Memahami Windowing dalam Analisis FFT

Peranti

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,347.12 Harga asal ialah: $2,347.12.$1,901.46Harga semasa ialah: $1,901.46.

bahagian

Vibration sensor

$106.96 Harga asal ialah: $106.96.$71.30Harga semasa ialah: $71.30.

bahagian

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$147.36 Harga asal ialah: $147.36.$83.19Harga semasa ialah: $83.19.

Peranti

Balanset-4

$8,084.78

bahagian

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.67

bahagian

Reflective tape

$11.88

Peranti

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,061.90 Harga asal ialah: $2,061.90.$1,663.78Harga semasa ialah: $1,663.78.

Takrif: Apakah Fungsi Tetingkap?

A fungsi windowing, atau "tetingkap," ialah fungsi matematik yang digunakan pada blok data bentuk gelombang masa sebelum ia diproses oleh algoritma Fast Fourier Transform (FFT). Bentuk tetingkap direka bentuk untuk mengecilkan amplitud isyarat dengan lancar kepada sifar pada permulaan dan penghujung blok masa. Proses ini ialah langkah pemprosesan isyarat penting yang meminimumkan jenis ralat tertentu yang dikenali sebagai kebocoran spektrum, dengan itu meningkatkan ketepatan spektrum frekuensi yang terhasil.

Masalahnya: Kebocoran Spektrum

Algoritma FFT mempunyai andaian yang wujud: ia mengandaikan bahawa blok terhingga data masa yang dianalisisnya ialah satu kitaran berulang dengan sempurna bagi isyarat berkala. Pada hakikatnya, ini hampir tidak pernah berlaku. Apabila pemerolehan data bermula dan berhenti, ia mewujudkan ketakselanjaran tiruan yang tajam pada sempadan blok masa kerana penghujung isyarat tidak sepadan dengan sempurna dengan permulaan.

FFT mentafsirkan "lompatan" tajam ini sebagai komponen frekuensi tinggi yang sebenarnya tidak wujud dalam isyarat sebenar. Ini menyebabkan tenaga daripada satu puncak frekuensi sebenar "bocor" keluar ke dalam tong frekuensi bersebelahan dalam spektrum. Kesan kebocoran spektrum adalah:

• Ketepatan Amplitud Dikurangkan: Amplitud puncak yang diukur akan lebih rendah daripada nilai sebenar kerana tenaganya telah tersebar.
• Puncak yang Diluaskan: Puncak akan kelihatan lebih luas dan kurang jelas daripada yang sepatutnya.
• Kehilangan Resolusi: Kebocoran boleh menaikkan lantai hingar di sekitar puncak yang besar, menjadikannya mustahil untuk melihat puncak frekuensi yang lebih kecil dan berdekatan.

Penyelesaian: Memohon Tetingkap

Fungsi windowing menyelesaikan masalah ini dengan lancar memaksa isyarat menjadi berkala dalam blok masa. Dengan mendarab bentuk gelombang masa mentah dengan fungsi tetingkap, amplitud pada awal dan akhir blok ditiruskan kepada sifar. Ini menghapuskan ketakselanjaran yang tajam, dengan berkesan "menipu" FFT untuk melihat isyarat yang lancar dan berterusan.

Hasilnya adalah spektrum yang lebih bersih dengan:

• Ketepatan amplitud yang dipertingkatkan dengan ketara.
• Puncak frekuensi yang lebih tajam dan lebih jelas.
• Lantai bunyi yang lebih rendah, membolehkan isyarat kecil dilihat bersebelahan dengan isyarat besar.

Jenis Biasa Windows

Terdapat banyak fungsi tetingkap yang berbeza, masing-masing mempunyai ciri yang sedikit berbeza. Untuk analisis getaran jentera tujuan umum, satu tetingkap digunakan hampir secara universal:

Tetingkap Hanning

The tingkap Hanning memberikan kompromi yang sangat baik antara resolusi frekuensi dan ketepatan amplitud, dan ia adalah tetingkap yang disyorkan dan lalai untuk hampir semua ukuran getaran jentera standard. Melainkan anda mempunyai sebab yang sangat khusus untuk melakukan sebaliknya, tetingkap Hanning hendaklah sentiasa digunakan.

Windows lain

• Tingkap Segi Empat (atau Seragam/Tiada): Ini bersamaan dengan tidak menggunakan tetingkap. Ia mempunyai resolusi frekuensi terbaik tetapi kebocoran spektrum yang paling teruk. Ia hanya sesuai apabila isyarat diketahui berkala sempurna dalam blok masa atau untuk menganalisis peristiwa sementara yang sangat tajam.

– Tingkap Atas Rata: Tetingkap ini menyediakan ukuran amplitud yang paling tepat, tetapi ia mempunyai resolusi frekuensi yang sangat lemah (puncak yang sangat lebar). Ia digunakan untuk tujuan penentukuran atau apabila amplitud tepat puncak adalah lebih penting daripada frekuensi tepatnya.

– Tetingkap Hamming: Sangat serupa dengan tetingkap Hanning, dengan pertukaran kecil.

Bila Menggunakan Tetingkap

Peraturan mudah untuk pemantauan keadaan jentera ialah: sentiasa gunakan tetingkap Hanning untuk analisis spektrum am. Melumpuhkan tetingkap akan membawa kepada data yang tidak tepat dan berkemungkinan mengelirukan. Penganalisis getaran moden menggunakan tetingkap Hanning secara lalai kerana ia penting untuk menghasilkan spektrum frekuensi yang boleh dipercayai dan tepat.

← Kembali ke Indeks Utama