Pochopenie koherencie

1. Definícia: Čo je to koherencia?

Súdržnosť (nazývaná aj koherenčná funkcia) je nástroj na spracovanie signálu používaný v analýza vibrácií na určenie kvality a platnosti merania. Je to hodnota medzi 0 a 1, ktorá udáva, aká časť výstupného signálu pri danej frekvencii je priamo spôsobená vstupným signálom.

• Súdržnosť 1.0 na špecifickej frekvencii znamená, že medzi týmito dvoma signálmi existuje dokonalý lineárny vzťah. 100% výstupu na tejto frekvencii je spôsobené vstupom.
• Súdržnosť 0.5 znamená, že iba 50% energie výstupného signálu pri danej frekvencii je lineárne úmerná vstupnému signálu. Zvyšných 50% je spôsobených inými faktormi, ako je šum, nelinearity alebo iné nemerané vstupy.
• Súdržnosť 0.0 znamená, že medzi týmito dvoma signálmi na danej frekvencii neexistuje žiadny lineárny vzťah.

Koherencia sa vypočítava pomocou krížovej výkonovej spektrálnej hustoty a vyžaduje viackanálový analyzátor, ktorý dokáže merať dva signály súčasne.

2. Primárne využitie koherencie

Koherencia sa používa predovšetkým v dvoch kľúčových oblastiach:

a) Validácia Funkcia frekvenčnej odozvy (FRF) Merania

Toto je najbežnejšie a najdôležitejšie použitie koherencie. Pri vykonávaní nárazového testu (alebo bump testu) na meranie FRF je graf koherencie nevyhnutný na posúdenie kvality údajov.

• Dobré meranie: Pre platnú hodnotu FRF by mala byť koherencia veľmi blízka 1,0 pri frekvenciách zodpovedajúcich rezonančným vrcholom. Ak je koherencia vysoká (napr. > 0,95), analytik má istotu, že nameraná odozva bola skutočne spôsobená nárazom kladiva a nie vibráciami pozadia alebo šumom merania.
• Slabé meranie: Ak koherencia na rezonančnom vrchole výrazne klesne, naznačuje to zlé meranie. Môže to byť spôsobené slabým úderom kladiva, hlučným prostredím alebo nelineárnou štrukturálnou odozvou. Analytik by mal údaje z tohto nárazu zamietnuť a skúsiť to znova. Koherencia bude prirodzene nízka na antirezonanciách („údolia“ vo FRF), čo je normálne.

b) Identifikácia zdroja

Koherenciu možno použiť na určenie, či vibrácie z jedného stroja spôsobujú vibrácie v inom. Napríklad, ak máte čerpadlo a motor na spoločnej základni a máte podozrenie, že vibrácie čerpadla spôsobuje motor:

• Postup: Umiestnite jeden akcelerometer na motore (vstup) a druhý akcelerometer na čerpadle (výstup). Zmerajte oba signály súčasne a vypočítajte koherenciu.
• Výklad: Ak je koherencia na strane motora vysoká rýchlosť behu, poskytuje to silný dôkaz, že vibrácie sa prenášajú z motora na čerpadlo prostredníctvom ich spoločnej štruktúry. Ak je koherencia nízka, vibrácie čerpadla sú pravdepodobne spôsobené jeho vlastnými problémami (napr. nevyváženosťou čerpadla, kavitáciou) a nie motorom.

3. Faktory, ktoré znižujú súdržnosť

Niekoľko faktorov môže spôsobiť, že hodnota koherencie bude menšia ako 1,0:

• Merací šum: Kontaminácia vstupného alebo výstupného signálu cudzím šumom.
• Nelineárne systémy: Koherencia meria iba *lineárny* vzťah. Ak je systém nelineárny (napr. kvôli uvoľneniu, trhlinám alebo interakciám medzi tekutinou a štruktúrou), koherencia bude nízka, aj keď existuje kauzálny vzťah.
• Časové oneskorenia: Významné časové oneskorenie medzi vstupným a výstupným signálom môže znížiť koherenciu.
• Ostatné nemerané vstupy: Ak je výstup spôsobený viacerými zdrojmi a ako vstup meriate iba jeden z nich, koherencia bude nízka.

Stručne povedané, koherenčná funkcia je dôležitým nástrojom kontroly kvality pre pokročilé merania vibrácií, ktorý poskytuje dôveru v platnosť údajov FRF a pomáha identifikovať cesty prenosu vibrácií.

← Späť na hlavný index