Razumevanje samodejnega spektra
Definicija: Kaj je avtospektral?
Samodejni spekter (imenovan tudi avtospekter, močnostni spekter ali preprosto spekter) je predstavitev posameznega signala v frekvenčni domeni vibracije signal, ki prikazuje porazdelitev vibracijske energije ali amplituda kot funkcija frekvence. Izračuna se tako, da se vzame Hitra Fourierjeva transformacija (FFT) signala in prikaz velikosti vsake frekvenčne komponente. Izraz “avtospekter” ga loči od navzkrižnega spektra (ki povezuje dva različna signala) in poudarja, da gre za spekter signala samega s seboj.
V praksi je avtospekter tisto, čemur večina ljudi preprosto reče “spekter” ali “FFT spekter” – to je standardni prikaz frekvenčne analize v analizatorjih vibracij, ki prikazuje vrhove pri neravnovesje, frekvence napak ležajev, zobniška mreža in druge diagnostične komponente. Razumevanje, da gre tehnično za avtospekter, postane pomembno pri delu z večkanalno analizo, kjer pridejo v poštev navzkrižni spektri in druge korelacijske funkcije.
Matematična fundacija
Računske metode
Neposredna hitra pretvorba (FFT)
- Izračunaj FFT časovnega signala
- Izračunajte velikost vsake kompleksne komponente FFT
- Prikaz magnitude v primerjavi s frekvenco
- Najpogostejši in preprosti
Preko avtokorelacije
- Izračunaj avtokorelacijska funkcija signala
- Izvedite FFT avtokorelacije
- Rezultat je samodejni spekter (Wiener-Khinchinov izrek)
- Matematično enakovredna, a računsko drugačna pot
Povprečje
- Več avtospektrov, izračunanih iz zaporednih časovnih zapisov
- Povprečeno skupaj za zmanjšanje šuma in izboljšanje statistične zanesljivosti
- Tipično: 4–16 povprečij za diagnostiko strojev
- Več povprečij za naključne vibracije (50–100+)
Lastnosti in značilnosti
Realno vrednoteno
- Avtospekter je vedno realen (brez imaginarnega dela)
- Predstavlja samo velikost, ne faza informacije
- Izračun izgube faze v magnitudi
- Zadostuje za večino enotočkovnih diagnostik
Vedno pozitivno
- Vrednosti vedno ≥ 0 (kvadrat magnitude ali magnituda)
- Ne sme imeti negativnih spektralnih vrednosti
- Predstavlja energijo ali moč (po naravi pozitivno)
Simetrično (za realne signale)
- Avtospekter realnega signala, simetričen okoli Nyquistove frekvence
- Negativne frekvence odražajo pozitivne frekvence
- Prikazane so samo pozitivne frekvence (vsebujejo vse informacije)
Avtomatski spekter v diagnostiki strojev
Standardni diagnostični prikaz
- Kar tehniki imenujejo “spekter” ali “FFT”
- Prikazuje vse komponente vibracijske frekvence
- Vrhovi identificirani in usklajeni s tipi napak
- Glavno orodje za diagnosticiranje napak
Tipične lastnosti
- 1× Vrh: Neuravnoteženost ali drugi viri 1×
- 2× Vrh: Neporavnanost ali ohlapnost
- Frekvence ležajev: BPFO, BPFI, BSF, FTF
- Mreža zobnikov: Frekvenca stika zob
- Elektrika: 2× omrežna frekvenca (120/100 Hz)
- Prag hrupa: Raven ozadja zaradi naključnih vibracij in hrupa
Avtomatski spekter v primerjavi s križnim spektrom
Samodejni spekter (en kanal)
- Spekter enega signala
- Prikazuje frekvenčno vsebino
- Brez faznih informacij
- Zadostuje za večino diagnostičnih postopkov
- Standardna enokanalna FFT
Medspektralni (dvokanalni)
- Razmerje med dvema signaloma
- Prikazuje vsebino običajnih frekvenc
- Vključuje fazno razmerje
- Uporablja se pri analizi prenosnih funkcij, koherenci
- Zahteva dva sinhronizirana kanala
Povprečevanje samodejnih spektrov
Linearno povprečenje
- Aritmetično povprečje več avtospektrov
- Zmanjša naključne spremembe šuma
- Izboljša oceno pravega spektra
- Standard za analizo strojev
Eksponentno povprečenje
- Uteženo povprečje, ki daje večjo težo novejšim spektrom
- Uporabno za sledenje spreminjajočim se pogojem
- Aplikacije za spremljanje v realnem času
Zadrževanje vrhov (maksimalni spekter)
- Vsak frekvenčni koš vsebuje največjo vrednost
- Zajame prehodne komponente
- Uporabno za analizo zagona/zaustavitve
Oblike prikaza
Linearno merilo
- Linearna os Y (mm/s, m/s² itd.)
- Absolutne vrednosti, ki jih je enostavno brati
- Majhni vrhovi so lahko nevidni, če so prisotni veliki vrhovi
- Običajno za rutinsko analizo
Logaritemska lestvica (dB)
- Os Y v decibelih (20 log (amplituda/referenca))
- Vidno široko dinamično območje
- Vidni so tako majhni kot veliki vrhovi
- Skupno za raziskave in podrobne analize
Frekvenčna os
- Linearno: Enak razmik Hz, standard za stroje
- Logaritemsko: Enak razmik oktav, uporaben za široka frekvenčna območja
Kazalniki kakovosti
Spektralna kakovost
- Čisti spekter: Jasni vrhovi, nizek šum
- Šumni spekter: Visoko ozadje, nejasni vrhovi
- Povprečevanje: Izboljša kakovost z zmanjšanjem hrupa
- Rešitev: Zadostuje za ločevanje bližnjih vrhov
Kazalniki preobremenitve
- Med zajemanjem preverite preobremenitev signala
- Preobremenitev ustvarja lažne spektralne komponente
- Prilagodite vhodno ojačanje, če pride do preobremenitve
Avtospektral je temeljno orodje za frekvenčno analizo v vibracijski diagnostiki, ki predstavlja enokanalno FFT, ki jo tehniki vsakodnevno uporabljajo za identifikacijo napak in oceno stanja. Razumevanje, da je “spekter” tehnično avtospektral in kako je povezan z navzkrižnimi spektri in drugimi tehnikami spektralne analize, zagotavlja osnovo za napredno večkanalno analizo in celovito diagnostiko strojev.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 