Чичиргээний шинжилгээнд ялгаруулалтыг ойлгох
Ялгаруулалт дотор чичиргээ анализ нь чичиргээний дохиог хэмжилтийн нэг параметрээс нөгөө рүү цагийн уламжлал авснаар — эсвэл тэнцүүгээр, давтамжийн мужид давтамжаар үржүүлснээр хувиргадаг математик үйлдэл юм давтамжийн муж. Энэ нь шилжилт халсан үед хурд, болон хурдыг хурдатгал рүү хувиргана. Ялгаруулалт нь интегралчлал-ийн яг урвуу үйлдэл юм; ихэнх талбайн мэдрэгчид нь акселерометр байдаг тул энэ үйлдлийг хийх нь цөөн, ихэвчлэн доош -ийг хурд эсвэл шилжилт рүү интегралчлах шаардлагатай, ялгаруулах биш дээш. Үүнийг ашиглах гол тохиолдол бол ойролтын мэдрэгч -ээр хэмжсэн шилжилтийг хурд дээр суурилсан стандарттай харьцуулах, эсвэл өндөр давтамжийн агуулгыг шинжлэх үед юм.
Дотоодлох ёстой гол зан үйл бол ялгах нь давтамжаар жинлэгдсэн үйлдэл гэдгийг ойлгох нь чухал: энэ нь өндөр давтамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг онцолж, бага давтамжийнхыг дарангуйлдаг — интегралчлалын яг эсрэг. Энэ нь шилжилтийн бичлэгээс сул өндөр давтамжийн диагностик мэдээллийг гаргаж авахад ашигтай боловч дохиог агуулахгүйгээр өндөр давтамжийн шуугианыг ч мөн адил өсгөдөг тул хоёр ирэгтэй зэвсэг юм. Анхааралгүй ашиглавал илрүүлэхийг оролдсон мэдээллийг бүрмөсөн алдагдуулж болно.
1. Математик хамаарлууд
Нэгэн физик үзэгдлийг хоёр тэнцэн аргаар илэрхийлж болох бөгөөд тэдгээрийн аль нэгийг сонгох нь бодит практик үр дагавартай.
Цагийн мужид ялгаруулах
- Шилжилтээс хурд: v(t) = d/dt [x(t)]
- Хурдаас хурдатгал: a(t) = d/dt [v(t)]
- Шилжилтээс хурдатгал: a(t) = d²/dt² [x(t)] — нэг алхамд хэрэглэгддэг хоёрдугаар эрэмбийн уламжлал
Давтамжийн мужид ялгаруулах
Давтамжийн мужид энэ үйлдэл энгийн үржвэр болж хураагддаг тул орчин үеийн багажүүд энд ажилладаг:
- Шилжилтээс хурд: V(f) = D(f) × 2πf
- Хурдаас хурдатгал: A(f) = V(f) × 2πf
- Нийт нөлөө: спектрийн шугам бүр өөрийн давтамжаар масштаблагддаг тул өндөр давтамжууд өсч, бага давтамжууд буурна — мөн давхар ялгаруулалт нь (2πf)²-оор масштаблагддаг, илүү огцом налуу үүсгэнэ.
Энэ давтамжийн хамаарал нь ялгаруулалтын бүх зүйл юм. Хувиргалт бүр давтамжийн нэг зэргээр үржигддэг тул инженерийн түгээмэл солилцдог параметрийн гэр бүлийг холбодог; чичиргээний хурдатгалын тооцоолуур эсвэл чичиргээний шилжилтийн тооцоолуур зэрэг хувиргагчид цэвэр тоон дууны хувьд яг энэ нэг давтамжийн хамаарлыг хэрэглэдэг.
2. Ялгаруулалтыг яагаад ашигладаг вэ
Цөөн тохиолддолд ашиглагддаг ч ялгаруулалт нь хэд хэдэн зөв зохимжтой хэрэглээтэй:
- Тойрог зондын хэрэглээ: тойрог зонд нь голын шилжилтийг шууд хэмждэг ч олон чичиргээний стандарт нь хурдны хязгаарыг зааж өгдөг. Шилжилтийг хурд руу ялгаруулснаар шилжилтийн мэдрэгчийг эдгээр хязгаартай харьцуулах боломжтой болно.
- Өндөр давтамжийг онцлох: ялгаруулалт нь дээд хэсгийг өсгөдөг тул шилжилтийн өгөгдөлд нуугдсан өндөр давтамжийн гэмтлийн шинж тэмдгүүдийг илрүүлж, удаан хурдны шилжилтийг шинжилгээнд илүү тохиромжтой хурдатгалын бичлэг болгон хувиргаж чадна.
- Мэдрэгчийн төрлүүдийг харьцуулах: шилжилтийн мэдрэгчийг акселерометр-тай харьцуулахын тулд, хоёуланг нь ерөнхий параметр — ихэвчлэн хурд руу хувиргаж, хэмжилтүүдийн нийцлийг шалгах боломжтой болно.
3. Асуудлууд: Шуугианы өсгөлт
Ялгаруулалтын гол хүндрэл бол шуугиан бөгөөд энэ нь давтамжаар үржүүлэх дүрмээс шууд үүсдэг.
Яагаад шуугиан давамгайлдаг вэ
Үйлдэл нь давтамжаар үржигддэг тул бүх спектрийн дагуу тархсан өргөн зурвасын шуугиан нь сонирхолтой дохионоос илүү дээд хэсгээрээ өсгөгдөнө. Тодорхой жишээ: 10 kHz дээрх 1 % шуугиан нь 100 Hz дээрх дохиотой харьцуулахад ойролцоогоор 100× өснө, тиймээс цэвэр харагдах оролт нь шуугианаар дүүрч болно. Хамгаалалт бол доод давтамж дамжуулах шүүлтүүр -ийг ялгаруулахын өмнө хэрэглэж, өөрөөр хэлбэл өсгөгдөх өндөр давтамжийн агуулгыг арилгах явдал юм.
Мэдрэгчийн шуугиан ба давхар ялгаруулалт
Шилжилтийн мэдрэгч бүр өөрийн цахилгаан болон квантжуулалтын шуугиантай байдаг. Хурд руу нэг удаа ялгаруулахад энэ нь өснө; хурдатгал хүртэл давхар ялгаруулалт нь нөлөөг эрс нэмэгдүүлж, ихэвчлэн зайлсхийх ёстой. Хэрэв та бодитойгоор хурдатгал хэрэгтэй бол, шилжилтийг хоёр удаа ялгаруулахын оронд акселерометрээр шууд хэмжих нь бараг л зөв хариулт юм.
Тоон алдаанууд
Цагийн мужид ялгаруулах нь мөн дижиталчлалын алдаануудыг өсгөж, дээжлэлтийн артефактуудад мэдрэмтгий байдаг тул нарийвчлал чухал байх бүх газар давтамжийн мужийн аргыг илүүд үздэг практик шалтгаан юм.
4. Зөв хийх
Дисциплинтэй арга барил нь ялгаруулалтыг үнэнч байлгадаг. Интегралчлалын эсрэг талд анхаар: энэ нь өндөр давтамжийн шүүлтүүр -ийг бага давтамжийн гажуудлыг арилгахад хэрэглэдэг — эдгээр хоёр үйлдэл эсрэг шүүлтүүр стратегууд.
Нэг удаагийн дифференциалчлал (шилжилт → хурд)
- Эхлээд доод давтамжийн шүүлтүүр: ашигтай хамгийн өндөр давтамжаас ойролцоогоор 2–5× их тулгуур цэгтэйгээр өндөр давтамжийн шуугианыг арилгана.
- Дохионы чанарыг шалгана: оролт нь тодорхой шуугиан болон артефактаас чөлөөтэй байгааг баталгаажуулна.
- Ялгаруулах: давтамжийн мужид 2πf-ээр үржүүлнэ.
- Үр дүнг эрүүл ухаанаар шалгана: төгсвөртэй байхын тулд хүлээгдэж буй хэмжээтэй харьцуулна.
Хоёр удаагийн дифференциалчлал (шилжилт → хурдатгал)
- Ерөнхийдөө зайлсхийнэ — энэ нь ховор сайн үр дүн өгдөг.
- Хэрэв зайлшгүй бол, тулгуур цэгийг ашигтай хамгийн өндөр давтамж дээр тохируулж, өндөр давтамжийн бүс нь шуугианаар хязгаарлагдахыг хүлээн зөвшөөрч, хүчтэй доод давтамжийн шүүлтүүр хэрэглэнэ.
- Илүү сайн өөрөөр: акселерометр ашиглан хурдатгалыг шууд хэмжинэ.
Давтамжийн мужид хэрэгжүүлэх
Орчин үеийн, найдвартай арга бол шилжилт эсвэл хурдны дохионы FFT -г тооцоолж, хуваарийн бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийг 2πf-ээр (эсвэл хоёр удаагийн дифференциалчлалын хувьд (2πf)²-ээр) үржүүлж, давтамжийн мужид ямар нэгэн доод давтамжийн шүүлтүүр хэрэглэж, шинэ параметрээр спектрийг уншина — хэрэв цаг хугацааны долгионы хэлбэр хэрэгтэй бол урвуу FFT авна. Энэ арга нь нийлбэр алдааг зайлсхийж, шүүлтүүрийг хялбар болгож, тооцоололын үр ашигтай байдаг бөгөөд өнөөдрийн анализаторуудад суулгасан стандарт арга юм.
5. Хэзээ ашиглах вэ — болон хэзээ ашиглахгүй вэ
ISO-той харьцуулахын тулд ойролцоо зондын шилжилтийг хурд руу хөрвүүлэхэд, бага хурдны шилжилтийн өгөгдөлд өндөр давтамжийн агуулгыг сайжруулахад, өөр өөр мэдрэгчийн төрлийг нийтлэг суурь дээр харьцуулахад, ерөнхийдөө зөв шүүлтүүр хэрэглэх боломжтой үед дифференциалчлалыг ашиглана. Шуугиан ихтэй шилжилтийн дохионд зайлсхийнэ, үнэхээр зайлшгүй биш бол хоёр удаагийн дифференциалчлалаас зайлсхийнэ, мөн — давтагдаж буй сэдэв — акселерометр байгаа үед бүрэн зайлсхийнэ, учир нь хүссэн параметрийг шууд хэмжих нь үргэлж гарган авахаас илүү дээр байдаг.
6. Дифференциалчлал vs Интегралчлал, болон Орчин үеийн багажууд
Эдгээр хоёр үйлдэл нь толь мэт тусгал бөгөөд тэдгээрийг зэрэгцээ харвал хоёуланг нь тодруулна.
| Аспект | Интеграци | Ялгаруулалт |
|---|---|---|
| Давтамжийн нөлөө | Бага давтамжийг өсгөдөг | Өндөр давтамжийг өсгөдөг |
| Ерөнхий хэрэглээ | Хурдатгал → хурд, хурд → шилжилт | Шилжилт → хурд |
| Үндсэн асуудал | Бага давтамжийн шилжилт | Өндөр давтамжийн шуугианы өсгөлт |
| Шаардлагатай шүүлтүүр | Интегралчлалын өмнө өндөр давтамжийн шүүлтүүр | Ялгаруулалтын өмнө бага давтамжийн шүүлтүүр |
| Хэрэв ашигладаг | Маш түгээмэл | Ховор |
Бодит байдал дээр инженер ховор эдгээр хөрвүүлэлтийг гараар гүйцэтгэдэг. Орчин үеийн анализаторууд шилжилт, хурд, хурдатгалын хооронд автоматаар хөрвүүлдэг: хэрэглэгч хүссэн параметрийг сонгож, багаж нь зөв шүүлтүүр болон хэмжээс хэрэглэдэг, энэ нь алдааны магадлалыг ихээхэн бууруулдаг. Олон нь нэгэн зэрэг гурван параметрийг харуулж чаддаг — давтамжийн мужийн өөр өөр хэсгийг онцолж — чичиргээний бүрэн дүрслэлийг өгдөг. Хөнгөн хоёр сувктай багаж болох Balanset-1A энэ хөрвүүлэлтийг дотооддоо хийж, ISO-ийн адил эрчмийн бүсүүдтэй харьцуулахын тулд хурдыг харуулдаг ISO 20816-1 харин суурь хурдатгалын өгөгдлийг хадгалдаг тул шинжээч талбайд жигд бичлэгийг гараар дифференциалчлах шаардлагагүй.
Дифференциалчлал нь интегралчлалын ховор ашиглагддаг ч үнэхээр үнэтэй хослол юм: шилжилтийн хэмжилтийг хурд эсвэл хурдатгал руу хөрвүүлэхэд, мэдрэгчийн төрлийг харьцуулан шалгахад зайлшгүй шаардлагатай, гэхдээ шуугианыг өсгөх шинж чанарыг хүндэтгэж, зөв доод давтамжийн шүүлтүүр хэрэглэсэн тохиолдолд. Энэ шинж чанарыг ойлгоно уу — энэ нь өндөр давтамжийг өсгөдөг — болон нарийвчлалтай параметрийн хөрвүүлэлт дагаж ирнэ.
