Pochopenie vlnovej analýzy

1. Definícia: Čo je to vlnková analýza?

Analýza vlniek je pokročilá technika spracovania signálu používaná na analýzu vibrácie signály, kde sa frekvenčný obsah v priebehu času mení. Na rozdiel od tradičných Rýchla Fourierova transformácia (FFT), ktorá je najvhodnejšia pre stacionárne signály (signály s konštantným frekvenčným obsahom), dokáže vlnková analýza efektívne zachytiť a reprezentovať prechodné udalosti, otrasy a iné nestacionárne správanie.

Funguje to tak, že signál rozložíme na súbor bázických funkcií nazývaných „vlnky“. Každá vlnka je krátky, oscilujúci vlnovitý paket, ktorý je lokalizovaný v čase aj frekvencii. Táto dvojitá lokalizácia je to, čo dáva vlnkovej analýze jej silu.

2. Waveletová analýza vs. FFT

Pre pochopenie hodnoty waveletovej analýzy je dôležité pochopiť obmedzenia FFT:

• FFT (rýchla Fourierova transformácia): FFT vám povie, *aké* frekvencie sú prítomné v signále, ale neposkytne vám žiadne informácie o tom, *kedy* sa vyskytli. Analyzuje celý signál naraz, čím poskytuje vynikajúce frekvenčné rozlíšenie, ale nulové časové rozlíšenie.
• Analýza vlniek: Vlnková analýza vám povie, *aké* frekvencie sú prítomné a *kedy* sú prítomné. Poskytuje „časovo-frekvenčnú“ mapu signálu, ktorá ukazuje, ako sa spektrálny obsah vyvíja v priebehu času.

Predstavte si signál, ktorý obsahuje krátke „kliknutie“ z prasknutého zuba ozubeného kolesa. FFT by mohla ukázať mierny nárast širokopásmovej energie, ale kliknutie by bolo spriemerované pre celý signál. Waveletová analýza by však vytvorila graf jasne ukazujúci výbuch vysokofrekvenčnej energie v presnom okamihu, keď kliknutie nastalo.

3. Scalogram: Časovo-frekvenčná mapa

Najbežnejším výstupom waveletovej analýzy je skalogram (alebo podobný graf časovej frekvencie). Toto je 2D farebná mapa, kde:

• Os X predstavuje čas.
• Os Y predstavuje frekvenciu (alebo mierku).
• Farba predstavuje amplitúdu alebo energiu vibrácie v danom čase a frekvencii.

Táto vizualizácia uľahčuje odhalenie prechodných udalostí, ktoré by boli skryté v štandardnom FFT spektre. Napríklad zvislá čiara „horúcej“ farby na skalograme označuje širokopásmovú udalosť (ako napríklad náraz), ku ktorej došlo v konkrétnom časovom okamihu.

4. Aplikácie vo vibračnej diagnostike

Vlnková analýza sa bežne nepoužíva na rutinné účely. monitorovanie vibrácií ale je to výkonný nástroj pre pokročilú diagnostiku v špecifických situáciách:

• Analýza prevodovky: Je výnimočne dobrý v detekcii lokalizovaných porúch, ako je jeden prasknutý alebo zlomený zub, ktorý pri každej otáčke generuje zreteľný náraz.
• Porucha ložiska Analýza: Môže sa použiť na detekciu jednotlivých nárazov spôsobených prechodom valivého telesa cez odštiepený predmet, najmä vo veľmi pomalých strojoch, kde sa používajú tradičné... analýza obálky môže byť náročné.
• Prechodná udalosť Analýza: Je ideálny na analýzu signálov zo spúšťania, vypínania strojov alebo iných procesov, kde sa charakteristiky rýchlosti a vibrácií neustále menia.
• Štrukturálna analýza: Môže sa použiť na analýzu odozvy konštrukcie na náraz (bump test) s cieľom pochopiť jej tlmenie a vlastné frekvencie.

Hoci je výpočtovo náročnejšia ako FFT, moderný počítačový softvér urobil z vlnovej analýzy dostupný a cenný nástroj pre pokročilých analytikov vibrácií, ktorí sa zaoberajú komplexnými, nestacionárnymi signálmi.

← Späť na hlavný index