Att förstå koherens

1. Definition: Vad är koherens?

Koherens (även kallad koherensfunktionen) är ett signalbehandlingsverktyg som används i vibrationsanalys för att bestämma kvaliteten och validiteten hos en mätning. Det är ett värde mellan 0 och 1 som anger hur mycket av utsignalen vid en given frekvens som direkt orsakas av insignalen.

• En sammanhängande 1.0 Vid en specifik frekvens betyder det att det finns ett perfekt linjärt förhållande mellan de två signalerna. 100% av utsignalen vid den frekvensen orsakas av insignalen.
• En sammanhängande 0.5 betyder att endast 50% av utsignalens energi vid den frekvensen är linjärt relaterad till insignalen. Den andra 50% beror på andra faktorer som brus, icke-linjäriteter eller andra opätta ingångar.
• En sammanhängande 0.0 betyder att det inte finns något linjärt samband alls mellan de två signalerna vid den frekvensen.

Koherens beräknas med hjälp av spektraldensitet över olika effektområden och kräver en flerkanalsanalysator som kan mäta två signaler samtidigt.

2. Primära användningsområden för koherens

Koherens används främst inom två nyckelområden:

a) Validering Frekvensresponsfunktion (FRF) Måttningar

Detta är den vanligaste och mest kritiska användningen av koherens. När man utför ett slagtest (eller bumptest) för att mäta en FRF är koherensdiagrammet avgörande för att bedöma datakvaliteten.

• Bra mätning: För en giltig FRF bör koherensen vara mycket nära 1,0 vid de frekvenser som motsvarar resonanttopparna. Om koherensen är hög (t.ex. >0,95) ger det analytikern förtroende för att det uppmätta svaret verkligen orsakades av hammarens stöt och inte av bakgrundsvibrationer eller mätbrus.
• Dålig mätning: Om koherensen sjunker avsevärt vid en resonant topp indikerar det en dålig mätning. Detta kan bero på ett dåligt hammarslag, en bullrig miljö eller ett icke-linjärt strukturellt svar. Analytikern bör förkasta data från den stöten och försöka igen. Koherensen kommer naturligtvis att vara låg vid antiresonanser ("dalarna" i FRF), vilket är normalt.

b) Källidentifiering

Koherens kan användas för att avgöra om vibrationer från en maskin orsakar vibrationer i en annan. Om du till exempel har en pump och en motor på en gemensam bas och du misstänker att motorn orsakar att pumpen vibrerar:

• Förfarande: Placera en accelerometer på motorn (ingången) och en andra accelerometer på pumpen (utgången). Mät båda signalerna samtidigt och beräkna koherensen.
• Tolkning: Om koherensen är hög vid motorns löphastighet, ger det starka bevis för att vibrationerna överförs från motorn till pumpen genom deras gemensamma struktur. Om koherensen är låg orsakas pumpens vibrationer sannolikt av dess egna problem (t.ex. pumpobalans, kavitation) och inte av motorn.

3. Faktorer som minskar koherensen

Flera faktorer kan göra att koherensvärdet blir mindre än 1,0:

• Mätbrus: Kontaminering av antingen in- eller utsignalen med ovidkommande brus.
• Icke-linjära system: Koherens mäter endast det *linjära* sambandet. Om systemet är icke-linjärt (t.ex. på grund av glapp, sprickor eller interaktioner mellan vätska och struktur) kommer koherensen att vara låg även om det finns ett orsakssamband.
• Tidsfördröjningar: En betydande tidsfördröjning mellan in- och utsignalerna kan minska koherensen.
• Andra omättade ingångar: Om utdata orsakas av mer än en källa, och du bara mäter en av dem som indata, kommer koherensen att vara låg.

Sammanfattningsvis är koherensfunktionen ett viktigt kvalitetskontrollverktyg för avancerade vibrationsmätningar, vilket ger förtroende för giltigheten av FRF-data och hjälper till att identifiera vibrationsöverföringsvägar.

← Tillbaka till huvudmenyn