Memahami Aliasing dalam Analisis Getaran
Definisi: Apakah Aliasing?
Aliasing ialah ralat pemprosesan isyarat kritikal yang boleh berlaku semasa analisis digital data getaran. Ia berlaku apabila isyarat diambil sampel pada kadar yang terlalu rendah untuk menangkap komponen frekuensi tertingginya dengan tepat. Akibatnya, frekuensi tinggi ini "lipat ke bawah" atau "menyamar sebagai" frekuensi yang lebih rendah dalam spektrum FFT yang terhasil, mewujudkan puncak frekuensi palsu yang boleh membawa kepada salah diagnosis yang serius terhadap keadaan mesin.
Teorem Nyquist dan Kadar Persampelan
Untuk memahami aliasing, seseorang mesti terlebih dahulu memahami Teorem Nyquist (juga dikenali sebagai teorem persampelan Nyquist-Shannon). Prinsip asas pemprosesan isyarat digital ini menyatakan:
Untuk mewakili isyarat analog dalam bentuk digital dengan tepat, kekerapan pensampelan (Fs) mestilah sekurang-kurangnya dua kali ganda komponen frekuensi tertinggi (Fmax) yang terdapat dalam isyarat.
Kadar pensampelan minimum ini (2 * Fmax) dipanggil Kadar nyquist. Dalam analisis getaran, kekerapan minat tertinggi yang boleh diukur dengan tepat ialah separuh daripada kadar pensampelan (Fmax = Fs / 2). Fmax ini sering dirujuk sebagai frekuensi Nyquist.
Bagaimana Aliasing Berlaku?
Bayangkan isyarat getaran frekuensi tinggi diukur oleh penganalisis digital. Penganalisis mengambil sampel diskret (gambar) isyarat pada kadar tetap (frekuensi pensampelan).
- Jika kadar pensampelan cukup tinggi (jauh melebihi kadar Nyquist), penganalisis menangkap bilangan mata yang mencukupi untuk membina semula bentuk gelombang dengan tepat.
- Walau bagaimanapun, jika kadar pensampelan terlalu rendah, penganalisis "terlepas" apa yang berlaku antara sampel. Beberapa titik yang ditangkapnya boleh disambungkan untuk membentuk gelombang sinus frekuensi rendah yang berbeza sama sekali. Kekerapan rendah palsu baharu ini ialah "alias".“
Contohnya, jika isyarat mengandungi komponen 900 Hz tetapi Fmax penganalisis ditetapkan kepada 500 Hz (bermaksud kadar pensampelan 1000 Hz), komponen 900 Hz tidak boleh diukur dengan betul. Ia akan "dialiasikan" dan muncul sebagai puncak pada frekuensi yang lebih rendah (khususnya pada Fs – 900 Hz = 1000 – 900 = 100 Hz), berpotensi disalah anggap sebagai getaran kelajuan larian 1X.
Mencegah Aliasing: Penapis Anti-Aliasing
Adalah mustahil untuk mengetahui terlebih dahulu semua kandungan frekuensi tinggi (cth, daripada bunyi ultrasonik, kesan atau gangguan frekuensi radio) yang mungkin terdapat dalam isyarat. Oleh itu, bergantung pada hanya menetapkan kadar pensampelan yang cukup tinggi bukanlah penyelesaian yang praktikal.
Penyelesaian yang digunakan dalam semua penganalisis getaran digital moden ialah penapis anti-aliasing. Ini ialah penapis laluan rendah curam yang diletakkan di laluan isyarat *sebelum* penukar analog-ke-digital (ADC). Begini cara ia berfungsi:
- Pengguna menetapkan kekerapan maksimum yang dikehendaki (Fmax) untuk analisis mereka.
- Berdasarkan Fmax ini, penganalisis secara automatik menetapkan kekerapan potong penapis anti-aliasing sedikit di atas Fmax.
- Isyarat analog daripada sensor melalui penapis ini, yang mengeluarkan atau melemahkan semua frekuensi di atas titik potong.
- Hanya isyarat "bersih" yang ditapis kemudian dihantar ke ADC untuk pensampelan.
Dengan mengalih keluar frekuensi tinggi yang tidak dapat dikendalikan oleh kadar pensampelan yang dipilih, penapis anti-aliasing menjadikannya mustahil secara fizikal untuk pengalianan berlaku. Ia adalah salah satu komponen paling kritikal penganalisis isyarat digital, memastikan bahawa spektrum FFT yang terhasil ialah perwakilan sebenar dan tepat bagi getaran mesin dalam julat frekuensi yang dipilih.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 