Zrozumienie uśredniania synchronicznego

Urządzenia

Przenośna wyważarka i analizator drgań Balanset-1A

Części

Czujnik optyczny (tachometr laserowy)

Kompletny zestaw do diagnostyki i wyważania drgań firmy Vibromera, w tym cztery czujniki drgań z kablami, moduł interfejsu sygnału, tachometr laserowy ze stojakiem magnetycznym, waga cyfrowa, kabel USB i futerał transportowy. System jest przeznaczony do wyważania wirnika polowego i monitorowania stanu urządzeń przemysłowych.

Urządzenia

Stojak magnetyczny Insize-60-kgf

Części

Balanser dynamiczny "Balanset-1A" OEM

Definicja: Czym jest uśrednianie synchroniczne?

Uśrednianie synchroniczne (nazywane również uśrednianiem w dziedzinie czasu lub uśrednianiem sygnału) jest techniką przetwarzania sygnału w analiza drgań który wzmacnia okresowe, synchroniczne z prędkością wibracja składowych, jednocześnie tłumiąc szum losowy i drgania asynchroniczne. Metoda ta działa poprzez wielokrotne próbkowanie drgań podczas wielu obrotów wału (wyzwalane sygnałem tachometru raz na obrót), a następnie uśrednianie odpowiadających sobie punktów w każdym obrocie. Składowe okresowe, które powtarzają się identycznie przy każdym obrocie, wzmacniają się poprzez uśrednianie, podczas gdy szum losowy i składowe niesynchroniczne znoszą się, znacząco poprawiając stosunek sygnału do szumu.

Uśrednianie synchroniczne jest szczególnie przydatne w diagnozowaniu problemów z przekładniami (izolowanie indywidualnych charakterystyk zazębienia przekładni) i może ujawnić subtelne wzorce okresowe ukryte w szumie, które byłyby niewidoczne w standardowych przebiegi czasowe lub Widma FFT.

Jak działa uśrednianie synchroniczne

Proces

Sygnał wyzwalający: Impuls jednorazowy na obrót z tachometr lub klawisz definiuje początek każdej rewolucji
Segmentacja danych: Sygnał wibracyjny podzielony na segmenty o równej długości, jeden na obrót
Wyrównanie: Wszystkie segmenty wyrównane do impulsu wyzwalającego (ten sam punkt początkowy)
Uśrednianie punkt po punkcie: Odpowiednie punkty w każdym segmencie uśrednione razem
Wynik: Pojedyncza uśredniona fala reprezentująca jeden obrót
Redukcja hałasu: Losowe składniki znoszą się, okresowe składniki wzmacniają

Podstawy matematyczne

Sygnały okresowe sumują się spójnie (dodają się w fazie)
Losowy szum sumuje się niespójnie (znosi się statystycznie)
Poprawa stosunku sygnału do szumu ∝ √N, gdzie N = liczba średnich
Przykład: 100 średnich poprawia SNR o 10× (20 dB)

Aplikacje

1. Diagnostyka skrzyni biegów

Najbardziej powszechne i najpotężniejsze zastosowanie:

Izolacja siatki zębatej

Średnia synchronicznie z interesującym Cię biegiem
Ulepsza wzór siatki tego koła zębatego
Tłumi inne koła zębate i łożyska
Ujawnia indywidualne wady zębów

Analiza ząb po zębie

Uśredniony przebieg wyraźnie pokazuje zaangażowanie każdego zęba
Uszkodzony ząb objawia się odchyleniem od wzorca
Potrafi zidentyfikować, który konkretny ząb jest uszkodzony
Ocena istotności na podstawie wielkości odchylenia

2. Ulepszenie analizy łożysk

Średnia w okresie izolacji defektów zewnętrznego toru wyścigowego
Wzmacnia okresowe skutki uszkodzeń łożysk
Zmniejsza maskowanie przez inne źródła wibracji
Szczególnie przydatne w środowiskach o dużym natężeniu hałasu

3. Drgania skrętne

Zwiększenie składowych skrętnych synchronicznych z obrotem
Tłumienie drgań bocznych i hałasu
Ujawnij rezonanse skrętne i wzbudzenia

4. Równoważenie

Poprawić amplituda oraz faza dokładność pomiaru
Szczególnie w hałaśliwym otoczeniu
Bardziej niezawodny współczynnik wpływu determinacja

Zalety

Redukcja hałasu

Drastyczna poprawa stosunku sygnału do szumu
Możliwość wyodrębnienia sygnałów ukrytych 20-30 dB poniżej poziomu szumu
Umożliwia pomiary w trudnych warunkach

Izolowanie błędów

Oddziela sygnaturę jednego komponentu od innych
Przykład: odizolowanie zazębienia zębatego od zazębienia przekładni
Identyfikuje, który komponent jest wadliwy

Zwiększona rozdzielczość

Ujawnia subtelne wzory i defekty
Pokazuje szczegóły zamaskowane w surowym sygnale
Umożliwia wczesne wykrywanie usterek

Wymagania i ograniczenia

Wymagania

Obrotomierz: Niezawodny spust uruchamiany raz na obrót jest niezbędny
Stała prędkość: Prędkość musi być względnie stała (±1-2%)
Wystarczające średnie: Zwykle 50–200 obrotów dla dobrych rezultatów
Sygnał okresowy: Wzmacnia tylko prawdziwie okresowe składniki

Ograniczenia

Tłumi błędy niesynchroniczne: Zredukowano wady losowe i większość usterek łożysk
Zmiany prędkości: Zmiany prędkości podczas uśredniania wyników rozmycia
Czas potrzebny: Należy zbierać dane przez wiele obrotów
Nie w czasie rzeczywistym: Wymagane przetwarzanie końcowe

Porównanie z innymi technikami

Uśrednianie synchroniczne a uśrednianie liniowe

Synchroniczny: Średnie w dziedzinie czasu, synchroniczne z obrotem, wzmacniają okresowość
Liniowy: Uśrednia widma FFT, redukuje losowe wahania we wszystkich częstotliwościach
Przykłady zastosowań: Synchroniczne dla przekładni, liniowe dla ogólnego wygładzania widma

Uśrednianie synchroniczne a analiza obwiedni

Uśrednianie synchroniczne: Domena czasu, wzmacnia wzorce okresowe
Analiza koperty: Domena częstotliwości, wykrywa powtarzające się uderzenia
Uzupełniający: Można połączyć oba w celu przeprowadzenia kompleksowej analizy

Praktyczne wdrożenie

Organizować coś

Zainstaluj obrotomierz z wyraźnym impulsem na obrót
Ustaw liczbę średnich (typowo 50–200)
Zdefiniuj długość sygnału (1 obrót, 10 obrotów itd.)
Sprawdź stabilność prędkości

Zbieranie danych

Zbierz dane dotyczące drgań w okresie uśredniania
Urządzenie automatycznie segmentuje i uśrednia
Wyświetl uśredniony przebieg fali
Często obliczaj FFT uśrednionego sygnału (wzmocnione widmo)

Interpretacja

Zbadaj uśredniony przebieg fali pod kątem wzorców okresowych
Poszukaj odchyleń wskazujących na wady
Porównaj z dobrze znanymi podpisami
Określenie stopnia istotności wady na podstawie amplitudy odchylenia

Zaawansowane warianty

Uśrednianie biegów synchronicznych

Spust z interesującego Cię koła zębatego (nie wału)
Pokazuje wzór siatki dla danego konkretnego biegu
Wymaga enkodera lub tachometru wieloimpulsowego

Uśrednianie wielorzędowe

Uśredniaj wiele zamówień jednocześnie
Oddzielne komponenty 1×, 2×, 3×
Zapewnia kompleksową treść zamówienia

Sygnał różnicowy

Odejmij uśredniony sygnał od surowego sygnału
Pozostałości pokazują, co zostało usunięte (komponenty asynchroniczne)
Przydatne do identyfikacji uszkodzeń łożysk po demontażu zazębienia

Uśrednianie synchroniczne to zaawansowana technika przetwarzania sygnałów, która radykalnie poprawia widoczność okresowych, synchronicznych wzorców drgań, jednocześnie tłumiąc hałas i komponenty asynchroniczne. Opanowanie uśredniania synchronicznego umożliwia zaawansowaną diagnostykę przekładni, wczesne wykrywanie usterek w zakłóconym środowisku oraz izolację sygnatur konkretnych podzespołów w złożonych maszynach.

← Powrót do indeksu głównego

Czym jest uśrednianie synchroniczne? Wzmocnienie sygnału

Opublikowane przez admin w dniu październik 31, 2025 październik 31, 2025