Разумевање спектралне густине снаге
Дефиниција: Шта је спектрална густина снаге?
Спектрална густина снаге (ПСД) је репрезентација вибрација расподела енергије по фреквенцији, изражена као енергија по јединици фреквентног пропусног опсега (јединице: (м/с²)²/Hz за убрзање, (мм/с)²/Hz за брзину). За разлику од стандардног амплитудски спектар који приказује амплитуду на свакој фреквенцији, PSD показује како је снага вибрација распоређена по фреквенцији, са вредностима нормализованим пропусним опсегом фреквентне резолуције. Ова нормализација чини PSD независним од пропусног опсега анализе, омогућавајући значајно поређење између спектара мерених са различитим подешавањима резолуције.
PSD је посебно важан за анализу случајних вибрација (где се енергија континуирано распоређује по фреквенцији, а не концентрише на дискретним врховима), за анализу буке и за примене које захтевају спектралну карактеризацију независну од пропусног опсега, као што су испитивање вибрација и квалификација утицаја околине.
PSD у односу на амплитудски спектар
Амплитудски спектар
- Приказује вибрацију амплитуда на свакој фреквенцији
- Јединице: mm/s, m/s², mils, итд.
- Вршне амплитуде на дискретним фреквенцијама (неуравнотеженост, кварови лежајева)
- Вредности зависе од пропусног опсега FFT резолуције
- Стандардни дисплеј за дијагностику машина
Спектрална густина снаге
- Приказује снагу вибрација по Hz пропусног опсега
- Јединице: (мм/с)²/Хз, (м/с²)²/Хз, итд.
- Расподела енергије по фреквенцији
- Независно од пропусног опсега анализе
- Стандард за анализу случајних вибрација
Однос
- PSD = (Амплитуда)² / Δf
- Где је Δf = фреквентна резолуција (ширина интервала)
- Квадратура наглашава велике амплитуде
- Нормализација чини пропусним опсегом независним
Апликације
1. Анализа случајних вибрација
Примарна PSD апликација:
- Случајни процеси: Турбуленција, вибрације пута, сеизмика, акустика
- Континуирани спектри: Енергија расподељена по фреквенцији, а не дискретни врхови
- Статистички опис: PSD описује случајну расподелу енергије процеса
- Стандардни формат: Спецификације за испитивања вибрација у PSD-у
2. Карактеризација широкопојасног шума
- Кавитација бука у пумпама
- Турбулентна бука протока у вентилаторима
- Аеродинамичка бука
- Карактеризација буке дефекта лежаја
3. Поређење независно од пропусног опсега
- Упоредите спектре измерене са различитим FFT подешавањима
- Подаци са различитих инструмената или резолуција
- Историјски подаци са различитим параметрима анализе
- PSD вредности директно упоредиве без обзира на пропусни опсег
4. Тестирање утицаја животне средине
- Спецификације теста вибрација дате као PSD у односу на фреквенцију
- Управљање столом за витлање засновано на PSD-у
- Тестирање квалификације производа
- Стандарди за ударце и вибрације
Израчунавање PSD-а
Од БФТ-а
- Израчунај FFT вибрационог сигнала
- Квадрирајте сваку вредност амплитуде
- Поделити са фреквенцијском резолуцијом (Δf = Fmax / Број линија)
- Резултат: PSD у (јединицама)²/Hz
Јединице
- PSD за убрзање: (м/с²)²/Хз или г²/Хз
- Брзина PSD: (мм/с)²/Хз или (ин/с)²/Хз
- PSD померања: (µm)²/Hz или (mils)²/Hz
- Често исцртано: Логаритамска скала (dB у односу на референцу)
Тумачење PSD графикона
Равни спектар (бели шум)
- Константна PSD вредност на фреквенцији
- Једнака енергија по Hz на свим фреквенцијама
- Карактеристика широкопојасних случајних вибрација
- Пример: Идеална случајна вибрација за тестирање
Нагнути спектар (обојени шум)
- PSD варира са учесталошћу
- Растући нагиб: више енергије на високим фреквенцијама
- Опадајући нагиб: више енергије на ниским фреквенцијама (уобичајено код машина)
- Нагиб означава фреквентну расподелу енергије
Врхови у PSD-у
- Дискретне фреквентне компоненте се појављују као врхови изнад општег нивоа
- Резонанције се показују као повишени PSD региони
- Може да идентификује доминантне фреквенције које доприносе енергији
Однос према RMS и укупној енергији
Укупна енергија из PSD-а
- Интегришите PSD у целом фреквентном опсегу
- Резултат: Средња квадратна вредност
- Квадратни корен даје RMS вредност
- RMS = √[∫ PSD(f) df]
Енергија у фреквентним опсезима
- Интегришите PSD преко одређеног фреквентног опсега
- Даје енергију у том бенду
- Корисно за процену доприноса различитих фреквентних опсега
Предности ПСД-а
Независност од резолуције
- PSD вредности су упоредиве без обзира на FFT резолуцију
- Омогућава поређење историјских података са различитим подешавањима
- Стандардизује анализу на различитим инструментима
Репрезентација енергије
- Директно представља расподелу енергије вибрација
- Квадратне вредности наглашавају доминантне фреквенције
- Природно за анализу засновану на енергији
Статистички оквир
- PSD је основа теорије случајних вибрација
- Омогућава вероватносну анализу
- Подржава предвиђање века трајања од замора од случајног оптерећења
Када користити ПСД
Користите ПСД када:
- Анализирање случајних вибрација или буке
- Поређење података са различитим пропусним опсезима анализе
- Праћење спецификација теста у PSD формату
- Карактеризација процеса широкопојасног интернета
- Потребна је анализа заснована на енергији
Користите амплитудски спектар када:
- Рутинска дијагностика машина
- Идентификација дискретних фреквенција кварова
- Трендови у одређеним компонентама
- Вредности амплитуде директно значајне
Спектрална густина снаге је фундаментални концепт у анализи случајних вибрација и пружа спектралну карактеризацију независну од пропусног опсега. Иако се ређе користи од амплитудских спектара за рутинску дијагностику машина, PSD је неопходан за примене случајних вибрација, анализу буке и било коју ситуацију која захтева поређење спектара мерених различитим параметрима анализе или са различитих инструмената.
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 