Forstå demodulering (konvoluttanalyse)

Definisjon: Hva er demodulering?

I sammenheng med vibrasjonsanalyse, demodulering er en kraftig signalbehandlingsteknikk som brukes til å oppdage repeterende, lavfrekvente støt som er «skjult» i en maskins høyfrekvente vibrasjonssignal. Det er kjerneprosessen bak det mer kjente begrepet, KonvoluttanalyseDe to begrepene brukes ofte om hverandre.

Teknikken fungerer ved å isolere et høyfrekvent vibrasjonsbånd, som fungerer som et «bærersignal», og deretter trekke ut «konvolutten» til signalet. Denne konvolutten avslører de underliggende lavfrekvente mønstrene av gjentatte støt, for eksempel de som genereres av mikroskopiske feil i lagre eller gir.

Demoduleringsprosessen

Demodulering innebærer en tretrinnsprosess:

1. Båndpassfiltrering: Først sendes det rå vibrasjonssignalet gjennom et høyfrekvent båndpassfilter. Dette fjerner de sterke, lavfrekvente vibrasjonene (som ubalanse og feiljustering) og fokuserer kun på et høyfrekvent område der spenningsbølgene fra lager- eller girstøt eksiterer strukturelle resonanser.
2. Rettelse: Det filtrerte høyfrekvente signalet blir deretter rettet. Denne prosessen snur den negative delen av bølgeformen til positiv, og skaper i hovedsak et signal som representerer den absolutte amplituden.
3. Lavpassfiltrering (omsluttende): Til slutt sendes dette likerettede signalet gjennom et lavpassfilter. Dette jevner ut det høyfrekvente resonante "bærersignalet", og etterlater bare den lavfrekvente "konvolutten" som følger toppene i det likerettede signalet. Dette resulterende konvoluttsignalet representerer direkte repetisjonsfrekvensen til de underliggende støtene.

Deretter utføres en FFT på dette endelige envelope-signalet. Det resulterende spekteret, kalt envelope-spekteret eller demodulert spekter, viser tydelige topper ved de nøyaktige feilfrekvensene til lager- eller girkomponentene.

Hvorfor er demodulering så effektiv?

Demodulering er en av de viktigste teknikkene for tidlig feildeteksjon på grunn av hvordan den håndterer støtsignaler.

• Tidlig advarsel: Når et lite skrapeslag på en lagerbane blir truffet av et rulleelement, produserer det et lite støt med lav energi. Dette støtet forårsaker et veldig kort, høyfrekvent vibrasjonsutbrudd når maskinstrukturen «ringer» ved sine naturlige frekvenser.
• Å skille signalet fra støyen: I et normalt FFT-spektrum blir den lille mengden energi fra disse tidligfase-kollisjonene fullstendig begravd av den massive energien fra lavfrekvente vibrasjoner som ubalanse.
• Fokuser på repetisjonsfrekvensen: Demodulering ignorerer de kraftige lavfrekvente signalene. Den fokuserer på den høyfrekvente «ringingen» og, viktigst av alt, *repetisjonsfrekvensen* til denne ringingen. Det er denne repetisjonsfrekvensen som direkte korresponderer med lager- eller girfeilfrekvensene (f.eks. BPFO, BPFI, BSF, GMF).

Bruksområder

De primære bruksområdene for demodulering er:

• Analyse av rullelager: Det er den definitive metoden for å oppdage og diagnostisere feil i kule- og rullelagre, og gir ofte en advarsel måneder før feilen blir kritisk.
• Analyse av girkasse: Den er svært effektiv til å oppdage problemer som sprukne eller ødelagte girtenner, som genererer et tydelig støtsignal ved 1 ganger girets rotasjonshastighet i det demodulerte spekteret.
• Andre hendelser som påvirker: Den kan også brukes til å oppdage andre repeterende støtfenomener, for eksempel åpning og lukking av dampfeller eller problemer med frem- og tilbakegående ventiltidspunkter i motoren.

← Tilbake til hovedindeksen