Înțelegerea ferestrei Hanning

Definiție: Ce este o fereastră Hanning?

The Fereastra Hanning este un tip specific de funcție matematică aplicată unui bloc de date de formă de undă temporală înainte de a fi procesată de un Transformata Fourier rapidă (FFT)Este unul dintre cele mai utilizate ferestre funcții în analiza vibrațiilor. Scopul ferestrei Hanning este de a minimiza o eroare cunoscută sub numele de scurgere spectrală.

Fereastra are o formă netedă, asemănătoare unui clopot. Atunci când este înmulțită cu semnalul temporal, aceasta forțează semnalul să fie zero la începutul și sfârșitul blocului temporal și lasă centrul semnalului neschimbat. Acest proces de conicitate asigură că blocul de eșantionare nu conține discontinuități artificiale, ascuțite, la limitele sale.

De ce este necesară o fereastră Hanning? (Scurgere spectrală)

Algoritmul FFT presupune fundamental că blocul finit de date de timp pe care îl analizează reprezintă un ciclu perfect, repetitiv, al semnalului. Această presupunere este adevărată numai dacă un număr întreg de cicluri ale fiecărei componente de frecvență se încadrează exact în blocul de timp. Într-un semnal din lumea reală de la o mașină rotativă, acest lucru nu se întâmplă aproape niciodată.

Când este capturat un număr diferit de cicluri, sfârșitul blocului de timp nu se potrivește cu începutul. FFT vede această nepotrivire ca pe un salt brusc sau o discontinuitate. Această discontinuitate artificială conține energie care nu face parte din semnalul real, iar această energie se „scurge” în intervalele de frecvență din jur din spectrul FFT. Această scurgere poate:

• Face ca un singur vârf de frecvență ascuțit să apară ca un vârf larg, pătat, ceea ce face dificilă identificarea exactă a frecvenței.
• Semnale obscure de amplitudine mică care sunt apropiate ca frecvență de semnalele de amplitudine mare.

Cum rezolvă fereastra Hanning problema

Prin forțarea semnalului la zero la limitele blocului de timp, fereastra Hanning elimină discontinuitatea artificială. FFT vede acum un semnal periodic, cu tranziție lină, pe care îl poate procesa mult mai precis. Rezultatul este o reducere semnificativă a scurgerilor spectrale, ceea ce duce la:

• Rezoluție de frecvență îmbunătățită: Efectul de pete este redus, iar vârfurile de frecvență din spectru devin mai clare și mai definite.
• Precizie îmbunătățită a amplitudinii: Deși fereastra reduce ușor amplitudinea generală a vârfului (analizorul aplică un factor de corecție cunoscut pentru a compensa), citirea amplitudinii la intervalul de frecvență corect este mai precisă, deoarece s-a scurs mai puțină energie în intervalele adiacente.

Când să utilizați o fereastră Hanning

Fereastra Hanning este fereastră implicită, de uz general pentru majoritatea analizelor de vibrații ale mașinilor în regim staționar. Oferă un compromis foarte bun între rezoluția de frecvență (cât de bine se pot separa frecvențele apropiate) și precizia amplitudinii. Ar trebui utilizat pentru marea majoritate a măsurătorilor FFT de rutină pe mașini precum motoare, pompe, ventilatoare și compresoare.

Alte ferestre, cum ar fi Flattop (pentru precizie mare a amplitudinii) sau Uniform (pentru evenimente tranzitorii), sunt utilizate pentru aplicații mai specializate, dar Hanning este alegerea standard pentru diagnosticarea generală.

← Înapoi la indexul principal