Zoom FFT supratimas
Mastelio keitimo FFT — dar vadinama didelės skiriamosios gebos FFT arba dažnio priartinimu — yra pažangus Greitoji Furjė transformacija kuris labai aukštą dažnių skiriamąją gebą sutelkia pasirinktame siaurame dažnių juostoje, o ne išskirsto ją plonu sluoksniu per visą spektras. Vietoj to, kad analizuotų 0–1000 Hz dažnių diapazoną su 1 Hz skiriamąja geba (1000 eilučių), „Zoom FFT“ gali analizuoti 95–105 Hz diapazoną su 0,01 Hz skiriamąja geba – vis tiek 1000 eilučių, bet visos jos sutelktos į 10 Hz langą. Šis šimteriopas išryškinimas leidžia analitikui išskirti arti viena kitos esančias sudedamąsias dalis, pavyzdžiui, šoninės juostos, nustatyti tikslų didžiausią dažnį ir išsamiai ištirti vieną spektro sritį.
1. Apibrėžimas: skiriamoji geba ten, kur tai svarbiausia
„Zoom FFT“ yra tinkamiausias įrankis tais atvejais, kai diagnostinė informacija glūdi pernelyg arti vienas kito esančiuose pikuose, kad juos būtų galima atskirti naudojant įprastą spektrą. Tipiškiausi atvejai yra susiję su variklio sugedę rotoriaus strypai (išsprendžiant nedidelę slip-frequency šoninės juostos, kurių dažnis yra maždaug 1 kartą didesnis už perdavimo dažnį), gear problems (skaitant moduliacijos modelį aplink tinklinį dažnį) ir bet kokioje situacijoje, kai dvi svarbios smailės priešingu atveju susilietų į vieną neryškų masyvą.
2. Kodėl reikalingas „Zoom FFT“
Standartinio FFT skiriamoji geba
Kiekviena įprasta FFT atitinka vieną neišvengiamą ryšį:
Resolution = Fmax ÷ Eilučių skaičius.
Pavyzdžiui, 0–1000 Hz diapazone su 800 linijomis skiriamoji geba yra 1,25 Hz – o dviejų smailių, kurios yra arčiau viena kitos nei 1,25 Hz, tiesiog neįmanoma atskirti. Tai kelia rimtą problemą nustatant elektros gedimus, nes mums reikalingos slydimo dažnio šoninės juostos dažnai yra nutolusios nuo centrinės smailės vos 0,5–2 Hz.
Brute force metodo privalumai ir trūkumai
- Reduce Fmax: Sumažinus dažnių diapazoną iki 0–100 Hz, skiriamoji geba padidėja iki 0,125 Hz, tačiau prarandamas visas aukštesnių dažnių turinys.
- Padidinkite eilučių skaičių: 8000 eilučių taip pat pasiekia 0,125 Hz dažnį, tačiau tai reikalauja daug apdorojimo laiko ir atminties.
- Mastelio keitimo FFT: užtikrina aukštą skiriamąją gebą būtent ten, kur to reikia, tuo pačiu išlaikydama priimtiną skaičiavimo sudėtingumą – tai geriausias abiejų savybių derinys.
Prieš atliekant matavimus, šiuos kompromisus galite įvertinti naudodami nemokamą FFT skiriamosios gebos skaičiuoklė, kuri tiesiogiai susieja tarpo ilgį, eilučių skaičių ir skiriamąją gebą.
3. Kaip veikia „Zoom FFT“
Ši technologija – tai skaitmeninis „didinamojo stiklo“ principu veikiantis įrenginys, susidedantis iš trijų signalų apdorojimo etapų:
- Pasirinkite grupę: pasirinkite centrinį dažnį ir dažnių juostą, pavyzdžiui, 100 Hz ± 10 Hz.
- Dažnio poslinkis: skaitmeniniu būdu perkelti tą juostą žemyn link nuolatinės srovės (pagrindinės juostos), kad tiriamas regionas atsidurtų ten, kur FFT skiriamoji geba yra natūraliai didžiausia.
- Dešimacija: sumažinti diskretizacijos dažnį proporcingai susiaurintam dažnių juostos pločio intervalui.
- FFT skaičiavimas: atlikti transformavimą sumažinto dažnio signalui.
- Rezultatas: aukštos skiriamosios gebos spektras, apimantis tik pasirinktą siaurą juostą.
Nauda tiesiogiai priklauso nuo to, kiek padidinate mastelį: padidinus mastelį iki dešimtosios visos skalės dalies, skiriamoji geba padidėja dešimt kartų, taigi skiriamosios gebos padidėjimas apskaičiuojamas paprasčiausiai taip: (visos skalės plotis ÷ mastelio plotis). Perėjimas nuo 0–1000 Hz intervalo 1 Hz žingsniu prie 95–105 Hz intervalo 0,01 Hz žingsniu reiškia šimteriopą padidėjimą.
4. Paraiškos
Variklio rotoriaus strypo defektų nustatymas
Klasikinis FFT vaizdo priartinimo atvejis. Šoninės juostos, kurių dažnių skirtumas yra 0,5–2 Hz, yra pernelyg arti viena kitos, kad jas būtų galima išskirti standartiniame spektre, todėl reikia priartinti vaizdą maždaug 1 kartą darbinis greitis 0,1 Hz dažniu ar geresniu juos aiškiai atskiria ir išryškina sugedę rotoriaus strypai. Šoninės juostos amplitudė, palyginti su 1× smailės verte, rodo, kiek juostų yra peržengtos.
Pavarų diagnostika
Priartinti aplink krumpliaračių susikabinimo dažnis siekiant nustatyti šonines juostas, kurių tarpas priklauso nuo veleno sukimosi dažnio, nustatyti medžioklės dantų dažnis šablonus ir atskirti krumplių šonines juostas nuo krumplių šoninių juostų. Laisvas Krumpliaračių sujungimo dažnio skaičiuoklė nurodo, kur iš pradžių reikia sutelkti priartinimą.
Guolių analizė
Priartinti aplink guolių gedimų dažniai nustatyti jų šoninės juostos struktūrą, patikrinti, ar gedimo dažnis atitinka apskaičiuotąją vertę, ir nustatyti moduliacijos modelį, kuris gaubtinės analizė kitaip turėtų.
Elektrinio dažnio analizė
Padidinkite dažnį iki linijos dažnio arba 2 kartus didesnio už linijos dažnį, kad išskirtumėte slydimo dažnio šonines juostas srovės sukeliamuose virpesiuose ir nustatytumėte polių perėjimo dažnis precisely.
Tyrimai, susiję su kritiniu greičiu
Padidinkite įtariamojo vaizdą savasis dažnis to fix the rezonansas tiksliai ir išmatuoti rezonanso piko plotį, iš kurio slopinimas galima apskaičiuoti.
5. Darbo tvarka
Sąranka
- Pirmiausia atlikite standartinį FFT norint rasti dominančią sritį — priartinimas niekada neturėtų būti pirmasis žingsnis.
- Pasirinkite centrą priartinimo dažnis.
- Pasirinkti diapazoną — kuo siauresnis, tuo didesnė skiriamoji geba.
- Nustatyti eilučių skaičių (paprastai sutampa su standartine FFT).
- Acquire ir leiskite prietaisui apskaičiuoti priartinimą.
Tipiniai nustatymai
- Variklio šoninės juostos: centras 1× (30 Hz), diapazonas ±10 Hz, 800 eilučių → 0,025 Hz skiriamoji geba.
- Pavaros tinklelis: centras GMF (600 Hz), diapazonas ±50 Hz, 1600 eilučių → 0,0625 Hz skiriamoji geba.
- Guolio gedimas: centre at BPFO (150 Hz), diapazonas ±25 Hz, 800 eilučių → 0,0625 Hz skiriamoji geba.
6. Advantages
- Didelė skiriamoji geba: 10–100 kartų tikslesnis nei standartinis FFT, leidžia atskirti pikus, kurių kitaip neįmanoma išskirti, ir atskleidžia diagnostinę informaciją.
- Skaitmeninio apdorojimo efektyvumas: tai kur kas pigiau nei didinti eilučių skaičių visame spektre – greičiau ir užimant mažiau atminties.
- Tikslus dažnio matavimas: nustato tikslų didžiausią dažnį, kad jį būtų galima palyginti su teoriniais skaičiavimais ir taip patvirtinti arba paneigti įtarimą diagnozė.
7. Limitations
- Tik siaurajuosčiu ryšiu: jis rodo tik pasirinktą sritį ir neatsižvelgia į viską, kas yra už jos ribų, todėl jūs jau turite apytikriai žinoti, kur ieškoti – todėl pirmiausia pateikiama standartinio FFT apžvalga.
- Reikalingos vartotojo žinios: Norint pasirinkti tinkamą centrą ir intervalą, reikia suprasti, ko ieškote, todėl „Zoom FFT“ metodas netinka bendram atrankiniam tyrimui ir yra sudėtingesnis nei paprastas FFT.
- Laiko sąnaudos: tai papildoma priemonė, taikoma kartu su standartine, o jos diegimas ir parametrų parinkimas yra pateisinami tik kritiškai svarbių įrenginių atveju arba esant jau patvirtintoms problemoms, o ne atliekant įprastus patikrinimus.
8. FFT vaizdo priartinimas lauke
Nors giliausias vaizdo priartinimas dažniausiai taikomas nuolat stebimoms kritiškai svarbioms mašinoms, tas pats principas yra nepakeičiamas ir nešiojamųjų diagnostikos prietaisų atveju. Atlikus įprastą lauko balansavimas tyrimas, dviejų kanalų analizatorius, pavyzdžiui, Balanset-1A leidžia inžinieriui išplėsti įtartiną spektro sritį – tarkim, maždaug 1× greičio atžvilgiu – siekiant patvirtinti, ar iškilęs pikas yra grynas disbalansas arba po juo pasislėpusių elektros šoninių juostų grupę. Nuo šio skirtumo priklauso, ar reikia atlikti balanso koregavimą, ar variklio remontą, todėl labai naudinga vietoje sugebėti atskirti arti viena kitos esančius smailius.
Trumpai tariant, „Zoom FFT“ yra galinga spektrinė priemonė, užtikrinanti reikiamą skiriamąją gebą, kad būtų galima išskirti glaudžiai susijusius komponentus, lemiančius variklio elektrinius gedimus, pavarų defektus ir guolių problemas. Gebėjimas nuspręsti, kada ją naudoti, kaip pasirinkti centrą ir diapazoną bei kaip interpretuoti gautą didelės skiriamosios gebos spektrą, yra pažengusio specialisto požymis vibracijos analizė ir išsami gedimų diagnostika sudėtingose mašinose.
