Înțelegerea Auto-Spectrului
Definiție: Ce este Auto-Spectrum?
Spectrul automat (numit și autospectru, spectru de putere sau, simplu, spectru) este reprezentarea în domeniul frecvenței a unei singure vibrații semnal, care arată distribuția energiei vibrației sau amplitudine în funcție de frecvență. Se calculează luând Transformata Fourier rapidă (FFT) a semnalului și afișarea magnitudinii fiecărei componente de frecvență. Termenul “autospectru” îl distinge de spectrul încrucișat (care leagă două semnale diferite), subliniind că este spectrul unui semnal cu sine însuși.
În practică, autospectrul este ceea ce majoritatea oamenilor numesc pur și simplu “spectrul” sau “spectrul FFT” - este afișajul standard al analizei de frecvență din analizoarele de vibrații care arată vârfuri la dezechilibra, frecvențele defectelor lagărelor, plasă de angrenaje și alte componente de diagnosticare. Înțelegerea faptului că acesta este din punct de vedere tehnic un spectru automat devine importantă atunci când se lucrează cu analize multicanal, unde intră în joc spectrele încrucișate și alte funcții de corelație.
Fundația matematică
Metode de calcul
FFT directă
- Calculul FFT al semnalului temporal
- Calculați magnitudinea fiecărei componente FFT complexe
- Afișează magnitudinea în funcție de frecvență
- Cel mai comun și simplu
Prin autocorelație
- Calculați funcția de autocorelație a semnalului
- Calculează FFT-ul autocorelației
- Rezultatul este auto-spectru (teorema Wiener-Khinchin)
- Rută echivalentă din punct de vedere matematic, dar diferită din punct de vedere computațional
Calcularea mediei
- Spectre automate multiple calculate din înregistrări temporale secvențiale
- Medii combinate pentru a reduce zgomotul și a îmbunătăți fiabilitatea statistică
- Tipic: 4-16 medii pentru diagnosticarea utilajelor
- Mai multe medii pentru vibrații aleatorii (50-100+)
Proprietăți și caracteristici
Valoare reală
- Autospectrul este întotdeauna real (fără parte imaginară)
- Reprezintă doar magnitudinea, nu fază informaţii
- Pierdere de fază în calculul magnitudinii
- Suficient pentru majoritatea diagnosticelor punctuale
Întotdeauna pozitiv
- Valorile sunt întotdeauna ≥ 0 (magnitudine la pătrat sau magnitudine)
- Nu poate avea valori spectrale negative
- Reprezintă energie sau putere (inerent pozitivă)
Simetric (pentru semnale reale)
- Autospectrul semnalului real simetric în jurul frecvenței Nyquist
- Frecvențele negative oglindesc frecvențele pozitive
- Doar frecvențele pozitive afișate (conțin toate informațiile)
Auto-Spectrum în diagnosticarea mașinilor
Afișaj standard de diagnosticare
- Ceea ce tehnicienii numesc “spectru” sau “FFT”
- Afișează toate componentele frecvenței vibrațiilor
- Vârfuri identificate și corelate cu tipurile de defecte
- Instrumentul principal pentru diagnosticarea defecțiunilor
Caracteristici tipice
- 1× Vârf: Dezechilibru sau alte surse 1×
- 2× Vârf: Nealiniere sau slăbire
- Frecvențe de rulment: BPFO, BPFI, BSF, FTF
- Plasă de angrenaj: Frecvența de angajare a dinților
- Electric: 2× frecvență de linie (120/100 Hz)
- Zgomot de podea: Nivelul de fond provenit din vibrații și zgomot aleatorii
Auto-Spectru vs. Cross-Spectru
Auto-Spectrum (Canal unic)
- Spectrul unui semnal
- Afișează conținutul de frecvență
- Nicio informație despre fază
- Suficient pentru majoritatea diagnosticelor
- FFT standard pe un singur canal
Spectru încrucișat (două canale)
- Relația dintre două semnale
- Afișează conținut de frecvență comună
- Include relația de fază
- Utilizat în analiza funcției de transfer, coerență
- Necesită două canale sincronizate
Auto-Spectre de mediere
Medierea liniară
- Media aritmetică a mai multor autospectre
- Reduce variația aleatorie a zgomotului
- Îmbunătățește estimarea spectrului real
- Standard pentru analiza mașinilor
Medierea exponențială
- Medie ponderată care acordă mai multă importanță spectrelor recente
- Util pentru urmărirea condițiilor în schimbare
- Aplicații de monitorizare în timp real
Menținerea vârfului (Spectru maxim)
- Fiecare interval de frecvență deține valoarea maximă
- Capturează componentele tranzitorii
- Util pentru analiza pornirii/opririi
Formate de afișare
Scală liniară
- Axa Y liniară (mm/s, m/s² etc.)
- Valori absolute ușor de citit
- Vârfurile mici pot fi invizibile dacă sunt prezente vârfuri mari
- Comun pentru analizele de rutină
Scară logaritmică (dB)
- Axa Y în decibeli (20 log (Amplitudine/Referință))
- Gamă dinamică largă vizibilă
- Vârfuri mici și mari vizibile
- Comun pentru cercetare și analiză detaliată
Axa de frecvență
- Liniar: Spațiere egală în Hz, standard pentru utilaje
- Logaritmic: Spațiere egală a octavelor, utilă pentru game largi de frecvență
Indicatori de calitate
Calitate spectrală
- Spectru curat: Vârfuri clare, podea cu zgomot redus
- Spectrul zgomotos: Fundal înalt, vârfuri neclare
- Medierea: Îmbunătățește calitatea prin reducerea zgomotului
- Rezoluție: Adecvat pentru a separa vârfurile apropiate
Indicatori de suprasarcină
- Verificați supraîncărcarea semnalului în timpul achiziției
- Suprasarcina creează componente spectrale false
- Ajustați amplificarea de intrare dacă apare o supraîncărcare
Auto-spectrul este instrumentul fundamental de analiză a frecvenței în diagnosticarea vibrațiilor, reprezentând FFT-ul pe un singur canal pe care tehnicienii îl utilizează zilnic pentru identificarea defecțiunilor și evaluarea stării. Înțelegerea faptului că “spectrul” este din punct de vedere tehnic un auto-spectru și a modului în care se raportează la spectrele încrucișate și la alte tehnici de analiză spectrală oferă fundamentul pentru analiza avansată multicanal și diagnosticarea completă a utilajelor.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 