நிறமாலை கசிவு புரிந்துகொள்ளல்
நிறமாலை கசிவு ஒரு சமிக்ஞை பகுப்பாய்வின் போது ஏற்படும் அளவீட்டு பிழையின் ஒரு வடிவமாகும் வேகமான ஃபோரியர் உருமாற்றம் (FFT) இது ஒரு ஒক்க தனித்துவமான அதிர்வெண் உச்சநிலையிலிருந்து ஆற்றலின் “மங்களாக்கல்”, அல்லது பரவல், spectrum’s அடுத்தடுத்த அதிர்வெண் பொருக்களங்களாகும். இந்த மங்களாக்கல் உண்மையான அதிர்வு கூறுபோதின் வீச்சு மற்றும் வெளிப்படையான அதிர்வெண் இரண்டையும் சிதைக்கிறது, மேலும் இது சிறிய சமிக்ஞைகளை மறைக்கலாம் அல்லது தவறான கண்டறிதலுக்கு வழிவகுக்கலாம். எந்தவொரு FFT ஆய்வெடுப்பையும் நம்பக்கூடியதாக மாற்றுவதற்கு இதைப் புரிந்துகொள்ளுதல் அவசியமாகும்.
1. வரையறை: நிறமாலை கசிவு என்றால் என்ன?
ஒரு சிறந்த உலகில், ஒரு அதிர்வெண்ணில் ஒரு தூய சைனுசாயிட் நிறமாலையில் ஒரு ஒক்க, எல்லையற்ற மெல்லிய வரியாக தோன்றும். நிறமாலை கசிவு என்பது உண்மையான உலகில் என்ன நடக்கிறது என்பதாகும்: ஒரு FFT பொருக்களத்தில் இருக்க வேண்டிய ஆற்றல் அருகாமையுள்ள பொருக்களங்களில் “கசிந்து” செல்கிறது, ஒரு தீவிர உச்சநிலைக்கு பதிலாக பரந்த ஓரங்களுடன் உச்சநிலையை உற்பத்தி செய்கிறது. ফলாফல் ஒரு நிறமாலை ஆகும், இது அடிப்படை இயற்பியல் அனுமதிக்கும் விட மங்கலாக மற்றும் சத்தமாக இருக்கிறது, இது மிகப் பெரியதாக இருக்கும் போது மிக முக்கியமாகும் ஒரு சிறிய குறைபாட்டு சமிக்ஞையை அருகாமையுள்ள உச்சநிலையிலிருந்து பிரிக்க முயற்சி செய்கிறீர்கள்.
2. மூல காரணம்: சீர்மையின்மை
நிறமாலை கசிவு FFT இன் அடிப்படை அனுமானத்தின் மீறலிலிருந்து எழுகிறது. அல்கோரிதம் அது பகுப்பாய்வு செய்கிற தரவின் நிரந்தர தொகுதி ஒரு கால சமிக்ஞையின் ஒரு சிறந்த மீண்டும் செய்யப்படும் சுழற்சி என்று கருதுகிறது। அது வைத்திருக்க, சமிக்ஞையின் மதிப்பு தொகுதির முற்றிலும் முடிவில் அதன் மதிப்புடன் ஒத்திருக்க வேண்டும் முற்றிலும் தொடக்கத்தில், தொகுதி நிறைவேற்ற-முடிவு-ஆரம்ப-சைதாக எளிதாக சுழலக்கூடியதாக இருக்க வேண்டும். time-waveform நடைமுறையில், ஒரு உண்மையான அதிர்வு சமிக்ஞையை அளவிடும் போது ஒரு தொகுதியைக் கைப்பற்றுவது ஏறக்குறைய சாத்தியமற்றது, இது
উপস্থித அதிர்வெண் கூறுபோதனிற்கான சுழற்சிகளின் ஒரு சரியான முழு எண் இருக்கிறது. ফলாফல் என்பது ஒரு every : கைப்பற்றப்பட்ட சமிக்ஞையின் முடிவு தொடக்கத்தனுடன் சீரமைக்கப்படவில்லை. FFT இந்த திடீர் ஜம்பை ஒரு উচ்च-அதிர்வெண் தாற்காலிகம் என்று விளக்குகிறது — ஒரு प्रभाव போன்று — மற்றும் அந்த கৃত்திம தாற்காலிகம் ஆற்றல் செய்கிறது, அது உண்மையில் அசல் சமிக்ஞையில் இல்லை. இந்த spurious ஆற்றல் விளைந்த நிறமாலையில் பரந்த அதிர்வெண்களின் வரம்பு முழுவதும் கசிந்து நெல்லிருக்கிறது. discontinuityஅடுத்தடுத்த அதிர்வெண் பொருக்களங்களாகும். இந்த மங்களாக்கல் உண்மையான அதிர்வு கூறுபோதின் வீச்சு மற்றும் வெளிப்படையான அதிர்வெண் இரண்டையும் சிதைக்கிறது, மேலும் இது சிறிய சமிக்ஞைகளை மறைக்கலாம் அல்லது தவறான கண்டறிதலுக்கு வழிவகுக்கலாம்। எந்தவொரு FFT ஆய்வெடுப்பையும் நம்பக்கூடியதாக மாற்றுவதற்கு இதைப் புரிந்துகொள்ளுதல் அவசியமாகும்.
தரவு தொகுதி எவ்வளவு சிறிது, மற்றும் இரண்டு உண்மையான முனைய (peaks) எவ்வளவு நெருக்கமாக உள்ளன, அந்தளவு வெளியேற (leakage) மிகவும் கேடுகரமாக மாறுகிறது — அதனால்தான் வெளியேற, அதிர்வெண் தெளிவு மற்றும் தொகுதி நீளம் எப்போதும் ஒன்றாக விவாதிக்கப்படுகின்றன.
3. ஸ்பெக்ட்ரல் வெளியேற்றத்தின் விளைவுகள்
ஆற்றல் ப்ரஸாரணம் இரண்டு முக்கிய எதிர்மறை விளைவுகளை உற்பத்தி செய்கிறது:
- குறைக்கப்பட்ட வீச்சு (amplitude) துல்லியம்: ஒரு ஒற்றைப் பைனில் (bin) केंद्रीभूत இருக்க வேண்டிய ஆற்றல் இப்போது பல பைன்களில் ப்ரஸாரணமாக உள்ளது. முக்கிய முனைय இவ்வாறு படிக்கப்படுகிறது lower அதன் உண்மையான வீச்சு விட குறைவாக, அதே நேரத்தில் அடுத்தடுத்த “பக்க லோப்” பைன்கள் செயற்கையாக உயர்த்தப்படுகின்றன. ஒரு amplitude வெளியேற்றப்பட்ட முனையிலிருந்து நேரடியாக படிக்கப்படுவது தீவிரம் மதிப்பீட்டிற்கு வினையாக இருக்கலாம்.
- குறைக்கப்பட்ட அதிர்வெண் தெளிவு: வெளியேற்றம் சிறிய, அருகிலுள்ள முனைய முற்றிலும் மறைக்க போதுமான கடுமையாக இருக்கலாம். ஆரம்பகால சிதைவு (bearing fault) என்பதற்கான ஒரு மங்கலான சமிக்ஞை, எடுத்துக்காட்டாக, பெரிய 1× இன் வெளியேற்றத்தின் பரந்த தொடரவு(skirt) இல் முற்றிலும் இழந்துவிடும் bearing defect, எடுத்துக்காட்டாக, பெரிய 1× இன் வெளியேற்றத்தின் பரந்த தொடரவு(skirt) இல் முற்றிலும் இழந்துவிடும் unbalance peak.
இரு விளைவுகளும் பகுப்பாய்வாளரின் குறிக்கோளுக்கு நேரடியாக எதிரிடைச் செயல்படுகின்றன: போக்கு மற்றும் தீவிரம்க்கான துல்லியமான வீச்சு, மற்றும் ஆரம்பகால தகைய সনாক்தி(fault detection)க்கான சுத்த தெளிவு।
4. தீர்வு: வின்டோயிங் (Windowing)
ஸ்பெக்ட்ரல் வெளியேற்றம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது windowing செயல்பாடுகளுடன். ஒரு வின்டோ என்பது நேர-அலை தரவுடன் பெருக்கப்பட்ட ஒரு கணித எடைக்கொள்ளும் செயல்பாடு before இது FFT க்கு அனுப்பப்படுகிறது।
பொதுவான சுழலும்-இயந்திர வேலைக்கான மிகவும் பொதுவான தேர்வு Hanning windowஆகும். இது ஒரு மসৃண, மணி-வடிவ சுயவிவரம் உள்ளது, அது தொகுதির ஆரம்பம் மற்றும் முடிவு இரண்டிலும் சமிக்ஞையை பூஜ்ஜியத்திற்கு நழுவவிடும். இந்த நழுவுவு இரு முனைய பொருந்த நெறிசெய்கிறது, பாதிக்கப்பட்ட வெளியேற்றத்தை ஏற்படுத்திய செயற்கை நிறுத்தத்தை பயனுள்ளாக நீக்குகிறது. வின்டோ FFT க்கு மসৃணமாக கால-ஆবர்த்தித தேவையை முன்வைப்பதன் மூலம், வெளியேற்றத்தை அதிகமாக குறைப்பு — கூர்மையான முனைய, ஒரு குறைந்த சத்தம் மாறை (noise floor) மற்றும் மிக உணர்திறமான பகுப்பாய்வு கொடுக்கிறது।
வின்டோயிங் என்பது ஒரு சரிசெய்தல் என்று சட்டம் அல்ல. அதே நழுவுவு வெளியேற்றத்தை அடக்குகிறது, அதே நேரத்தில் சிறிது முக்கிய முனைய விস்தரிப்பு மற்றும் அதன் அளவிடப்பட்ட வீச்சை குறைக்க, இதுவே கருவிகள் ஒரு வீச்சு-திருத்தம் காரணியை பயன்படுத்துகிறது. வெவ்வேறு வின்டோ இந்த பண்புகளை வெவ்வேறாக மாற்றி கொடுக்கின்றன: ஒரு பின்னணிக் (flat-top) வின்டோ ஒரு ஒற்றை சுரம்மின் துல்லியமான வீச்சு பொருத்தமாக இருக்கும் போது விரும்பப்படுகிறது (எடுத்துக்காட்டாக calibration), ஒரு சீரான (rectangular) வின்டோ ஒரு இல் தற்போதைய பிடிப்புக்கு பொருத்தமாக உள்ளது bump test, அதே நேரத்தில் Hanning தினசரி இயல்பாக தொடர்ந்து உள்ளது।
5. நடைமுறையில் இது ஏன் முக்கியமானது
களப்பணிகள் நடத்தும் பொறியாளருக்கு இந்தப் பாடம் எளிது: சுத்தமான நிறமாला சரியான நோயறிதলுக்கான முன்நிபந்தனையாகும். சிறிய தாங்கி ஒலியை மூழ்கடிக்கும் அல்லது சிகரத்தின் வீச்சை குறைக்கும் கசிவு ஆய்வுவை தவறான திசையில் அனுப்பலாம். 1× வீச்சை அளவிடும்போது phase சமநிலைப்படுத்தும் பணிக்காக — Balanset போன்ற கையடக்க যন்திரம் நிறைவேற்றும் வழக்கமான பணி Balanset-1A இயந்திரத்தின் சொந்த தாங்கிகளில் — சரியான விண்டோவிங் அந்த ஒத்திசைவான சிகரத்தை கூர்மையாக வைத்திருக்கிறது மற்றும் அதன் வீச்சு நம்பகமாக இருக்கிறது, இதனால் கணக்கிடப்பட்ட சரிசெய்தல் உண்மையான அதிர்வனம் அடிப்படையிலாக இருக்கிறது மற்றும் மங்கலான கலைப்பொருளை அல்ல।
