Временная форма сигнала: основа виброанализа
Сайт временная форма сигнала — также называемый сигналом во временной области — представляет собой исходный, необработанный сигнал, поступающий непосредственно из датчик вибрации например акселерометр или датчик приближения. Это график, на котором отображается мгновенная амплитуда из вибрация по вертикальной (Y) оси в зависимости от времени на горизонтальной (X) оси. Иными словами, это непосредственное, мгновенное отображение физического возвратно-поступательного движения машины в точке расположения датчика в течение короткого промежутка времени — исходная запись, на основе которой формируются все остальные представления данных.
1. Определение: что такое временной сигнал?
Перед любой математической обработкой датчик генерирует непрерывно изменяющееся напряжение, пропорциональное движению. Когда это напряжение дискретизируется и отображается в зависимости от времени, в результате получается временная кривая. Это самое буквальное из всех возможных представлений вибрации: никаких усреднений, фильтраций или преобразований не производится. Все остальные инструменты, которыми пользуется аналитик — спектр, статистические показатели, графики орбит — являются вычисляемыми из этот сигнал, поэтому понимание формы сигнала лежит в основе всего анализ вибраций.
Поскольку она отражает истинную последовательность событий, форма сигнала дает ответ на вопрос, на который не может ответить частотная область: не просто который частоты присутствуют, но именно когда и с какой силой каждое событие ударяло. каждое событие оставляло свой след.
2. Роль временной формы сигнала в диагностике
Хотя частотный спектр (FFT) является основным инструментом для диагностики большинства неисправностей стационарного оборудования, а график изменения во времени — незаменимым и дополняющим его помощником. БПФ вычисляет частотный состав усредненный в течение всего периода выборки, что может привести к размыванию или скрытию кратковременных, переходных или непериодических явлений. График точно отражает то, что происходило от одного момента времени к другому, что делает его более подходящим для анализа:
- Импульсные события: это ясно демонстрирует резкие изменения, которые зачастую являются первым признаком подшипник или дефекты зубчатых передач.
- Модуляция и биения: классическая картина нарастания и спада амплитуды биение наиболее отчетливо видна во временной форме сигнала.
- Переходные явления: она позволяет уловить случайные, единичные события, которые при использовании БПФ просто усреднялись бы.
- Отрезание сигнала: это сразу показывает, превысил ли сигнал датчика диапазон входного сигнала анализатора — ситуация, которая полностью сделает результаты БПФ недостоверными.
- Задевания: резкий, искаженный сигнал трение ротора чаще всего наиболее явно проявляется на графике сигнала.
По этой причине опытный аналитик всегда рассматривает спектр и временную характеристику сигналов в совокупности; если полагаться только на один из этих показателей, то часть информации о работе оборудования останется нераскрытой.
3. Как проанализировать график во времени
Анализ сигнала заключается в изучении его формы и ряда ключевых характеристик. Важное значение имеют также параметры записи: длина выборки должна быть достаточной, чтобы охватить несколько оборотов вала, а частота дискретизации — достаточно высокой, чтобы избежать элайзинг высокочастотных составляющих, порождаемых ударами.
Пиковая амплитуда
Максимальная амплитуда — это пик — это прямой показатель максимальной силы или напряжения в ходе события. Высокий пик на фоне в остальном низкоэнергетического сигнала является явным признаком удара. Поскольку удары длятся очень коротко, аналитики часто обращают внимание на истинный пик а не сглаженное значение, и может привести его от пика до пика для сигналов смещения.
Общая форма
Исправная, хорошо сбалансированная машина обычно генерирует чистую синусоидальную волну на выходе фактическая частота вращения частоты. Искажения такой формы свидетельствуют о наличии других частот или сил. Например, «сглаженный» или «обрезанный» вид является классическим признаком механической разболтанности, где движение детали физически ограничено в крайних положениях хода.
Повторяющиеся закономерности и периодичность
Наведя курсор на график, аналитик может измерить интервал между повторяющимися событиями.
- Время между основными пиками дает период основного колебания, которая напрямую преобразуется в его частота (Частота = 1 / Период).
- Незначительные повторяющиеся импульсы, «накладывающиеся» на основную форму сигнала, позволяют точно определить частоту повторения неисправности подшипника или зубчатой передачи — зачастую до того, как эта неисправность станет отчетливо заметной на спектре.
Статистические показатели
Показатели, рассчитанные на основе формы сигнала, являются эффективными и лаконичными диагностическими индикаторами:
- Среднеквадратичное значение (RMS): измеряет общее энергетическое содержание сигнала и отслеживает общий уровень вибрации.
- Пик-фактор: отношение пиковой амплитуды к среднеквадратичной. Высокий коэффициент амплитуды (значительно превышающий 3) свидетельствует о сильном воздействии при в остальном умеренном уровне энергии.
- Эксцесс: показатель «пиковости» сигнала, который очень чувствителен к неисправностям подшипников на ранней стадии и часто начинает расти раньше, чем среднеквадратичное значение.
4. Запись сигнала в полевых условиях
Форма сигнала будет полезна только в том случае, если она чётко записана на работающей машине. Портативный двухканальный прибор, такой как Balanset-1A записывает исходный сигнал во временной области, поступающий с акселерометров, наряду со спектром БПФ, благодаря чему аналитик может на месте переключаться между двумя видами отображения одних и тех же измерений. Наблюдение за формой сигнала в режиме реального времени во время работы машины позволяет сразу определить, не происходит ли клиппирования сигнала, присутствуют ли резкие удары и достаточно ли длинным и стабильным является записанный интервал, чтобы на него можно было полагаться — проверить это гораздо сложнее, опираясь исключительно на обработанный спектр.
5. Форма сигнала и спектр: взаимодействие
График зависимости сигнала от времени и частотный спектр — это два разных представления одних и тех же данных, и они наиболее эффективно работают в сочетании, а не в противовес друг другу:
- Сайт спектр отлично справляется с разделением нескольких близко расположенных стационарных частот — например, с отделением частоты вращения гармоники от расположенного поблизости узла с зубчатой передачей.
- Сайт форма волны позволяет точно определить истинную амплитуду воздействий и характер нестационарных явлений.
Типичный пример наглядно иллюстрирует взаимосвязь этих данных: на спектрограмме может быть заметно лишь небольшое повышение уровня шума, тогда как форма сигнала показывает, что причиной этого является череда повторяющихся ударов с низкой амплитудой, вызванных развивающейся неисправностью подшипника. Один вид данных сигнализирует о том, что что-то изменилось, а другой объясняет, что именно. Вместе они дают полную картину состояния оборудования.
