कंपन विश्लेषणात FFT (फास्ट फ्यूरियर ट्रान्सफॉर्म)
The — कंपनाला त्याच्या घटक वारंवारता मध्ये विभाजित करण्यासाठी हा एक अत्यंत कार्यक्षम गणितीय अल्गोरिदम आहे जो संकेत समय डोमेनमधून वारंवारता डोमेनमध्ये रूपांतरित करतो. कंपन विश्लेषण हे एक कच्चा, जटिल time waveform — वेळेच्या विरुद्ध प्लॉट केलेले कंपन आयाम — एका वारंवारता वर्णक्रम, वारंवारतेच्या विरुद्ध प्लॉट केलेला आयाम. हा एकल रूपांतरण आधुनिक यंत्रोपकरण निदान मध्ये सर्वात महत्वाचा आणि मूलभूत प्रक्रिया आहे; त्याशिवाय, कंपन सिग्नल हे फक्त एक वाचनीय नाही असा गोंधळ आहे.
१. व्याख्या: FFT म्हणजे काय?
FFT हा मापन नाही तर गणना आहे. हा डिस्क्रिट फोरियर ट्रान्सफॉर्मचा द्रुत कार्यान्वयन आहे, जो गणितीय सममिती वापरून हाती मिलिसेकंडात करतो जे अन्यथा खूप लांब वेळ लागेल, यामुळे हे हातचलित यंत्रावर लाइव्ह चालू शकते. त्याचे आधार, फोरियर मुळे, असा आहे की कोणताही जटिल नियतकालिक सिग्नल विविध वारंवारता आणि आयामांच्या साध्या साइन वेव्हची बेरीज म्हणून पुनर्निर्मित केला जाऊ शकतो. FFT हा विचार उलट चालवतो: तुम्हाला एक गोंधळलेली वेव्हफॉर्म द्या, आणि हे त्याच्या निर्मितीची साइन वेव्हची यादी परत करतो.
२. निदान साठी FFT का आवश्यक आहे
चालणार्या यंत्राच्या कच्च्या वेळ वेव्हफॉर्मचा एक गोंधळ आहे अनेक कंपन एक वेळी घडत आहेत, आणि हे यंत्राच्या स्वास्थ्याचा न्याय करणे अगदी असंभव आहे त्या ट्रेसवरून. FFT एक प्रिज्मप्रमाणे कार्य करतो, जटिल सिग्नलला त्याच्या वैयक्तिक वारंवारता घटकांमध्ये विभाजित करतो. परिणाम एक स्पष्ट, कार्यान्वयन योग्य चार्ट आहे जो विश्लेषकाला पहाणे देतो:
- कोणत्या वारंवारता उपस्थित आहेत?
- प्रत्येक वारंवारतेमध्ये किती ऊर्जा (आयाम) बसते?
- त्या वारंवारताच्या दरम्यान संबंध काय आहे — हार्मोनिक्स, साइडबँड, आणि असे.
कारण विविध यांत्रिक आणि विद्युत दोष — unbalance, misalignment, बेअरिंग दोष, आणि सैलपणा — प्रत्येकजण अत्यंत विशिष्ट, पूर्वानुमानित वारंवारतेमध्ये कंपन निर्माण करतात, स्पेक्ट्रम समस्येच्या मूळ कारणास थेट रोडमॅप प्रदान करते. हा वारंवारता-डोमेन दृश्य सर्व वर्णक्रम विश्लेषण.
३. FFT विश्लेषणाचे मुख्य पॅरामीटर
उपयोगी स्पेक्ट्रम मिळविण्यासाठी, विश्लेषक डेटा कलेक्टर किंवा सॉफ्टवेअरवर अनेक पॅरामीटर सेट करतात. त्यांना चुकीचे मिळाल्यास खरी बिघाड चुकली जाऊ शकते; त्यांना बरोबर मिळाल्यास हे स्पष्टपणे दिसते.
Fmax (जास्तीत जास्त वारंवारता)
स्पेक्ट्रममध्ये समाविष्ट केलेली सर्वोच्च वारंवारता. हे रुचीच्या सर्वोच्च-वारंवारता बिघाड कॅप्चर करण्यासाठी पर्याप्त उच्च असणे आवश्यक आहे — उच्च-वारंवारता गिअर मेश किंवा बेअरिंग टोन, उदाहरणार्थ — परंतु इतके उच्च नाही की निम्न-वारंवारता तपशील वाया जाऊ शकते. रोखण्यासाठी अलायसिंग, यंत्र एक विरोधी-उपनाम कमी-पास फिल्टर नमुना दरापेक्षा खाली FFT मोजली जाते.
रिजोल्यूशन (रिजोल्यूशनची पंक्तीयां)
हे विस्तार स्तर निश्चित करते — Fmax पार गणना केलेल्या वेगळ्या वारंवारता “बिन्स” ची संख्या. अधिक ओळी (३,२०० किंवा ६,४०० म्हणा) चांगली रेজोल्यूशन देतात, म्हणजे दोन वारंवारता जी एकमेकांच्या जवळ आहेत त्यांना वेगळे करण्याची क्षमता जास्त असते. उच्च रेजोल्यूशन बीट वारंवारता ओळखण्यासाठी किंवा जवळून ठेवलेल्या sidebands गिअरबॉक्स विश्लेषणामध्ये महत्वाचे आहे. बिन रुंदी Fmax भागिले ओळींची संख्या असल्यामुळे, अवधी आणि विस्तार यांमध्ये नेहमी एक आपस आहे; एक FFT रेजोल्यूशन कॅलक्युलेटर कोणत्याही सेटिंगसाठी परिणामी बिन रुझाई आणि अधिग्रहण वेळ दर्शवते, आणि एक झूम FFT अधिक बारीक पृथक्करण आवश्यक असताना सर्व उपलब्ध ओळी एक अरुंद बँडामध्ये केंद्रित करू शकते.
सरासरीकरण
मशीन कंपन चढत-उतरत असल्यामुळे, एक FFT स्नॅपशॉट दिशाभ्रष्ट करू शकते. सरासरीकरण त्वरीत उत्तराधिकारांमध्ये अनेक FFTs अधिग्रहण करते आणि त्यांना एकत्र करते, यादृच्छिक आवाज दडपते आणि एक अधिक स्थिर, पुनरावृत्तीयोग्य स्पेक्ट्रम मिळवते जो मशीनच्या स्थितीचे खरोखर प्रतिनिधित्व करते.
विंडोइंग
A विंडो फंक्शन — सर्वात सामान्यतः हॅनिंग विंडो — हे रूपांतरणापूर्वी वेळ डेटामध्ये लागू केलेले गणितीय वजन आहे. हे एक त्रुटी कमी करते जिला वर्णक्रमीय रिसावम्हणतात, अन्यथा तीक्ष्ण शिखर शेजारील बिन्समध्ये पसरवून त्याचे मोठेपणा आणि स्पष्ट वारंवारता दोन्ही दूषित करेल.
४. FFT स्पेक्ट्रम व्याख्या करणे
प्रशिक्षित विश्लेषक वैशिष्ट्यपूर्ण नमुने ओळखून स्पेक्ट्रम वाचतात:
- एक मोठा शिखर 1× running speed असंतुलन दर्शवते.
- एक मोठा शिखर 2× चालू गती चुकीच्या संरेखनाकडे निर्देश करते.
- एक लांब मालिका harmonics (1×, 2×, 3×, 4×…) हे यांत्रिक सैलपणाचे पारंपरिक लक्षण आहे.
- चालू गतीने अंतरित केलेल्या साइडबँड असणारा उच्च-वारंवारता शिखर हे गिअरबॉक्स किंवा बेयरिंग खराबीचा स्पष्ट संकेत आहे.
- ब्रॉडबँड आवाजाचा उंचावलेला “तल” कॅव्हिटेशन पंप किंवा सामान्य घर्षणामध्ये संकेत करू शकते.
सद्य स्पेक्ट्रमची तुलना baseline मशीन निरोगी असताना रेकॉर्ड केलेल्याविरुद्ध, विश्लेषक बदल शोधू शकतो आणि विकसनशील समस्या गंभीर अपयशापूर्वी बहुदा खूप पूर्वी निदान करू शकतो.
५. व्यावहारिक क्षेत्र मापनात FFT
पोर्टेबल उपकरणावर FFT हे लाईव्ह डेटा मधून स्थानिकच गणना केली जाते accelerometer सिग्नल. हा Balanset-1A, एक द्वि-चॅनल क्षेत्र विश्लेषक, वेळ तरंगरूप कॅप्चर करतो आणि त्याचा स्पेक्ट्रम अंदाजे ५ Hz ते १००० Hz पर्यंत प्रदर्शित करतो, जेणेकरून अभियंता चालू-गती शिखर, त्याचे हार्मोनिक्स आणि मशीनवरील कोणतेही बेअरिंग किंवा गियर टोन वाचू शकतो। प्रति-क्रांती टॅकोमीटर पल्समध्ये एकत्रित, समान डेटा सेट टॅप-आधारित संतुलन समर्थन करतो, तर ऑर्डर विश्लेषण परिवर्तनीय-गती मशीनवर स्पेक्ट्रमला चालू-गतीच्या गुणकांना पुनः-संदर्भित करू शकते — FFT ला स्थिर चार्टमधून स्थानिक निदान आणि संतुलन वर्कफ्लोचे इंजिन बनवते।
