O que é integração em vibração? Conversão de sinal • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é integração em vibração? Conversão de sinal • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é integração em vibração? Conversão de sinal

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Entendendo a integração na análise de vibrações

Definição: O que é integração?

Integração em vibração A análise é o processo matemático de converter medições de vibração de um parâmetro para outro, realizando integração no domínio do tempo ou dividindo pela frequência no domínio da frequência. Mais comumente, a integração converte... aceleração (medido por acelerómetros) para velocidade, ou velocidade para deslocamento. Como a aceleração, a velocidade e o deslocamento estão relacionados por meio do cálculo (velocidade = ∫aceleração dt; deslocamento = ∫velocidade dt), a integração permite expressar a vibração no parâmetro mais apropriado para a aplicação e faixa de frequência.

A integração é essencial porque diferentes parâmetros de vibração são ideais para diferentes finalidades: aceleração para análise de alta frequência (defeitos em rolamentos), velocidade para condições gerais de máquinas (normas ISO) e deslocamento para equipamentos de baixa velocidade e avaliação de folgas.

Relações Matemáticas

Integração no domínio do tempo

  • Velocidade a partir da aceleração: v(t) = ∫ a(t) dt
  • Deslocamento a partir da velocidade: d(t) = ∫ v(t) dt
  • Deslocamento devido à aceleração: d(t) = ∫∫ a(t) dt dt (integração dupla)

Integração no domínio da frequência

Mais simples no domínio da frequência:

  • Velocidade a partir da aceleração: V(f) = A(f) / (2πf)
  • Deslocamento a partir da velocidade: D(f) = V(f) / (2πf)
  • Resultado: Dividindo pela frequência, as frequências baixas são amplificadas e as frequências altas são reduzidas.

Por que a integração é necessária

Limitações do sensor

  • Os acelerômetros são os sensores mais versáteis e comuns.
  • Mas a aceleração nem sempre é o melhor parâmetro para análise.
  • A integração permite o uso do acelerômetro para todos os tipos de parâmetros.
  • Mais econômico do que vários tipos de sensores.

Seleção de parâmetros por frequência

  • Alta frequência (>1000 Hz): Melhor aceleração (defeitos no rolamento)
  • Frequência média (10-1000 Hz): Melhor velocidade (máquinas em geral, normas ISO)
  • Baixa frequência (< 10 Hz): Melhor deslocamento (equipamento de baixa velocidade, folgas)
  • Integração: Permite usar o parâmetro ideal para cada faixa de frequência.

Requisitos Padrão

  • A norma ISO 20816 especifica a velocidade RMS.
  • Ao medir a aceleração, é necessário integrar para obter a velocidade.
  • As medições de deslocamento feitas com sonda de proximidade devem ser convertidas para comparação de velocidade.

Desafios de integração

Deriva de baixa frequência

O principal problema de integração:

  • Qualquer componente de deslocamento CC ou de frequência muito baixa
  • A integração amplifica as frequências baixas (dividindo por números pequenos).
  • Gera erros de baixa frequência de grande magnitude
  • O sinal "desvia" da escala.
  • Solução: Filtro passa-alta antes da integração (normalmente com frequência de corte entre 2 e 10 Hz)

Amplificação de ruído

  • A integração é uma operação 1/f (amplifica as baixas frequências).
  • Ruído de baixa frequência amplificado mais do que o sinal
  • Pode degradar a relação sinal-ruído.
  • Solução: Filtrar ruído antes da integração

Erros em compostos de dupla integração

  • A aceleração para o deslocamento requer dupla integração.
  • Os erros se multiplicam
  • Muito sensível ao offset CC e ao ruído de baixa frequência.
  • Filtragem passa-alta agressiva essencial (típica de 10 a 20 Hz)

Procedimento de integração adequado

Integração simples (aceleração para velocidade)

  1. Adquirir sinal: Colete dados de aceleração com taxa de amostragem adequada.
  2. Remoção de CC: Remova qualquer deslocamento CC
  3. Filtro passa-alta: Aplique um filtro passa-alta (HPF) de 2 a 10 Hz para remover a deriva.
  4. Integrar: Realizar integração (dividir por 2πf no domínio da frequência)
  5. Verificar: Verifique se os resultados apresentam valores razoáveis e nenhuma deriva.

Integração dupla (aceleração para deslocamento)

  1. HPF agressivo: Frequência de corte de 10-20 Hz (superior à integração simples)
  2. Primeira integração: Aceleração → velocidade
  3. Verificar nível intermediário: Verifique o resultado da velocidade
  4. Segunda integração: Velocidade → deslocamento
  5. Verificação final: Confirme se o deslocamento é razoável.

Domínio da frequência versus domínio do tempo

Integração no domínio da frequência (preferencial)

  • Método: FFT → dividir por 2πf → FFT inversa
  • Vantagens: Simples, sem erros cumulativos, filtragem fácil de aplicar.
  • Implementação: Padrão em analisadores modernos
  • Resultado: Integração limpa e precisa

Integração no domínio do tempo

  • Método: Integração numérica (regra trapezoidal, regra de Simpson)
  • Desafios: Erros cumulativos, deriva, filtragem mais complexa
  • Usar: Quando o domínio da frequência não é prático

Aplicações práticas

Conformidade com os padrões

  • Converter medições do acelerômetro em velocidade para comparação com a norma ISO 20816.
  • Converter o deslocamento da sonda de proximidade em velocidade.
  • Garante uma comparação consistente entre diferentes tipos de sensores.

Máquinas de baixa velocidade

  • Em baixas velocidades (< 500 RPM), a aceleração e a velocidade tornam-se pequenas
  • Deslocamento mais significativo
  • Integre a aceleração ao deslocamento para análise.

Análise Multiparamétrica

  • Considere a mesma vibração como aceleração, velocidade E deslocamento.
  • Cada parâmetro enfatiza diferentes faixas de frequência.
  • Compreensão abrangente das características de vibração

Erros comuns

Integração sem filtragem

  • Resulta em desvios e erros
  • Valores de deslocamento inutilizáveis
  • Sempre aplique um filtro passa-alta antes da integração.

Frequência de corte incorreta

  • Muito baixo: problemas de deriva
  • Muito alto: frequências baixas válidas removidas.
  • É preciso equilibrar a prevenção de deriva com a preservação do sinal.

Comparando parâmetros mistos

  • Não compare aceleração com velocidade diretamente.
  • Converter para o mesmo parâmetro antes da comparação
  • O conteúdo de frequência influencia qual parâmetro apresenta valores mais altos.

A integração é uma operação fundamental de processamento de sinais na análise de vibrações, que permite a conversão entre medições de aceleração, velocidade e deslocamento. Uma técnica de integração adequada — incluindo filtragem passa-alta apropriada para evitar deriva e compreensão da implementação no domínio da frequência — é essencial para a conversão precisa dos parâmetros de vibração, conformidade com as normas e análise abrangente de múltiplos parâmetros da condição da máquina.

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Categorias: GlossárioDiagnóstico de vibração
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