinai padidintos.
2. Sumažinto dažnio skiriamoji geba: Nuotėkis gali būti toks didelis, kad visiškai paslepia mažesnius, netoliese esančius dažnio pikus. Pavyzdžiui, mažas guolio gedimo signalas gali būti visiškai prarastas didelio 1X disbalanso piko nuotėkio „sijone“.

Sprendimas: Langų dengimas

Spektrinis nuotėkis kontroliuojamas naudojant langų funkcijos. Langas yra matematinė funkcija, kuri dauginama iš laiko bangos formos duomenų, *prieš* juos siunčiant į FFT.

Dažniausiai šiam tikslui naudojamas langas Hanningo langasHanningo langas yra lygaus, varpo formos, kuris laiko bloko pradžioje ir pabaigoje sumažina signalą iki nulio. Šis siaurėjantis veiksmas priverčia signalo galus sutapti, efektyviai pašalinant dirbtinį nepertraukiamumą.

Pateikdama FFT su sklandžiu periodiniu signalu, langinimo funkcija smarkiai sumažina spektro nuotėkį. Dėl to gaunamas daug švaresnis spektras su ryškesniais pikais ir žemesniu triukšmo lygiu, o tai leidžia atlikti tikslesnę ir jautresnę analizę.

← Atgal į pagrindinį rodyklę