Czym jest integracja wibracji? Konwersja sygnałów • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników Czym jest integracja wibracji? Konwersja sygnałów • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników

Czym jest integracja wibracji? Konwersja sygnału

Opublikowane przez admin w dniu

Zrozumienie integracji w analizie drgań

Definicja: Czym jest integracja?

Integracja W wibracja Analiza to proces matematyczny polegający na przeliczaniu pomiarów drgań z jednego parametru na inny poprzez całkowanie w dziedzinie czasu lub dzielenie przez częstotliwość w dziedzinie częstotliwości. Najczęściej całkowanie polega na przeliczaniu przyśpieszenie (mierzone przez akcelerometry) Do prędkość, lub prędkość do przemieszczenie. Ponieważ przyspieszenie, prędkość i przemieszczenie są powiązane poprzez rachunek różniczkowy i całkowy (prędkość = ∫przyspieszenie dt; przemieszczenie = ∫prędkość dt), całkowanie pozwala wyrazić drgania w najbardziej odpowiednim parametrze dla danego zastosowania i zakresu częstotliwości.

Integracja jest niezbędna, ponieważ różne parametry drgań są optymalne dla różnych celów: przyspieszenie do analizy wysokoczęstotliwościowej (uszkodzenia łożysk), prędkość do analizy ogólnego stanu maszyn (normy ISO) i przemieszczenie do oceny urządzeń wolnoobrotowych i luzu.

Relacje matematyczne

Integracja w dziedzinie czasu

  • Prędkość z przyspieszenia: v(t) = ∫ a(t) dt
  • Przemieszczenie wynikające z prędkości: d(t) = ∫ v(t) dt
  • Przemieszczenie wynikające z przyspieszenia: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (podwójna całka)

Integracja domeny częstotliwości

Prostsze w dziedzinie częstotliwości:

  • Prędkość z przyspieszenia: V(f) = A(f) / (2πf)
  • Przemieszczenie wynikające z prędkości: D(f) = V(f) / (2πf)
  • Wynik: Dzielenie według częstotliwości, czyli wzmacnianie niskich częstotliwości i redukowanie wysokich częstotliwości

Dlaczego integracja jest potrzebna

Ograniczenia czujnika

  • Akcelerometry to najbardziej wszechstronne i powszechnie stosowane czujniki
  • Ale przyspieszenie nie zawsze jest najlepszym parametrem do analizy
  • Integracja umożliwia wykorzystanie akcelerometru dla wszystkich typów parametrów
  • Bardziej ekonomiczny niż wiele typów czujników

Wybór parametrów według częstotliwości

  • Wysoka częstotliwość (>1000 Hz): Najlepsze przyspieszenie (wady łożysk)
  • Średnia częstotliwość (10-1000 Hz): Najlepsza prędkość (maszyny ogólne, normy ISO)
  • Niska częstotliwość (< 10 Hz): Najlepsza przemieszczalność (sprzęt wolnobieżny, prześwity)
  • Integracja: Umożliwia wykorzystanie optymalnego parametru dla każdego zakresu częstotliwości

Wymagania standardowe

  • Norma ISO 20816 określa prędkość średniokwadratową
  • W przypadku pomiaru przyspieszenia należy dokonać całkowania z prędkością
  • Pomiary sondą zbliżeniową w przemieszczeniu muszą być konwertowane w celu porównania prędkości

Wyzwania integracyjne

Dryft niskiej częstotliwości

Główny problem integracji:

  • Jakiekolwiek przesunięcie DC lub składowa o bardzo niskiej częstotliwości
  • Całkowanie wzmacnia niskie częstotliwości (dzielenie przez małe liczby)
  • Tworzy ogromne błędy niskiej częstotliwości
  • Sygnał “odbiega” od skali
  • Rozwiązanie: Filtr górnoprzepustowy przed całkowaniem (zwykle odcięcie 2–10 Hz)

Wzmocnienie szumu

  • Całkowanie to operacja 1/f (wzmacnia niskie częstotliwości)
  • Szum o niskiej częstotliwości wzmacniany bardziej niż sygnał
  • Może pogorszyć stosunek sygnału do szumu
  • Rozwiązanie: Filtruj szum przed integracją

Błędy w związkach podwójnej integracji

  • Przyspieszenie do przemieszczenia wymaga podwójnej całkowania
  • Błędy się mnożą
  • Bardzo wrażliwy na przesunięcie DC i szumy o niskiej częstotliwości
  • Niezbędny jest agresywny filtr górnoprzepustowy (typowo 10-20 Hz)

Właściwa procedura integracji

Pojedyncza integracja (przyspieszenie do prędkości)

  1. Nabycie sygnału: Zbierz dane dotyczące przyspieszenia z odpowiednią częstotliwością próbkowania
  2. Usuwanie DC: Usuń wszelkie przesunięcia DC
  3. Filtr górnoprzepustowy: Zastosuj HPF o częstotliwości 2–10 Hz, aby usunąć dryft
  4. Zintegrować: Wykonaj całkowanie (podzielenie przez 2πf w dziedzinie częstotliwości)
  5. Zweryfikować: Sprawdź wynik pod kątem rozsądnych wartości i braku dryftu

Podwójna integracja (przyspieszenie do przemieszczenia)

  1. Agresywny HPF: Próg 10-20 Hz (wyższy niż pojedyncza integracja)
  2. Pierwsza integracja: Przyspieszenie → prędkość
  3. Zweryfikuj poziom średniozaawansowany: Sprawdź wynik prędkości
  4. Druga integracja: Prędkość → przemieszczenie
  5. Weryfikacja końcowa: Potwierdź, że przemieszczenie jest uzasadnione

Dziedzina częstotliwości kontra dziedzina czasu

Integracja w dziedzinie częstotliwości (preferowane)

  • Metoda: FFT → dzielenie przez 2πf → odwrotna FFT
  • Zalety: Prostota, brak błędów kumulacyjnych, łatwe stosowanie filtrowania
  • Realizacja: Standard w nowoczesnych analizatorach
  • Wynik: Czysta, dokładna integracja

Integracja w dziedzinie czasu

  • Metoda: Całkowanie numeryczne (reguła trapezów, reguła Simpsona)
  • Wyzwania: Błędy kumulacyjne, dryft, bardziej złożone filtrowanie
  • Używać: Kiedy dziedzina częstotliwości nie jest praktyczna

Zastosowania praktyczne

Zgodność ze standardami

  • Konwersja pomiarów akcelerometru na prędkość w celu porównania z normą ISO 20816
  • Konwersja przemieszczenia sondy zbliżeniowej na prędkość
  • Zapewnia spójne porównanie różnych typów czujników

Maszyny wolnoobrotowe

  • Przy niskich prędkościach (< 500 obr./min), przyspieszenie i prędkość stają się małe
  • Przemieszczanie ma większe znaczenie
  • Zintegruj przyspieszenie z przemieszczeniem w celu analizy

Analiza wieloparametrowa

  • Wyświetl te same drgania jako przyspieszenie, prędkość i przemieszczenie
  • Każdy parametr podkreśla inne zakresy częstotliwości
  • Kompleksowe zrozumienie charakterystyki drgań

Typowe błędy

Integracja bez filtrowania

  • Wyniki w dryfcie i błędach
  • Nieużyteczne wartości przemieszczenia
  • Zawsze stosuj filtr górnoprzepustowy przed całkowaniem

Nieprawidłowa częstotliwość odcięcia

  • Zbyt nisko: problemy z dryfem
  • Zbyt wysokie: usunięto prawidłowe niskie częstotliwości
  • Należy znaleźć równowagę pomiędzy zapobieganiem dryfowi a zachowaniem sygnału

Porównywanie parametrów mieszanych

  • Nie porównuj bezpośrednio przyspieszenia do prędkości
  • Przed porównaniem przekonwertuj na ten sam parametr
  • Zawartość częstotliwości wpływa na to, który parametr wykazuje wyższe wartości

Całkowanie to podstawowa operacja przetwarzania sygnałów w analizie drgań, która umożliwia konwersję między pomiarami przyspieszenia, prędkości i przemieszczenia. Prawidłowa technika całkowania – w tym odpowiednie filtrowanie górnoprzepustowe zapobiegające dryftowi oraz zrozumienie implementacji w dziedzinie częstotliwości – jest niezbędna do dokładnej konwersji parametrów drgań, zgodności z normami oraz kompleksowej, wieloparametrowej analizy stanu maszyn.

← Powrót do indeksu głównego

Kategorie:
WhatsApp