Memahami Pembezaan dalam Analisis Getaran
Definisi: Apakah Pembezaan?
Pembezaan dalam getaran analisis ialah proses matematik menukar ukuran getaran daripada satu parameter kepada parameter yang lain dengan mengambil terbitan dalam domain masa atau mendarab dengan frekuensi dalam domain frekuensi. Pembezaan mualaf anjakan kepada halaju, atau halaju ke pecutan. Ia ialah operasi songsang bagi penyepaduan, dan walaupun kurang biasa dilakukan daripada penyepaduan (kebanyakan penderia ialah pecutan), pembezaan kadangkala diperlukan apabila ukuran anjakan daripada probe kehampiran mesti dibandingkan dengan piawaian halaju atau dianalisis untuk kandungan frekuensi tinggi.
Pembezaan ialah proses pemberat frekuensi yang menekankan komponen frekuensi tinggi sambil tidak menekankan frekuensi rendah—kesan penyepaduan yang bertentangan. Ini menjadikan pembezaan berguna untuk meningkatkan maklumat diagnostik frekuensi tinggi tetapi juga menguatkan hingar frekuensi tinggi, memerlukan aplikasi yang teliti.
Hubungan Matematik
Pembezaan Domain Masa
- Halaju dari Anjakan: v(t) = d/dt [x(t)]
- Pecutan daripada Halaju: a(t) = d/dt [v(t)]
- Pecutan daripada Anjakan: a(t) = d²/dt² [x(t)] (terbitan kedua)
Pembezaan Domain Kekerapan
Lebih mudah dalam domain frekuensi:
- Halaju dari Anjakan: V(f) = D(f) × 2πf
- Pecutan daripada Halaju: A(f) = V(f) × 2πf
- Keputusan: Mendarab dengan kekerapan, jadi frekuensi tinggi dikuatkan, frekuensi rendah dikurangkan
Mengapa Pembezaan Digunakan
Aplikasi Proximity Probe
- Kuar kedekatan mengukur anjakan aci secara langsung
- Piawaian selalunya menentukan had halaju
- Bezakan sesaran kepada halaju untuk perbandingan
- Mendayakan pematuhan piawai dengan penderia anjakan
Menekankan Frekuensi Tinggi
- Pembezaan menguatkan komponen frekuensi tinggi
- Boleh mendedahkan kecacatan frekuensi tinggi dalam data anjakan
- Menukar anjakan kelajuan rendah kepada pecutan yang lebih mesra analisis
Perbandingan Sensor
- Bandingkan penderia anjakan dengan pecutan
- Tukar kedua-duanya kepada parameter yang sama (biasanya halaju)
- Sahkan ketekalan pengukuran
Cabaran Pembezaan
Penguatan Bunyi
Masalah pembezaan utama:
- Pembezaan mendarab dengan kekerapan (frekuensi tinggi dikuatkan)
- Bunyi frekuensi tinggi dikuatkan lebih daripada isyarat
- Nisbah isyarat-kepada-bunyi merosot
- Contoh: Bunyi 1% pada 10 kHz dikuatkan 100× berbanding isyarat pada 100 Hz
- Penyelesaian: Penapis laluan rendah sebelum pembezaan
Bunyi Sensor
- Penderia anjakan mempunyai bunyi (elektrik, kuantisasi)
- Pembezaan kepada pecutan menguatkan bunyi ini secara mendadak
- Masalah sebatian pembezaan berganda (sesaran → pecutan).
- Secara umumnya elakkan pembezaan berganda jika boleh
Ralat Pembezaan Berangka
- Pembezaan domain masa menguatkan ralat pendigitalan
- Sensitif terhadap persampelan artifak
- Kaedah domain kekerapan diutamakan untuk ketepatan
Prosedur Pembezaan yang Betul
Pembezaan Tunggal (Anjakan kepada Halaju)
- Penapis Laluan Rendah: Keluarkan hingar frekuensi tinggi (potongan pada 2-5× kekerapan minat tertinggi)
- Sahkan Kualiti Isyarat: Semak bunyi bising, artifak
- Bezakan: Darab dengan 2πf dalam domain kekerapan
- Sahkan Keputusan: Semak kewajaran, bandingkan dengan nilai yang dijangkakan
Pembezaan Berganda (Anjakan kepada Pecutan)
- Secara amnya Elakkan: Jarang memberikan hasil yang baik
- Jika Perlu: Penapisan laluan rendah yang agresif (potongan pada kekerapan minat tertinggi)
- Lebar Jalur Terhad: Terima bahawa kandungan frekuensi tinggi akan dihadkan hingar
- Alternatif: Gunakan accelerometer jika pecutan diperlukan
Pelaksanaan Domain Kekerapan
Prosedur
- Kira FFT isyarat anjakan atau halaju
- Darabkan setiap tong frekuensi dengan 2πf (atau (2πf)² untuk pembezaan berganda)
- Gunakan penapis laluan rendah dalam domain frekuensi jika perlu
- Hasilnya ialah spektrum dalam parameter terbeza
- Boleh mengira FFT songsang untuk bentuk gelombang masa jika perlu
Kelebihan
- Tiada ralat kumulatif
- Mudah untuk menggunakan penapisan
- cekap dari segi pengiraan
- Pendekatan standard dalam penganalisis moden
Bila Menggunakan Pembezaan
Kegunaan yang Sesuai
- Menukar anjakan proximity probe kepada halaju untuk standard ISO
- Meningkatkan kandungan frekuensi tinggi dalam ukuran anjakan kelajuan rendah
- Membandingkan jenis sensor yang berbeza pada asas yang sama
- Apabila penapisan yang betul boleh digunakan
Bila Perlu Mengelak
- Isyarat anjakan yang bising
- Pembezaan berganda melainkan sangat diperlukan
- Apabila pecutan tersedia (ukur pecutan terus)
- Analisis frekuensi tinggi daripada anjakan (gunakan pecutan sebaliknya)
Perbandingan Pembezaan lwn Integrasi
| Aspek | Integrasi | Pembezaan |
|---|---|---|
| Kesan Kekerapan | Menguatkan frekuensi rendah | Menguatkan frekuensi tinggi |
| Penggunaan Biasa | Pecutan → Halaju, Halaju → Sesaran | Anjakan → Halaju |
| Masalah | Hanyutan frekuensi rendah | Penguatan hingar frekuensi tinggi |
| Penapis Diperlukan | Lulus tinggi sebelum penyepaduan | Hantaran rendah sebelum pembezaan |
| Kekerapan | Sangat biasa | Kurang biasa |
Instrumentasi Moden
Penukaran Automatik
- Penganalisis moden secara automatik menukar antara parameter
- Pengguna memilih parameter yang dikehendaki, instrumen mengendalikan penapisan dan penukaran
- Penapis yang betul digunakan secara automatik
- Mengurangkan ralat pengguna
Paparan Berbilang Parameter
- Tunjukkan pecutan, halaju dan sesaran secara serentak
- Setiap satu menekankan julat frekuensi yang berbeza
- Pandangan menyeluruh tentang ciri-ciri getaran
Pembezaan, walaupun kurang biasa daripada penyepaduan dalam analisis getaran, ialah alat yang berharga untuk menukar ukuran anjakan kepada halaju atau pecutan, membolehkan pematuhan piawai dan analisis berbilang parameter. Memahami ciri penguatan hingar pembezaan dan keperluan penapisan yang betul memastikan penukaran parameter yang tepat apabila membezakan isyarat getaran.
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 