Zrozumienie analizy widmowej

1. Definicja: Czym jest analiza widmowa?

Analiza widmowa jest procesem polegającym na odbieraniu złożonego sygnału, takiego jak przebieg czasowy z czujnika drgań i rozłożenie go na poszczególne składowe częstotliwościowe. Głównym celem analizy widmowej jest transformacja sygnału z dziedziny czasu (amplituda w funkcji czasu) do dziedziny częstotliwości (amplituda w funkcji częstotliwości).

Wynikiem tego procesu jest widmo (liczba mnoga: widma), czyli wykres pokazujący amplitudę drgań dla każdej określonej częstotliwości. Analiza widmowa jest najbardziej podstawową i najskuteczniejszą techniką w diagnostyka wibracji, ponieważ pozwala analitykowi zidentyfikować unikalne sygnatury częstotliwości związane z różnymi usterkami maszyn.

2. Rola Szybka transformata Fouriera (FFT)

Nowoczesna analiza widmowa jest możliwa dzięki wysoce wydajnemu algorytmowi zwanemu Szybka transformata Fouriera (FFT). FFT to procedura matematyczna, która jest zaprogramowana w każdym aparacie cyfrowym. analizator drgań. Jako wejście przyjmuje zdigitalizowane dane przebiegu czasowego, a na wyjściu generuje widmo częstotliwości.

Dzięki FFT złożony i pozornie chaotyczny sygnał, który jest bardzo trudny do zinterpretowania w dziedzinie czasu, można postrzegać jako wyraźną serię odrębnych szczytów częstotliwości w dziedzinie częstotliwości.

3. Moc diagnostyczna widma

Analiza widmowa jest tak skuteczna, ponieważ różne problemy mechaniczne i elektryczne w maszynach wirujących generują drgania o przewidywalnych, charakterystycznych częstotliwościach. Analizując widmo, analityk może zdiagnozować przyczynę problemu, dopasowując częstotliwości szczytów do znanego wzorca awarii.

Typowe przykłady obejmują:

• Duży szczyt przy 1X prędkość biegu często wskazuje brak równowagi.
• Duży szczyt przy prędkości dwukrotnie większej od prędkości biegu jest klasycznym znakiem niewspółosiowość.
• Seria szczytów o wielokrotnościach niecałkowitych prędkości biegu może wskazywać na wady łożysk.
• Wysoka amplituda szczytowa przy częstotliwości zazębienia zębatego (GMF) z wstęgi boczne wskazuje wady przekładni.
• Wartość szczytowa dwukrotnie przekraczająca częstotliwość linii elektrycznej może wskazywać na problem ze stojanem silnika.

4. Kluczowe parametry analizy widmowej

Aby uzyskać użyteczne widmo, analityk musi zdefiniować kilka kluczowych parametrów:

• Fmax (maksymalna częstotliwość): Jest to najwyższa częstotliwość, która zostanie uwzględniona w widmie. Musi być ustawiona wystarczająco wysoko, aby uchwycić częstotliwości podejrzewanych usterek (np. wysokie częstotliwości w przypadku problemów z przekładnią).
• Rozdzielczość (linie rozdzielczości): Określa to poziom szczegółowości widma. Większa liczba linii zapewnia lepszą rozdzielczość częstotliwościową, co oznacza, że analizator może rozróżnić dwa bardzo blisko siebie położone szczyty częstotliwości. Ma to kluczowe znaczenie dla identyfikacji pasm bocznych w analizie przekładni.
• Uśrednianie: Aby uzyskać czyste, stabilne widmo, analizator wykonuje wiele „migawek” danych i uśrednia je. Pozwala to wyeliminować szum losowy i zapewnia dokładniejszy obraz rzeczywistych, ustalonych drgań.
• Okienkowanie: Aby zapobiec błędowi przetwarzania zwanemu „błędem”, do danych stosuje się funkcję matematyczną (taką jak okno Hanninga). wyciek widmowy, co może zniekształcać amplitudy i kształty szczytów częstotliwości.

W istocie analiza widmowa stanowi podstawę nowoczesnej diagnostyki drgań, zapewniając przejrzysty obraz „rentgenowski” sił i ruchów zachodzących wewnątrz maszyny.

← Powrót do indeksu głównego