Spectrale analyse begrijpen

1. Definitie: Wat is spectrale analyse?

Spectrale analyse is het proces van het ontvangen van een complex signaal, zoals een tijdgolfvorm van een trillingssensor en deze te ontbinden in de afzonderlijke frequentiecomponenten. Het primaire doel van spectrale analyse is om het signaal te transformeren van het tijdsdomein (kijkamplitude versus tijd) naar het frequentiedomein (kijkamplitude versus frequentie).

De output van dit proces is een spectrum (meervoud: spectra), een grafiek die de amplitude van de trillingen bij elke specifieke frequentie weergeeft. Spectraalanalyse is de meest fundamentele en krachtige techniek in trillingsdiagnostiek, omdat het een analist in staat stelt de unieke frequentiekenmerken te identificeren die met verschillende machinefouten gepaard gaan.

2. De rol van de Snelle Fouriertransformatie (FFT)

Moderne spectrale analyse wordt mogelijk gemaakt door een zeer efficiënt algoritme genaamd de Snelle Fouriertransformatie (FFT)De FFT is een wiskundige procedure die in elk digitaal apparaat is geprogrammeerd. trillingsanalysatorHet neemt de gedigitaliseerde tijdgolfvormgegevens als invoer en produceert het frequentiespectrum als uitvoer.

Met de FFT kan een complex en ogenschijnlijk chaotisch signaal, dat in het tijdsdomein zeer moeilijk te interpreteren is, worden beschouwd als een duidelijke reeks van afzonderlijke frequentiepieken in het frequentiedomein.

3. De diagnostische kracht van het spectrum

Spectraalanalyse is zo effectief omdat verschillende mechanische en elektrische problemen in roterende machines trillingen genereren met voorspelbare, karakteristieke frequenties. Door het spectrum te onderzoeken, kan een analist de oorzaak van een probleem vaststellen door de frequenties van de pieken te vergelijken met een bekend storingspatroon.

Enkele veelvoorkomende voorbeelden zijn:

• Een grote piek op 1X de loopsnelheid geeft vaak aan onevenwicht.
• Een grote piek op 2x de loopsnelheid is een klassiek teken van verkeerde uitlijning.
• Een reeks pieken bij niet-gehele veelvouden van de loopsnelheid kan wijzen op lagerdefecten.
• Een piek met hoge amplitude bij de Gear Mesh Frequency (GMF) met zijbanden geeft aan tandwieldefecten.
• Een piek op 2x de netfrequentie kan duiden op een probleem met de stator van de motor.

4. Belangrijkste parameters in spectrale analyse

Om een bruikbaar spectrum te verkrijgen, moet een analist een aantal belangrijke parameters definiëren:

• Fmax (maximale frequentie): Dit is de hoogste frequentie die in het spectrum wordt opgenomen. Deze moet hoog genoeg worden ingesteld om de frequenties van de vermoedelijke storingen te registreren (bijvoorbeeld hoge frequenties voor problemen met de apparatuur).
• Resolutie (resolutielijnen): Dit bepaalt het detailniveau van het spectrum. Een hoger aantal lijnen zorgt voor een betere frequentieresolutie, waardoor de analyzer onderscheid kan maken tussen twee frequentiepieken die zeer dicht bij elkaar liggen. Dit is cruciaal voor het identificeren van zijbanden bij de analyse van versnellingsbakken.
• Gemiddelde: Om een zuiver en stabiel spectrum te verkrijgen, maakt de analysator meerdere momentopnames van de data en berekent deze gemiddeld. Dit verwijdert willekeurige ruis en zorgt voor een nauwkeurigere weergave van de werkelijke, stabiele trillingen.
• Vensteren: Er wordt een wiskundige functie (zoals een Hanning-venster) op de gegevens toegepast om een verwerkingsfout te voorkomen die 'verwerken' wordt genoemd. spectrale lekkage, wat de amplitudes en vormen van de frequentiepieken kan vervormen.

Spectraalanalyse vormt in essentie de kern van moderne trillingsdiagnostiek en biedt een duidelijk ‘röntgen’-beeld van de krachten en bewegingen die zich in een machine afspelen.

← Terug naar hoofdindex