Понимание пиковой амплитуды (Pk и Pk-Pk)
Пиковая амплитуда (Pk) является показателем максимального уровня вибрация сигнала, измеренного от нулевого или равновесного положения до самой высокой точки, достигаемой синусоидой. Для чистой синусоиды это значение отражает максимальный мгновенный уровень колебания, зафиксированный в ходе измерения. Это один из трех способов выражения амплитуда — наряду с Peak-to-Peak и СКЗ — и выбор между ними является одним из самых важных решений в анализ вибраций.
Пиковое значение (Pk-Pk) амплитуда — это полная амплитуда сигнала, измеряемая от самой отрицательной точки впадины до самой положительной точки гребня. Для чистой синусоидальной волны величина от пика до пика равна ровно удвоенному значению пикового значения. Обе величины считываются с временная форма сигнала а не из спектра.
Пример — для синусоидальной волны, колебания которой находятся в диапазоне от +5 мм/с до −5 мм/с:
- Сайт Пиковое значение (Pk) Амплитуда составляет 5 мм/с.
- Сайт Пиковое значение (Pk-Pk) Амплитуда составляет 10 мм/с.
1. Пиковое значение, амплитуда «пик-пик» и их связь со среднеквадратичным значением
Для идеальной синусоиды эти три величины связаны между собой фиксированными соотношениями: среднеквадратичное значение равно пиковому значению, деленному на √2 (примерно 0,707 × пиковое значение), а пиковое значение равно 1,414 × среднеквадратичное значение. Важно отметить, что эти четкие соотношения верны только для чистой синусоиды. Как только сигнал содержит импульсы, шум или несколько частот, истинный пик и пик, полученный на основе среднеквадратичного значения, расходятся — именно поэтому настоящий детектор пиков, работающий по отдельным отсчетам, ведет себя иначе, чем детектор, который просто масштабирует показание среднеквадратичного значения.
2. Когда используются измерения пиковых значений?
Хотя среднеквадратичное значение (RMS) является наиболее распространённым показателем для оценки общей энергии и разрушительного потенциала вибрации, значения пикового уровня и амплитуды пик-пик особенно актуальны в двух конкретных ситуациях.
а) Оценка зазоров и технического пространства
Peak-to-Peak перемещение является важнейшим показателем, особенно для машин с подшипники скольжения monitored by датчиков приближения. Показатель Pk-Pk указывает аналитику на общее расстояние, которое вал проходит в пределах зазора подшипника. Если это значение начинает приближаться к физическому зазору подшипника, это является явным сигналом о серьезной проблеме, которая может привести к катастрофическому контакту ротора с неподвижными частями. Поскольку этот показатель выражается в единицах измерения механических зазоров — микрометрах или милах (тысячных долях дюйма) фактического перемещения — смещение от пика до пика является естественной единицей измерения при рассмотрении вопросов, связанных с зазорами.
б) Выявление ударов и переходных процессов
Пиковая амплитуда очень чувствительна к кратковременным событиям с высокой энергией, таким как удары. Треснувший зуб шестерни или элемент качения, прокатывающийся по spall в подшипниковом кольце вызывает резкий скачок на графике изменения во времени. Пик ускорение во время этих явлений значение резко возрастает, даже если общее среднеквадратичное значение остается низким, что делает измерение пиковых значений ценным инструментом для раннего подшипник и шестерня обнаружение неисправностей. Отношение пикового значения к среднеквадратичному само по себе является признанным диагностическим показателем — Пик-фактор — а рост коэффициента амплитуды часто является самым первым признаком развития ударного дефекта.
3. Ограничения измерений пиковых значений
Основной недостаток использования только пиковой амплитуды для оценки общего состояния заключается в том, что она отражает лишь один конкретный момент времени. В отличие от среднеквадратичного значения (RMS), она ничего не говорит об энергетическом содержании остальной части сигнала. Сигнал с одним резким, изолированным всплеском может иметь высокий пик, но низкое среднеквадратичное значение, что указывает на то, что он не является особо разрушительным. И наоборот, сложный сигнал, состоящий из множества умеренных пиков, может иметь высокое, действительно разрушительное среднеквадратичное значение, хотя ни один отдельный пик не выглядит угрожающим. Еще одна практическая проблема — повторяемость: поскольку истинный пик является однократным максимумом, его значение может быть завышено из-за единичного случайного переходного процесса или всплеска электрических помех, поэтому показания пика часто фиксируются с помощью удержание пика функции в течение нескольких секунд и интерпретироваться в совокупности с показателем RMS, а не отдельно.
4. Резюме: Pk против Pk-Pk против RMS
Эти три подхода дополняют друг друга, а не конкурируют между собой — все дело в том, чтобы выбрать подходящий именно для конкретной задачи:
- Используйте RMS для отслеживания общей тенденции интенсивность вибрации а также оценке общего состояния оборудования; этот показатель в наибольшей степени отражает разрушительную энергию вибрации и лежит в основе таких стандартов, как ISO 20816.
- Использовать пик-пик (смещение) когда речь идет о физическом зазоре и абсолютном перемещении детали — прежде всего, валов, работающих в подшипниках скольжения.
- Использовать пиковое значение (ускорение) для обнаружения и количественной оценки резких ударных нагрузок, которые зачастую являются первыми признаками неисправностей подшипников и зубчатых передач.
На практике аналитик одновременно отслеживает все три показателя. Портативный двухканальный прибор, такой как Balanset-1A отображает как общие уровни, так и соответствующую временную характеристику сигнала, что позволяет инженеру без каких-либо ограничений определять среднеквадратичное значение (RMS) для оценки интенсивности, амплитуду от пика до пика (Peak-to-Peak) для определения запаса по уровню и пиковое значение (Peak) для оценки импульсного содержания на основе одного и того же измерения.
