Înțelegerea demodulării (analiza anvelopei)

Definiție: Ce este demodularea?

În contextul analizei vibrațiilor, demodulare este o tehnică puternică de procesare a semnalelor utilizată pentru a detecta impacturi repetitive, de joasă frecvență, care sunt „ascunse” în semnalul de vibrații de înaltă frecvență al unei mașini. Este procesul central din spatele termenului mai cunoscut, Analiza anvelopeiCei doi termeni sunt adesea folosiți interschimbabil.

Tehnica funcționează prin izolarea unei benzi de vibrații de înaltă frecvență, care acționează ca un semnal „purtător”, și apoi extragerea „anvelopei” acelui semnal. Această anvelopă dezvăluie tiparele subiacente de joasă frecvență ale impacturilor repetitive, cum ar fi cele generate de defecte microscopice ale rulmenților sau angrenajelor.

Procesul de demodulare

Demodularea implică un proces în trei etape:

1. Filtrare trece-bandă: Mai întâi, semnalul brut de vibrație este trecut printr-un filtru trece-bandă de înaltă frecvență. Acesta elimină vibrațiile puternice, de joasă frecvență (cum ar fi dezechilibrul și nealinierea) și se concentrează doar pe o regiune de înaltă frecvență unde undele de stres de la impactul rulmenților sau al angrenajelor excită rezonanțe structurale.
2. Rectificare: Semnalul filtrat de înaltă frecvență este apoi rectificat. Acest proces transformă porțiunea negativă a formei de undă în pozitivă, creând practic un semnal care reprezintă amplitudinea absolută.
3. Filtrare trece-jos (învelitoare): În final, acest semnal rectificat este trecut printr-un filtru trece-jos. Acesta netezește semnalul „purtător” rezonant de înaltă frecvență, lăsând în urmă doar „anvelopa” de joasă frecvență care trasează vârfurile semnalului rectificat. Acest semnal anvelopă rezultat reprezintă direct rata de repetiție a impacturilor subiacente.

Apoi se efectuează o analiză FFT asupra acestui semnal final al anvelopei. Spectrul rezultat, numit spectru al anvelopei sau spectru demodulat, prezintă vârfuri clare la frecvențele exacte de defect ale componentelor rulmentului sau angrenajului.

De ce este demodularea atât de eficientă?

Demodularea este una dintre cele mai importante tehnici pentru detectarea timpurie a defectelor datorită modului în care gestionează semnalele de impact.

• Avertizare timpurie: Când o mică așchie de pe o cale de rulment este lovită de un element de rostogolire, aceasta produce un impact mic, de energie redusă. Acest impact provoacă o explozie de vibrații de înaltă frecvență, foarte scurtă, pe măsură ce structura mașinii „vibrează” la frecvențele sale naturale.
• Separarea semnalului de zgomot: Într-un spectru FFT normal, cantitatea mică de energie provenită din aceste impacturi în stadiu incipient este complet îngropată de energia masivă provenită din vibrațiile de joasă frecvență, cum ar fi dezechilibra.
• Concentrându-ne pe rata de repetiție: Demodularea ignoră semnalele puternice de joasă frecvență. Se concentrează pe „sonerie” de înaltă frecvență și, cel mai important, pe *rata de repetiție* a acesteia. Această rată de repetiție corespunde direct frecvențelor defectelor lagărului sau angrenajului (de exemplu, BPFO, BPFI, BSF, GMF).

Aplicații

Principalele aplicații ale demodulării sunt:

• Analiza rulmenților cu elemente de rostogolire: Este metoda definitivă pentru detectarea și diagnosticarea defecțiunilor la rulmenții cu bile și role, oferind adesea un avertisment cu luni înainte ca defectul să devină critic.
• Analiza cutiei de viteze: Este extrem de eficient în detectarea problemelor precum dinții roților dințate crăpați sau rupți, care generează un semnal de impact clar la o viteză de rotație de 1 ori mai mare decât viteza de rotație a roții dințate în spectrul demodulat.
• Alte evenimente cu impact: Poate fi utilizat și pentru a detecta alte fenomene de impact repetitiv, cum ar fi deschiderea și închiderea capcanelor de abur sau problemele de sincronizare a supapelor motorului cu piston.

← Înapoi la indexul principal