Pochopenie demodulácie (analýza obálky)

Definícia: Čo je demodulácia?

V kontexte vibračnej analýzy, demodulácia je výkonná technika spracovania signálu používaná na detekciu opakujúcich sa nízkofrekvenčných nárazov, ktoré sú „skryté“ vo vysokofrekvenčnom vibračnom signáli stroja. Je to základný proces, na ktorom je založený všeobecnejšie známy termín, Analýza obálkyTieto dva pojmy sa často používajú zameniteľne.

Technika funguje tak, že sa izoluje vysokofrekvenčné pásmo vibrácií, ktoré funguje ako „nosný“ signál, a potom sa extrahuje „obálka“ tohto signálu. Táto obálka odhaľuje základné nízkofrekvenčné vzorce opakujúcich sa nárazov, ako sú tie, ktoré vznikajú mikroskopickými poruchami v ložiskách alebo ozubených kolesách.

Proces demodulácie

Demodulácia zahŕňa trojkrokový proces:

1. Pásmové filtrovanie: Najprv sa surový vibračný signál prepustí cez vysokofrekvenčný pásmový filter. Ten odstráni silné nízkofrekvenčné vibrácie (ako je nevyváženosť a nesúososť) a zameria sa iba na vysokofrekvenčnú oblasť, kde vlny napätia z nárazov ložísk alebo ozubených kolies vyvolávajú štrukturálne rezonancie.
2. Náprava: Filtrovaný vysokofrekvenčný signál sa potom usmerní. Tento proces preklopí zápornú časť priebehu na kladnú, čím sa v podstate vytvorí signál, ktorý predstavuje absolútnu amplitúdu.
3. Nízkopriepustné filtrovanie (obalovanie): Nakoniec tento usmernený signál prechádza cez dolnopriepustný filter. Tým sa vyhladí vysokofrekvenčný rezonančný „nosný“ signál a zostane iba nízkofrekvenčná „obálka“, ktorá sleduje vrcholy usmerneného signálu. Tento výsledný obálkový signál priamo predstavuje opakovaciu frekvenciu základných impulzov.

Na tomto finálnom obálkovom signále sa potom vykoná FFT. Výsledné spektrum, nazývané obálkové spektrum alebo demodulované spektrum, vykazuje jasné vrcholy pri presných poruchových frekvenciách ložiska alebo komponentov ozubeného kolesa.

Prečo je demodulácia taká účinná?

Demodulácia je jednou z najdôležitejších techník pre včasnú detekciu porúch kvôli spôsobu, akým spracováva nárazové signály.

• Včasné varovanie: Keď valivý prvok narazí na malú odlupujúcu sa časť ložiskovej dráhy, vyvolá malý náraz s nízkou energiou. Tento náraz spôsobí veľmi krátky, vysokofrekvenčný výbuch vibrácií, keď konštrukcia stroja „zvoní“ na svojich prirodzených frekvenciách.
• Oddelenie signálu od šumu: V normálnom FFT spektre je malé množstvo energie z týchto počiatočných nárazov úplne pochované masívnou energiou z nízkofrekvenčných vibrácií, ako napríklad nevyváženosť.
• Zameranie na mieru opakovania: Demodulácia ignoruje silné nízkofrekvenčné signály. Zameriava sa na vysokofrekvenčné „zvonenie“ a predovšetkým na *frekvenciu opakovania* tohto zvonenia. Práve táto frekvencia opakovania priamo zodpovedá frekvenciám porúch ložiska alebo ozubeného kolesa (napr. BPFO, BPFI, BSF, GMF).

Aplikácie

Hlavné aplikácie demodulácie sú:

• Analýza valivých ložísk: Je to definitívna metóda na detekciu a diagnostiku porúch guľkových a valivých ložísk, ktorá často poskytuje varovanie mesiace predtým, ako sa porucha stane kritickou.
• Analýza prevodovky: Je vysoko účinný pri detekcii problémov, ako sú prasknuté alebo zlomené zuby ozubeného kolesa, ktoré v demodulovanom spektre generujú jasný signál nárazu pri 1-násobku rýchlosti otáčania ozubeného kolesa.
• Ďalšie ovplyvňujúce udalosti: Môže sa tiež použiť na detekciu iných opakujúcich sa nárazových javov, ako je otváranie a zatváranie odvádzačov pary alebo problémy s časovaním ventilov piestového motora.

← Späť na hlavný index