Forstå spektralanalyse

1. Definisjon: Hva er spektralanalyse?

Spektralanalyse er prosessen med å ta et komplekst signal, for eksempel et tidsbølgeform fra en vibrasjonssensor, og dekomponerer den til dens individuelle frekvenskomponenter. Hovedmålet med spektralanalyse er å transformere signalet fra tidsdomenet (synsamplitude vs. tid) til frekvensdomenet (synsamplitude vs. frekvens).

Resultatet av denne prosessen er en spektrum (flertall: spektre), som er en graf som viser vibrasjonsamplituden ved hver spesifikke frekvens. Spektralanalyse er den mest grunnleggende og kraftige teknikken i vibrasjonsdiagnostikk, ettersom det lar en analytiker identifisere de unike frekvenssignaturene knyttet til forskjellige maskinfeil.

2. Rollen til Rask Fourier-transformasjon (FFT)

Moderne spektralanalyse er muliggjort av en svært effektiv algoritme kalt Rask Fourier-transformasjon (FFT)FFT er en matematisk prosedyre som er programmert inn i alle digitale enheter. vibrasjonsanalysatorDen tar de digitaliserte tidsbølgeformdataene som input og produserer frekvensspekteret som output.

FFT-en tillater at et komplekst og tilsynelatende kaotisk signal, som er svært vanskelig å tolke i tidsdomenet, kan sees på som en klar serie av distinkte frekvenstopper i frekvensdomenet.

3. Spektrumets diagnostiske kraft

Grunnen til at spektralanalyse er så effektiv, er at ulike mekaniske og elektriske problemer i roterende maskiner genererer vibrasjoner ved forutsigbare, karakteristiske frekvenser. Ved å undersøke spekteret kan en analytiker diagnostisere rotårsaken til et problem ved å matche frekvensene til toppene med et kjent feilmønster.

Vanlige eksempler inkluderer:

• En stor topp på 1 ganger løpehastighet indikerer ofte ubalanse.
• En stor topp ved 2 ganger løpehastigheten er et klassisk tegn på feiljustering.
• En serie topper ved ikke-heltallsmultipler av løpehastighet kan peke på lagerfeil.
• En topp med høy amplitude ved Gear Mesh Frequency (GMF) med sidebånd indikerer defekter i girkassen.
• En topp på 2 ganger den elektriske nettfrekvensen kan indikere et problem med motorstatoren.

4. Viktige parametere i spektralanalyse

For å skaffe et nyttig spektrum, må en analytiker definere flere nøkkelparametere:

• Fmax (Maksimal frekvens): Dette er den høyeste frekvensen som vil bli inkludert i spekteret. Den må settes høyt nok til å fange opp frekvensene til de mistenkte feilene (f.eks. høye frekvenser for girproblemer).
• Oppløsning (oppløsningslinjer): Dette bestemmer detaljnivået i spekteret. Et høyere antall linjer gir bedre frekvensoppløsning, noe som betyr at analysatoren kan skille mellom to frekvenstopper som er svært nær hverandre. Dette er avgjørende for å identifisere sidebånd i girkasseanalyse.
• Gjennomsnitt: For å få et rent og stabilt spektrum tar analysatoren flere «øyeblikksbilder» av dataene og beregner gjennomsnittet av dem. Dette fjerner tilfeldig støy og gir en mer nøyaktig representasjon av den sanne vibrasjonen i stabil tilstand.
• Vindusbygging: En matematisk funksjon (som et Hanning-vindu) brukes på dataene for å forhindre en behandlingsfeil som kalles spektral lekkasje, som kan forvrenge amplitudene og formene til frekvenstoppene.

I bunn og grunn er spektralanalyse kjernen i moderne vibrasjonsdiagnostikk, og gir et klart «røntgenbilde» av kreftene og bevegelsene som skjer inne i en maskin.

← Tilbake til hovedindeksen