Чичиргээний шинжилгээнд хэрэглэгддэг FFT (Хурдан Фурье хувиргалт)
Хурдан Фурьегийн хувиргалт (FFT) нь дохиог цаг хугацааны мужээс давтамжийн муж руу хувиргах маш үр дүнтэй математик алгоритм юм. Энэ нь чичиргээний шинжилгээ агуулагдсан, нарийн төвөгтэй цаг хугацааны долгионы хэлбэр — цаг хугацаанаас хамаарч зурвасласан чичиргээний далайц — -ийг давтамжийн спектр, давтамжнаас хамаарч зурвасласан далайц болгон хувиргана. Энэ ганц хувиргалт нь орчин үеийн тоног төхөөрөмжийн оношлогоонд хамгийн чухал, үндсэн процесс юм; үгүй бол чичиргээний дохио нь уншигдашгүй мушгиа шугамнаас илүү зүйл биш юм.
1. Тодорхойлолт: FFT гэж юу вэ?
FFT нь хэмжилт биш, харин тооцоолол юм. Энэ нь тасралтгүй Фурье хувиргалтын хурдан хэрэгжилт бөгөөд математик тэгш хэмийг ашиглан өөрөөр хэлбэл илүү удаан хугацаа шаардагдах ажлыг миллисекундын дотор гүйцэтгэдэг тул гарын багаж дээр шууд ажиллах боломжтой. Фурьегийн үндсэн санаа нь аливаа нарийн төвөгтэй үеийн дохиог өөр өөр давтамж, далайцтай энгийн синус долгионуудын нийлбэр хэлбэрээр дахин бүтээж болох юм. FFT нь энэ санааг урвуугаар ажиллуулдаг: мушгирсан долгионы хэлбэрийг өгвөл түүнийг бүрдүүлсэн синус долгионуудын жагсаалтыг буцааж өгнө.
2. FFT оношлогоонд яагаад чухал вэ
Ажиллаж буй машингаас ирсэн цаг хугацааны долгионы хэлбэр нь нэгэн зэрэг явагдаж буй олон чичиргээний хольц байдаг бөгөөд энэ шугамаас машины эрүүл мэндийг нүдээр үнэлэх нь бараг боломжгүй. FFT нь призм шиг ажиллаж, нарийн төвөгтэй дохиог тус тусдаа давтамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваадаг. Үр дүн нь шинжээч дараах зүйлсийг харах боломжийг олгодог тодорхой, үйлдэл хийх боломжтой график юм:
- Ямар давтамжууд байна вэ?
- Давтамж бүрт хэр их энерги (далайц) байрладаг вэ?
- Эдгээр давтамжнуудын хоорондын хамаарал юу вэ — гармоник, хажуугийн зурвасууд гэх мэт?
Янз бүрийн механик, цахилгаан гэмтлүүд — тэнцвэргүйдэл, голуудын тэнхлэгийн зөрүү, холхивчийн гэмтэл, мөн сулралт — тус бүр маш тодорхой, урьдчилан таамаглах боломжтой давтамжид чичиргээ үүсгэдэг тул спектр нь асуудлын үндсэн шалтгаан руу шууд чиглүүлэх замыг олгодог. Энэ давтамжийн мужийн харагдац нь бүх спектрийн шинжилгээ.
3. FFT шинжилгээний гол параметрүүд
Ашигтай спектр авахын тулд шинжээч нь өгөгдөл цуглуулагч эсвэл програм дээр хэд хэдэн параметрийг тохируулдаг. Эдгээрийг буруу тохируулбал бодит гэмтлийг алдаж болзошгүй; зөв тохируулбал тод харагдана.
Fmax (Хамгийн их давтамж)
Спектрт багтсан хамгийн өндөр давтамж. Энэ нь сонирхож буй хамгийн өндөр давтамжтай гэмтлийг — өндөр давтамжтай хүрдний харилцан үйлчлэл эсвэл холхивчийн дуу чимээг, жишээлбэл — барихад хангалттай өндөр байх ёстой боловч доод давтамжийн дэлгэрэнгүй мэдээллийг алдах хэмжээнд хэт өндөр байх ёсгүй. Үүнийг сэргийлэхийн тулд давтамжийн хуулбарлалт, багажууд нь FFT-ийг тооцоолохоос өмнө дээж авах хурднаас доогуур анти-алиасинг доод давтамж дамжуулах шүүлтүүр хэрэглэдэг.
Нарийвчлал (Нарийвчлалын шугамууд)
Энэ нь дэлгэрэнгүй мэдээллийн түвшинг тодорхойлдог — Fmax-ийн дагуу тооцоолсон тусдаа давтамжийн “савнууд”-ийн тоо. Илүү олон шугам (жишээлбэл 3,200 эсвэл 6,400) нь илүү нарийн нарийвчлал өгч, хоёр давтамж ойрхон байрлахад тэдгээрийг ялгах илүү их чадварыг хангана. Өндөр нарийвчлал нь цохилтын давтамжийг ялгах эсвэл ойрхон байрлах талын зурвасууд -ийг хурдны хайрцагны шинжилгээнд ялгахад чухал ач холбогдолтой. Савны өргөн нь Fmax-ийг шугамын тоонд хуваасантай тэнцүү тул хүрээ болон дэлгэрэнгүй мэдээллийн хооронд үргэлж компромисс байдаг; FFT нарийвчлалын тооцоолуур аль ч тохиргооны хувьд үүссэн савны өргөн болон цуглуулах хугацааг харуулдаг, харин Zoom FFT илүү нарийн ялгах шаардлагатай үед бүх боломжит шугамуудыг нарийн зурвас руу төвлөрүүлж болно.
Дундажлах
Машины чичиргээ хэлбэлздэг тул ганц FFT зураг буруу ойлголт өгч болзошгүй. Дундажлах нь хэд хэдэн FFT-ийг хурдан дарааллаар авч, тэдгээрийг нэгтгэж, санамсаргүй шуугианыг дарж, машины нөхцөлийг бодитой илэрхийлэх илүү тогтвортой, давтагдах спектрийг үүсгэдэг.
Цонхлох
A цонхны функц — ихэвчлэн Ханнингийн цонх — нь хувиргалтаас өмнө цаг хугацааны өгөгдөлд хэрэглэгддэг математик жинлэлт юм. Энэ нь спектрийн нэвтрэлт гэж нэрлэгддэг алдааг багасгадаг бөгөөд үгүй бол тод оргилыг хажуугийн савнуудад тархааж, далайц болон илэрч буй давтамжийг нь гэмтээж болно.
4. FFT спектрийг тайлбарлах
Сургалттай шинжээч нь онцлог хээгүүдийг таних замаар спектрийг уншдаг:
- ...-д их хэмжээний оргил 1× ажлын хурд тэнцвэргүйдлийг илтгэнэ.
- ...-д их хэмжээний оргил 2× ажлын хурд ихэвчлэн голуудын тэнхлэгийн зөрүүг заана.
- Урт дараалсан гармоник (1×, 2×, 3×, 4×…) нь механик сулралтын классик тэмдэг юм.
- Ажиллах хурдаар зайтай хажуугийн зурвастай өндөр давтамжийн оргил нь хурдны хайрцаг эсвэл холхивчийн гэмтлийн тодорхой тэмдэг юм.
- Өргөсөн өргөн зурвасын дуу чимээний “суурь” нь кавитаци наасанд эсвэл ерөнхий үрэлтийг илтгэж болно.
Одоогийн спектрийг суурь утга машин эрүүл байхад бүртгэсэн суурь утгатай харьцуулснаар шинжээч өөрчлөлтүүдийг анзаарч, асуудлууд эрсдэлт тасалдал болхоос урьдчилан оношлож чадна.
5. Ажлын байран дээрх хэмжилтэд FFT-ийн хэрэглээ
Зөөлөн багаж дээр FFT-ийг шууд акселерометр дохионоос тооцоолно. Balanset-1A нь хоёр сувагтай талбайн анализатор бөгөөд цаг хугацааны долгионы хэлбэрийг барьж, ойролцоогоор 5 Hz-ээс 1000 Hz хүртэлх спектрийг харуулдаг тул инженер ажиллах хурдны оргил, түүний гармоникууд болон машин дээрх холхивч эсвэл хүрдний давтамжуудыг уншиж чадна. Эргэлт бүрт нэг удаагийн тахометрийн импульстэй хослуулснаар ижил өгөгдлийн багц фаз дээр суурилсан тэнцвэржүүлэлтийг дэмждэг бол дарааллын шинжилгээ хувьсах хурдтай машинуудад спектрийг ажиллах хурдны олон үржвэртэй дахин холбож, FFT-ийг статик графикээс талбайн оношлогоо болон тэнцвэржүүлэлтийн ажиллагааны хөдөлгүүр болгон хувиргадаг.
