Razumevanje demodulacije (analiza ovojnice)

Definicija: Kaj je demodulacija?

V kontekstu analize vibracij, demodulacija je zmogljiva tehnika obdelave signalov, ki se uporablja za zaznavanje ponavljajočih se nizkofrekvenčnih udarcev, ki so »skriti« v visokofrekvenčnem vibracijskem signalu stroja. To je osrednji postopek, na katerem temelji bolj znan izraz, Analiza ovojniceIzraza se pogosto uporabljata kot sopomenki.

Tehnika deluje tako, da izolira visokofrekvenčni pas vibracij, ki deluje kot "nosilni" signal, nato pa iz njega izlušči "ovojnico". Ta ovojnica razkrije osnovne nizkofrekvenčne vzorce ponavljajočih se udarcev, kot so tisti, ki jih povzročajo mikroskopske napake v ležajih ali zobnikih.

Postopek demodulacije

Demodulacija vključuje tristopenjski postopek:

1. Pasovno filtriranje: Najprej se surovi vibracijski signal prepusti skozi visokofrekvenčni pasovno prepustni filter. Ta odstrani močne, nizkofrekvenčne vibracije (kot sta neuravnoteženost in neusklajenost) in se osredotoči le na visokofrekvenčno območje, kjer napetostni valovi zaradi udarcev ležajev ali zobnikov vzbujajo strukturne resonance.
2. Popravek: Filtriran visokofrekvenčni signal se nato usmeri. Ta postopek obrne negativni del valovne oblike v pozitivnega, s čimer se v bistvu ustvari signal, ki predstavlja absolutno amplitudo.
3. Nizkopasovno filtriranje (ovojnica): Na koncu se ta usmerjeni signal prenese skozi nizkoprepustni filter. Ta zgladi visokofrekvenčni resonančni "nosilni" signal, tako da ostane le nizkofrekvenčna "ovojnica", ki sledi vrhovom usmerjenega signala. Ta nastali signal ovojnice neposredno predstavlja hitrost ponavljanja osnovnih vplivov.

Nato se na tem končnem ovojničnem signalu izvede FFT. Nastali spekter, imenovan ovojnični spekter ali demodulirani spekter, kaže jasne vrhove pri natančnih frekvencah okvare ležaja ali komponent zobnika.

Zakaj je demodulacija tako učinkovita?

Demodulacija je ena najpomembnejših tehnik za zgodnje odkrivanje napak zaradi načina, kako obravnava udarne signale.

• Zgodnje opozorilo: Ko kotalni element zadene majhno odluščico na ležajnem obroču, to povzroči majhen udarec z nizko energijo. Ta udarec povzroči zelo kratek, visokofrekvenčni sunek vibracij, ko konstrukcija stroja "zavi" pri svojih naravnih frekvencah.
• Ločevanje signala od šuma: V normalnem FFT spektru je majhna količina energije iz teh zgodnjih udarcev popolnoma prekrita z ogromno energijo nizkofrekvenčnih vibracij, kot je neravnovesje.
• Osredotočanje na stopnjo ponovitev: Demodulacija ignorira močne nizkofrekvenčne signale. Osredotoča se na visokofrekvenčno »zvonjenje« in, kar je najpomembneje, na *frekvenco ponavljanja* tega zvonjenja. Prav ta frekvenca ponavljanja neposredno ustreza frekvencam okvar ležaja ali zobnika (npr. BPFO, BPFI, BSF, GMF).

Aplikacije

Glavne aplikacije za demodulacijo so:

• Analiza kotalnih ležajev: Je dokončna metoda za odkrivanje in diagnosticiranje napak v krogličnih in valjčnih ležajih, ki pogosto zagotovi opozorilo mesece preden napaka postane kritična.
• Analiza menjalnika: Zelo učinkovito odkriva težave, kot so razpokani ali zlomljeni zobje zobnikov, ki v demoduliranem spektru ustvarijo jasen signal udarca pri 1-kratni hitrosti vrtenja zobnika.
• Drugi vplivni dogodki: Uporablja se lahko tudi za zaznavanje drugih ponavljajočih se udarnih pojavov, kot so odpiranje in zapiranje parnih lovilcev ali težave s krmiljenjem ventilov batnega motorja.

← Nazaj na glavno kazalo