Razumevanje Hanningovega okna

Definicija: Kaj je Hanningovo okno?

Spletna stran Hanningovo okno je specifična vrsta matematične funkcije, ki se uporabi za blok podatkov časovnega vala, preden ga obdela Hitra Fourierjeva transformacija (FFT)Je eden najpogosteje uporabljenih okna funkcije pri analizi vibracij. Namen Hanningovega okna je zmanjšati napako, znano kot spektralno uhajanje.

Okno ima gladko, zvonasto obliko. Ko se pomnoži s časovnim signalom, se signal na samem začetku in koncu časovnega bloka izniči, središče signala pa ostane nespremenjeno. Ta postopek zoženja zagotavlja, da vzorčni blok na svojih mejah ne vsebuje ostrih, umetnih prekinitev.

Zakaj je Hanningovo okno potrebno? (Spektralno uhajanje)

Algoritem FFT v osnovi predpostavlja, da končni blok časovnih podatkov, ki ga analizira, predstavlja en popoln, ponavljajoč se cikel signala. Ta predpostavka velja le, če se celo število ciklov vsake frekvenčne komponente natančno prilega časovnemu bloku. V resničnem signalu iz vrtečega se stroja to skoraj nikoli ne drži.

Ko je zajeto necelo število ciklov, se konec časovnega bloka ne ujema z začetkom. FFT to neskladje zazna kot oster skok ali diskontinuiteto. Ta umetna diskontinuiteta vsebuje energijo, ki ni del dejanskega signala, in ta energija »pušča« v okoliške frekvenčne pregrade v spektru FFT. To uhajanje lahko:

• Povzročijo, da se en sam, oster frekvenčni vrh pojavi kot širok, razmazan vrh, zaradi česar je težko določiti natančno frekvenco.
• Zatemnite signale z nizko amplitudo, ki so po frekvenci blizu signalom z visoko amplitudo.

Kako Hanningovo okno rešuje težavo

Z vsiljevanjem signala na nič na mejah časovnega bloka Hanningovo okno odstrani umetno diskontinuiteto. FFT zdaj vidi gladko prehajajoč, periodični signal, ki ga lahko obdela veliko natančneje. Rezultat je znatno zmanjšanje spektralnega uhajanja, kar vodi do:

• Izboljšana frekvenčna ločljivost: Učinek razmazovanja se zmanjša, frekvenčni vrhovi v spektru pa postanejo ostrejši in jasneje definirani.
• Izboljšana natančnost amplitude: Čeprav okno nekoliko zmanjša skupno amplitudo vrhov (analizator za kompenzacijo uporabi znani korekcijski faktor), je odčitek amplitude v pravilnem frekvenčnem intervalu natančnejši, ker je v sosednje intervale uhajalo manj energije.

Kdaj uporabiti Hanningovo okno

Hanningovo okno je privzeto okno za splošno uporabo za večino analiz vibracij strojev v ustaljenem stanju. Zagotavlja zelo dober kompromis med frekvenčno ločljivostjo (kako dobro lahko ločite blizu skupaj si ločene frekvence) in amplitudno natančnostjo. Uporabljati bi ga bilo treba za veliko večino rutinskih meritev FFT na strojih, kot so motorji, črpalke, ventilatorji in kompresorji.

Druga okna, kot sta Flattop (za visoko amplitudno natančnost) ali Uniform (za prehodne dogodke), se uporabljajo za bolj specializirane aplikacije, Hanning pa je standardna izbira za splošno diagnostiko.

← Nazaj na glavno kazalo