Spektrālās noplūdes izpratne

Definīcija: Kas ir spektrālā noplūde?

Spektrālā noplūde ir mērījumu kļūdas veids, kas rodas mērīšanas laikā. Ātrā Furjē transformācija (FFT) Signāla analīze. Tā ir enerģijas "izsmērēšanās" vai izplatīšanās no viena, atsevišķa frekvences maksimuma uz blakus esošajām frekvenču joslām. Šī noplūde var kropļot patiesā vibrācijas signāla amplitūdu un frekvenci, potenciāli maskējot mazākus signālus vai izraisot neprecīzu diagnozi.

Galvenais cēlonis: Pārtrauktība

Spektrālā noplūde rodas FFT pamatpieņēmuma pārkāpuma dēļ. FFT algoritms pieņem, ka analizējamais galīgais laika viļņu formas datu bloks ir viens, perfekti atkārtots periodiska signāla cikls. Lai signāls būtu perfekti periodisks, tā vērtībai laika bloka pašās beigās jābūt identiskai tā vērtībai pašā sākumā.

Praksē, analizējot reālās pasaules vibrācijas signālu, ir gandrīz neiespējami uztvert laika bloku, kas satur precīzu veselu ciklu skaitu katrai frekvences komponentei. Tā rezultātā rodas pārtraukums kur signāla beigas nesakrīt ar sākumu. FFT algoritms interpretē šo straujo lēcienu kā augstfrekvences pārejas notikumu, kas līdzīgs triecienam. Šis mākslīgais pārejas process satur enerģiju, kas nav sākotnējā signāla daļa, un tieši šī enerģija "noplūst" plašā frekvenču diapazonā iegūtajā spektrā.

Spektrālās noplūdes ietekme

Spektrālās noplūdes izraisītajai enerģijas izsmērēšanai ir divas galvenās negatīvās sekas:

1. Samazinātas amplitūdas precizitāte: Enerģija, kurai vajadzēja būt koncentrētai vienā frekvenču joslā, tagad ir izkliedēta starp daudzām. Tas izraisa to, ka galvenā maksimuma amplitūda ir zemāka par tās patieso vērtību, savukārt blakus esošo "sānu daivu" joslu amplitūdas ir mākslīgi palielinātas.
2. Samazinātas frekvences izšķirtspēja: Noplūde var būt tik spēcīga, ka tā pilnībā nomaskē mazākus, tuvumā esošus frekvences maksimumus. Piemēram, neliels signāls no gultņa defekta var pilnībā pazust noplūdes "apvalkā", ko rada liels 1X disbalansa maksimums.

Risinājums: logu veidošana

Spektrālā noplūde tiek kontrolēta, izmantojot logu veidošana funkcijas. Logs ir matemātiska funkcija, kas tiek reizināta ar laika viļņu formas datiem, *pirms* to nosūtīšanas uz FFT.

Visbiežāk šim nolūkam tiek izmantots logs. Hanninga logsHanninga logam ir gluda, zvanveida forma, kas samazina signālu līdz nullei gan laika bloka sākumā, gan beigās. Šī sašaurināšanās darbība piespiež signāla galus sakrist, efektīvi novēršot mākslīgo pārtraukumu.

Attēlojot FFT ar vienmērīgu periodisku signālu, logu veidošanas funkcija ievērojami samazina spektra noplūdi. Tas nodrošina daudz tīrāku spektru ar asākiem maksimumiem un zemāku trokšņa līmeni, kas ļauj veikt precīzāku un jutīgāku analīzi.

← Atpakaļ uz galveno indeksu