Hanninga loga izpratne
Portāls Hanninga logs (precīzāk - Hanna logs, kas nosaukts Jūlija fon Hanna vārdā) ir vienmērīga, zvanveida svēršanas funkcija, ko piemēro blokam no laika viļņu forma datus, pirms tie tiek nodoti Ātrā Furjē transformācija (FFT). Tas ir visplašāk izmantotais no visiem logu veidošana funkcijas vibrācijas analīze, un tās vienīgais mērķis ir novērst mērījumu artefaktu, ko sauc par spektrālā noplūde. Kad logs tiek reizināts ar uztverto signālu, tas nogriež amplitūdu vienmērīgi līdz nullei laika bloka sākumā un beigās, atstājot signāla centru būtībā nemainīgu.
1. Definīcija: Kas ir Hanninga logs?
Matemātiski Hanning logs ir pacelta pus-kosinusa forma: katrs laika paraugs tiek reizināts ar koeficientu, kas pieaug no nulles pie pirmā parauga, sasniedz vienību bloka vidū un atkal samazinās līdz nullei pie pēdējā parauga. Līkne seko simetriskajai formai w(n) = 0.5 − 0.5·cos(2πn/(N−1)), kur n ir parauga indekss, kas mainās no 0 līdz N−1 un N ir bloka garums. (Daudzi FFT analizatori izmanto cieši saistītu periodisko variantu, kur dalījums notiek ar N vietā un atstāj pēdējo paraugu nedaudz virs nulles; praktiskajiem mašīnu spektriem atšķirība ir niecīga.) Forma ir svarīga, jo tā datus sašaurina pakāpeniski, nevis strauji nogriež. Novedot galapunktus līdz nullei, logoto bloku var atkārtot galu pie gala bez pēkšņa lēciena — tieši šo nosacījumu FFT klusībā pieņem.
2. Kāpēc nepieciešams logs: Spektrālā noplūde
FFT apstrādā saņemto paraugu galīgo bloku kā viens perfekts, bezgalīgi atkārtojošs cikls. signāla. Šis pieņēmums ir spēkā tikai tad, ja katras frekvences komponentes vesels ciklu skaits precīzi iekļaujas blokā. Reālai mašīnai, kur vārpstas ātrums nedaudz svārstās un vienlaicīgi ir daudz nesaistītu frekvenču, tas gandrīz nekad nav taisnība.
Ja tiek uzņemts ciklu skaits, kas nav vesels, bloka beigas nesakrīt ar tā sākumu. FFT iegūto neatbilstību interpretē kā strauju lēcienu vai pārrāvumu bloka robežās. Šis mākslīgais solis nes enerģiju, kas nav daļa no reālā signāla, un enerģija “noplūst” pa apkārtējiem frekvenču bīniem. spektrs. Sekas ir šādas:
- Izsmērēšana: viena asa frekvences virsotne izplešas plašā, noapaļotā paugurā, tāpēc precīzu frekvenci ir grūti noteikt.
- maskēšana: paaugstināts trokšņu līmenis ap spēcīgu maksimumu var pilnībā noslēpt nelielu, netālu esošu maksimumu, piemēram, zema līmeņa skaņu, kas atrodas tuvu dominējošajam tonim. skriešanas ātrums (1×) sastāvdaļa.
3. Kā Hanninga logs atrisina problēmu
Tā kā logs liek signālam abās robežās būt nullei, mākslīgais pārrāvums izzūd. FFT tagad redz vienmērīgi pārejošu, patiesi periodisku bloku un apstrādā to daudz precīzāk. Noplūdes ievērojami samazinās, kas sniedz divas praktiskas priekšrocības:
- Labāka frekvences definīcija: izsmērēšana ir ierobežota, tāpēc maksimumi kļūst šauri un skaidri nodalīti. Cieši izvietotas pazīmes, piem. kustības ātruma harmonikas sēžot blakus gultņu defektu frekvences - saglabāt atšķirību.
- Labāka amplitūdas precizitāte: datu sašaurināšana samazina šķietamo līmeni, tāpēc analizators piemēro loga korekcijas koeficientu — un pareizais koeficients ir atkarīgs no tā, kas tiek nolasīts. Diskrēta toņa amplitūdai Hanning loga koherentais pastiprinājums ir 0.5, tāpēc amplitūdas korekcija ir 2.0 (+6.02 dB). Platjoslas vai trokšņa līmeņiem tā vietā piemēro enerģijas (RMS) korekciju 1.633 (√(8/3)), jo loga ekvivalentais trokšņa joslas platums ir 1.5 bin. Kuru korekciju izmanto jūsu instruments, ir daļa no tā attēlošanas konvencijas — lielākā daļa analizatoru to piemēro automātiski. Tā kā mazāk enerģijas ir noplūdis uz blakus esošajiem bin, pareizajā bin parādītā amplitūda ir uzticamāka.
Vienīgās izmaksas ir pieticīgs galvenās daivas paplašinājums - Hanninga loga tonis ir aptuveni četrus bins plats. Ja divas frekvences atrodas tuvāk viena otrai, jums ir vajadzīga smalkāka izšķirtspēja, nevis cits logs; ātrs veids, kā noteikt iestatījumu lielumu, ir šāds. FFT izšķirtspējas kalkulators, kas attiecas uz bloka garumu, paraugu ņemšanas ātrumu un attālumu starp rindām.
4. Kad izmantot Hanninga logu
Haninga logs ir noklusējuma, vispārējas nozīmes izvēle praktiski visiem mašīnu vibrācijas mērījumiem. Tas nodrošina lielisku kompromisu starp frekvences izšķirtspēju (tuvu maksimumu atdalīšana) un amplitūdas precizitāti (pareizā līmeņa nolasīšana). Motoru, sūkņu, ventilatoru un kompresoru ikdienas FFT spektru noteikšanai tas ir pareizais iestatījums vairumā gadījumu - un tas ir logs, ko pārnēsājamā divu kanālu Balanset-1A tiek piemērots, aprēķinot diagnostikas spektru uz lauka, kur vārpstas ātrums nekad nav pilnīgi nemainīgs un citādi noplūde varētu sabojāt rezultātu.
5. Hanning salīdzinājumā ar citiem logiem
Hanninga logs nav vienīgā iespēja, un tā izvēle ir atkarīga no tā, ko mēģināt iegūt:
- Plakanā virsma: apzināti upurē frekvences izšķirtspēju, lai iegūtu ļoti augstu amplitūdas precizitāti. To izvēlas, kalibrējot sensoru vai nolasot precīzu viena dominējošā toņa līmeni.
- Vienveidīgs (taisnstūra formas / bez loga): vispār nepiemēro nekādu sašaurināšanos. Tas ir paredzēts tikai īslaicīgiem un trieciena notikumiem, piemēram, avārijas gadījumā. trieciena tests - kas blokā jau sākas un beidzas ar nulli, tāpēc logs nav nepieciešams.
- Hannings: ir līdzsvarots vidusceļš, un tāpēc tas ir ikdienas diagnostikas standarts.
Īsāk sakot, ja amplitūdai jābūt precīzai, izmantojiet Flattop, ja jāfiksē pašpietiekams pārejas process, un Hanning, ja tas ir visbiežāk.
