Memahami Ketumpatan Spektrum Kuasa
Definisi: Apakah Ketumpatan Spektrum Kuasa?
Ketumpatan spektrum kuasa (JPA) ialah perwakilan daripada getaran pengagihan tenaga merentas frekuensi, dinyatakan sebagai tenaga per unit lebar jalur frekuensi (unit: (m/s²)²/Hz untuk pecutan, (mm/s)²/Hz untuk halaju). Tidak seperti standard spektrum amplitud yang menunjukkan amplitud pada setiap frekuensi, JPA menunjukkan cara kuasa getaran diagihkan merentas frekuensi, dengan nilai dinormalkan oleh lebar jalur resolusi frekuensi. Normalisasi ini menjadikan JPA bebas daripada lebar jalur analisis, membenarkan perbandingan bermakna antara spektrum yang diukur dengan tetapan resolusi yang berbeza.
JPA amat penting untuk menganalisis getaran rawak (di mana tenaga diagihkan secara berterusan merentasi frekuensi dan bukannya tertumpu pada puncak diskret), untuk analisis hingar, dan untuk aplikasi yang memerlukan pencirian spektrum bebas lebar jalur seperti ujian getaran dan kelayakan persekitaran.
JPA lwn Spektrum Amplitud
Spektrum Amplitud
- Menunjukkan getaran amplitud pada setiap frekuensi
- Unit: mm/s, m/s², mil, dsb.
- Amplitud puncak pada frekuensi diskret (ketidakseimbangan, kerosakan galas)
- Nilai bergantung pada lebar jalur resolusi FFT
- Paparan standard untuk diagnostik mesin
Ketumpatan Spektrum Kuasa
- Menunjukkan kuasa getaran setiap Hz lebar jalur
- Unit: (mm/s)²/Hz, (m/s²)²/Hz, dsb.
- Pengagihan tenaga merentasi frekuensi
- Bebas daripada lebar jalur analisis
- Standard untuk analisis getaran rawak
Perhubungan
- JPA = (Amplitud)² / Δf
- Di mana Δf = resolusi frekuensi (lebar tong)
- Kuadrat menekankan amplitud yang besar
- Normalisasi menjadikan jalur lebar bebas
Aplikasi
1. Analisis Getaran Rawak
Aplikasi JPA utama:
- Proses Rawak: Pergolakan, getaran jalan raya, seismik, akustik
- Spektrum Berterusan: Tenaga teragih merentasi kekerapan, bukan puncak diskret
- Perihalan Statistik: JPA menerangkan pengagihan tenaga proses rawak
- Format Standard: Spesifikasi ujian getaran dalam JPA
2. Pencirian Bunyi Jalur Lebar
- Peronggaan bunyi dalam pam
- Bunyi aliran gelora dalam kipas
- Bunyi aerodinamik
- Pencirian bunyi kecacatan galas
3. Perbandingan Bebas Lebar Jalur
- Bandingkan spektrum yang diukur dengan tetapan FFT yang berbeza
- Data daripada instrumen atau resolusi yang berbeza
- Data sejarah dengan parameter analisis yang berbeza
- Nilai JPA boleh dibandingkan secara langsung tanpa mengira lebar jalur
4. Ujian Alam Sekitar
- Spesifikasi ujian getaran diberikan sebagai JPA lwn frekuensi
- Kawalan meja shaker berdasarkan JPA
- Ujian kelayakan produk
- Piawaian kejutan dan getaran
Mengira JPA
Daripada FFT
- Kira FFT isyarat getaran
- Kuadratkan setiap nilai amplitud
- Bahagikan dengan resolusi kekerapan (Δf = Fmax / Bilangan baris)
- Keputusan: JPA dalam (unit)²/Hz
Unit
- Pecutan JPA: (m/s²)²/Hz atau g²/Hz
- Kelajuan JPA: (mm/s)²/Hz atau (dalam/s)²/Hz
- Anjakan JPA: (µm)²/Hz atau (mil)²/Hz
- Sering Diplot: Skala logaritma (dB berbanding rujukan)
Mentafsir Plot JPA
Spektrum Rata (Bunyi Putih)
- JPA malar merentas kekerapan
- Tenaga yang sama setiap Hz pada semua frekuensi
- Ciri getaran rawak jalur lebar
- Contoh: Getaran rawak yang sesuai untuk ujian
Spektrum Cerun (Bunyi Berwarna)
- JPA berbeza mengikut kekerapan
- Cerun meningkat: lebih banyak tenaga pada frekuensi tinggi
- Cerun jatuh: lebih banyak tenaga pada frekuensi rendah (biasa dalam jentera)
- Cerun menunjukkan taburan frekuensi tenaga
Puncak dalam JPA
- Komponen frekuensi diskret muncul sebagai puncak melebihi tahap umum
- Resonans ditunjukkan sebagai kawasan JPA tinggi
- Boleh mengenal pasti frekuensi dominan yang menyumbang kepada tenaga
Hubungan dengan RMS dan Jumlah Tenaga
Jumlah Tenaga daripada JPA
- Sepadukan JPA merentasi julat frekuensi
- Keputusan: Nilai purata kuasa dua
- Punca kuasa dua memberikan nilai RMS
- RMS = √[∫ JPA(f) df]
Tenaga dalam Jalur Frekuensi
- Sepadukan JPA pada julat frekuensi tertentu
- Memberi tenaga dalam band itu
- Berguna untuk menilai sumbangan julat frekuensi yang berbeza
Kelebihan JPA
Resolusi Kemerdekaan
- Nilai JPA setanding tanpa mengira resolusi FFT
- Membolehkan perbandingan data sejarah dengan tetapan yang berbeza
- Menyeragamkan analisis merentas instrumen yang berbeza
Perwakilan Tenaga
- Secara langsung mewakili pengagihan tenaga getaran
- Nilai kuasa dua menekankan frekuensi dominan
- Semulajadi untuk analisis berasaskan tenaga
Rangka Kerja Perangkaan
- JPA adalah asas kepada teori getaran rawak
- Membolehkan analisis kebarangkalian
- Menyokong ramalan hayat keletihan daripada pemuatan rawak
Bila Menggunakan JPA
Gunakan JPA Apabila:
- Menganalisis getaran atau bunyi rawak
- Membandingkan data dengan lebar jalur analisis yang berbeza
- Mengikuti spesifikasi ujian dalam format JPA
- Mencirikan proses jalur lebar
- Analisis berasaskan tenaga diperlukan
Gunakan Spektrum Amplitud Apabila:
- Diagnostik jentera rutin
- Mengenal pasti frekuensi kerosakan diskret
- Komponen khusus yang menjadi trend
- Nilai amplitud secara langsung bermakna
Ketumpatan Spektrum Kuasa ialah konsep asas dalam analisis getaran rawak dan menyediakan pencirian spektrum bebas lebar jalur. Walaupun kurang biasa digunakan daripada spektrum amplitud untuk diagnostik jentera rutin, JPA adalah penting untuk aplikasi getaran rawak, analisis hingar, dan sebarang situasi yang memerlukan perbandingan spektrum yang diukur dengan parameter analisis yang berbeza atau daripada instrumen yang berbeza.
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 