Compreendendo a Coerência

1. Definição: O que é Coerência?

Coerência (também chamada de Função de Coerência) é uma ferramenta de processamento de sinal usada em análise de vibração para determinar a qualidade e a validade de uma medição. É um valor entre 0 e 1 que indica quanto do sinal de saída em uma determinada frequência é causado diretamente pelo sinal de entrada.

• Uma coerência de 1.0 em uma frequência específica significa que há uma relação linear perfeita entre os dois sinais. 100% da saída nessa frequência está sendo causado pela entrada.
• Uma coerência de 0.5 significa que apenas 50% da energia do sinal de saída naquela frequência está linearmente relacionada ao sinal de entrada. Os outros 50% são devidos a outros fatores, como ruído, não linearidades ou outras entradas não medidas.
• Uma coerência de 0.0 significa que não há nenhuma relação linear entre os dois sinais nessa frequência.

A coerência é calculada usando densidade espectral de potência cruzada e requer um analisador multicanal que possa medir dois sinais simultaneamente.

2. Usos primários da coerência

A coerência é usada principalmente em duas áreas principais:

a) Validando Função de Resposta de Frequência (FRF) Medidas

Este é o uso mais comum e crítico da coerência. Ao realizar um teste de impacto (ou teste de resposta) para medir uma FRF, o gráfico de coerência é essencial para avaliar a qualidade dos dados.

• Boa medição: Para uma FRF válida, a coerência deve ser muito próxima de 1,0 nas frequências correspondentes aos picos ressonantes. Se a coerência for alta (por exemplo, > 0,95), isso dá ao analista a confiança de que a resposta medida foi de fato causada pelo impacto do martelo e não por vibração de fundo ou ruído de medição.
• Medição ruim: Se a coerência cair significativamente em um pico ressonante, isso indica uma medição ruim. Isso pode ser devido a um impacto de martelo ruim, um ambiente ruidoso ou uma resposta estrutural não linear. O analista deve rejeitar os dados daquele impacto e tentar novamente. A coerência será naturalmente baixa em antirressonâncias (os "vales" na FRF), o que é normal.

b) Identificação da Fonte

A coerência pode ser usada para determinar se a vibração de uma máquina está causando a vibração de outra. Por exemplo, se você tem uma bomba e um motor em uma base compartilhada e suspeita que o motor esteja causando a vibração da bomba:

• Procedimento: Coloque um acelerômetro no motor (entrada) e um segundo acelerômetro na bomba (saída). Meça ambos os sinais simultaneamente e calcule a coerência.
• Interpretação: Se a coerência for alta no motor velocidade de corrida, fornece fortes evidências de que a vibração está sendo transmitida do motor para a bomba por meio de sua estrutura compartilhada. Se a coerência for baixa, a vibração da bomba provavelmente está sendo causada por seus próprios problemas (por exemplo, desequilíbrio da bomba, cavitação) e não pelo motor.

3. Fatores que reduzem a coerência

Vários fatores podem fazer com que o valor de coerência seja menor que 1,0:

• Ruído de medição: Contaminação do sinal de entrada ou saída por ruído estranho.
• Sistemas não lineares: A coerência mede apenas a relação *linear*. Se o sistema for não linear (por exemplo, devido a frouxidão, rachaduras ou interações fluido-estrutura), a coerência será baixa mesmo que haja uma relação causal.
• Atrasos de tempo: Um atraso de tempo significativo entre os sinais de entrada e saída pode reduzir a coerência.
• Outras entradas não medidas: Se a saída for causada por mais de uma fonte e você estiver medindo apenas uma delas como entrada, a coerência será baixa.

Em resumo, a função de coerência é uma ferramenta vital de controle de qualidade para medições avançadas de vibração, fornecendo confiança na validade dos dados FRF e ajudando a identificar caminhos de transmissão de vibração.

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