Izpratne par viļņu analīzi

1. Definīcija: Kas ir vaveletu analīze?

Viļņu analīze ir uzlabota signālu apstrādes metode, ko izmanto, lai analizētu vibrācija signāli, kuros frekvences saturs mainās laika gaitā. Atšķirībā no tradicionālajiem Ātrā Furjē transformācija (FFT), kas vislabāk piemērota stacionāriem signāliem (signāliem ar nemainīgu frekvences saturu), wavelet analīze var efektīvi uztvert un attēlot pārejošus notikumus, triecienus un citu nestacionāru uzvedību.

Tas darbojas, sadalot signālu pamatfunkciju kopā, ko sauc par “vilnīšiem”. Katrs vilnītis ir īss, svārstīgs, vilnim līdzīgs pakete, kas ir lokalizēta gan laikā, gan frekvencē. Šī divkāršā lokalizācija piešķir vilnīšu analīzei tās jaudu.

2. Viļņu analīze salīdzinājumā ar FFT

Lai izprastu vaveletu analīzes vērtību, ir svarīgi saprast FFT ierobežojumus:

• FFT (ātrās Furjē transformācijas): FFT norāda, *kādas* frekvences ir signālā, bet nesniedz informāciju par to, *kad* tās parādījās. Tā analizē visu signālu vienlaikus, nodrošinot izcilu frekvences izšķirtspēju, bet nulles laika izšķirtspēju.
• Viļņu analīze: Viļņu analīze norāda, *kādas* frekvences ir klātesošas un *kad* tās ir klātesošas. Tā nodrošina signāla “laika-frekvences” karti, kas parāda, kā spektrālais saturs mainās laika gaitā.

Iedomājieties signālu, kas satur īsu "klikšķa" notikumu no saplaisājusi zobrata zoba. FFT varētu uzrādīt nelielu platjoslas enerģijas pieaugumu, bet klikšķis tiktu izlīdzināts visā signālā. Tomēr viļņu analīze radītu grafiku, kas skaidri parāda augstfrekvences enerģijas uzliesmojumu tieši tajā brīdī, kad notika klikšķis.

3. Skalogramma: laika-frekvences karte

Visizplatītākais wavelet analīzes rezultāts ir skalogramma (vai līdzīgs laika-frekvences grafiks). Šī ir 2D krāsu karte, kur:

• X ass attēlo laiku.
• Y ass attēlo frekvenci (vai mērogu).
• Krāsa attēlo vibrācijas amplitūdu vai enerģiju konkrētajā laikā un frekvencē.

Šī vizualizācija ļauj viegli pamanīt pārejošus notikumus, kas standarta FFT spektrā būtu paslēpti. Piemēram, vertikāla “karstas” krāsas līnija skalogrammā norāda uz platjoslas notikumu (piemēram, triecienu), kas noticis noteiktā laika momentā.

4. Pielietojumi vibrācijas diagnostikā

Viļņu analīze parasti netiek izmantota rutīnas vajadzībām. vibrācijas monitorings bet ir spēcīgs instruments progresīvai diagnostikai konkrētās situācijās:

• Ātrumkārbas analīze: Tas ir ārkārtīgi labs lokalizētu defektu, piemēram, viena saplaisājuša vai nolūzuša zoba, noteikšanā, kas katrā apgriezienā rada atšķirīgu triecienu.
• Gultņa defekts Analīze: To var izmantot, lai noteiktu atsevišķus triecienus, ko rada ritošā elementa pārbraukšana pāri šķembai, īpaši ļoti lēnas darbības mašīnās, kur tradicionālās aploksnes analīze var būt izaicinoši.
• Pārejošs notikums Analīze: Tas ir ideāli piemērots signālu analīzei no mašīnas iedarbināšanas, izslēgšanas vai citiem procesiem, kuros ātruma un vibrācijas raksturlielumi pastāvīgi mainās.
• Strukturālā analīze: To var izmantot, lai analizētu konstrukcijas reakciju uz triecienu (trieciena tests), lai izprastu tās slāpēšanu un dabiskās frekvences.

Lai gan skaitļošanas ziņā intensīvāka nekā FFT, mūsdienu datorprogrammatūra ir padarījusi wavelet analīzi par pieejamu un vērtīgu rīku progresīviem vibrācijas analītiķiem, kas strādā ar sarežģītiem, nestacionāriem signāliem.

← Atpakaļ uz galveno indeksu