Förstå demodulering (kuvertanalys)

Definition: Vad är demodulering?

I samband med vibrationsanalys, demodulering är en kraftfull signalbehandlingsteknik som används för att upptäcka upprepade, lågfrekventa stötar som är "dolda" i en maskins högfrekventa vibrationssignal. Det är kärnprocessen bakom den mer allmänt kända termen, KuvertanalysDe två termerna används ofta omväxlande.

Tekniken fungerar genom att isolera ett högfrekvent vibrationsband, som fungerar som en "bärvågssignal", och sedan extrahera "höljet" av den signalen. Detta hölje avslöjar de underliggande lågfrekventa mönstren av upprepade stötar, såsom de som genereras av mikroskopiska fel i lager eller kugghjul.

Demoduleringsprocessen

Demodulering innebär en process i tre steg:

1. Bandpassfiltrering: Först skickas den råa vibrationssignalen genom ett högfrekvent bandpassfilter. Detta tar bort de starka, lågfrekventa vibrationerna (som obalans och feljustering) och fokuserar endast på ett högfrekvent område där spänningsvågorna från lager- eller kugghjulsstötar exciterar strukturella resonanser.
2. Rättelse: Den filtrerade högfrekventa signalen likriktas sedan. Denna process vänder den negativa delen av vågformen till positiv, vilket i huvudsak skapar en signal som representerar den absoluta amplituden.
3. Lågpassfiltrering (omslutning): Slutligen passerar denna likriktade signal genom ett lågpassfilter. Detta jämnar ut den högfrekventa resonanta "bärvågssignalen" och lämnar endast kvar den lågfrekventa "enveloppen" som följer topparna i den likriktade signalen. Denna resulterande enveloppsignal representerar direkt repetitionsfrekvensen för de underliggande stötarna.

En FFT utförs sedan på denna slutliga enveloppsignal. Det resulterande spektrumet, kallat enveloppspektrum eller demodulerat spektrum, visar tydliga toppar vid de exakta felfrekvenserna för lager- eller växelkomponenterna.

Varför är demodulering så effektiv?

Demodulering är en av de viktigaste teknikerna för tidig feldetektering på grund av hur den hanterar stötsignaler.

• Tidig varning: När ett litet flagg på en lagerbana träffas av ett rullelement, producerar det en liten, lågenergisk stöt. Denna stöt orsakar en mycket kort, högfrekvent vibrationsutbrott när maskinstrukturen "ringer" vid sina naturliga frekvenser.
• Att separera signalen från bruset: I ett normalt FFT-spektrum begravs den lilla mängden energi från dessa tidiga nedslag helt av den massiva energin från lågfrekventa vibrationer som obalans.
• Fokusera på repetitionsfrekvensen: Demodulering ignorerar de kraftfulla lågfrekventa signalerna. Den fokuserar på den högfrekventa "ringningen" och, viktigast av allt, *repetitionsfrekvensen* för den ringningen. Det är denna repetitionsfrekvens som direkt motsvarar lager- eller kugghjulsfelfrekvenserna (t.ex. BPFO, BPFI, BSF, GMF).

Applikationer

De primära tillämpningarna för demodulering är:

• Analys av rulllager: Det är den definitiva metoden för att upptäcka och diagnostisera fel i kul- och rullager, och ger ofta en varning månader innan felet blir kritiskt.
• Analys av växellådan: Den är mycket effektiv för att upptäcka problem som spruckna eller trasiga kugghjul, vilket genererar en tydlig stötsignal vid 1 gånger kugghjulets rotationshastighet i det demodulerade spektrumet.
• Andra påverkande händelser: Den kan också användas för att upptäcka andra repetitiva stötfenomen, såsom öppning och stängning av ångfällor eller problem med motorns fram- och återgående ventiltider.

← Tillbaka till huvudmenyn