การวิเคราะห์การตีในการสั่นสะเทือน: สาเหตุและการระบุ

คำจำกัดความ: Vibration Beat คืออะไร?

ในบริบทของการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ตี หรือ การตี เป็นปรากฏการณ์เฉพาะที่โดดเด่นด้วยการเพิ่มขึ้นและลดลงของแอมพลิจูดของสัญญาณการสั่นสะเทือนเป็นระยะ การปรับนี้เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณการสั่นสะเทือนสองสัญญาณที่มีความถี่ใกล้เคียงกันมากแต่ไม่เท่ากันปรากฏพร้อมกันและรวมเข้าด้วยกัน รูปคลื่นเวลาที่เกิดขึ้นจะมีลักษณะเป็นคลื่นไซน์เดี่ยวที่มีแอมพลิจูดเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างช้าๆ ในรูปแบบจังหวะ

ฟิสิกส์เบื้องหลังการตี

การตีเป็นผลลัพธ์ของการรบกวนทั้งแบบสร้างสรรค์และแบบทำลาย เมื่อจุดสูงสุดของคลื่นสั่นสะเทือนทั้งสองคลื่นเรียงตัวกัน (อยู่ในเฟสเดียวกัน) แอมพลิจูดของคลื่นทั้งสองจะรวมกัน ส่งผลให้แอมพลิจูดโดยรวมสูงขึ้น เมื่อจุดสูงสุดของคลื่นหนึ่งเรียงตัวกับร่องของคลื่นอีกคลื่นหนึ่ง (อยู่นอกเฟสเดียวกัน) คลื่นทั้งสองจะหักล้างกัน ส่งผลให้แอมพลิจูดโดยรวมลดลง วงจรการเสริมแรงและการหักล้างที่ต่อเนื่องนี้ก่อให้เกิดรูปแบบเสียงและการสั่นสะเทือนแบบ “ตี” หรือ “สั่น” อันเป็นเอกลักษณ์

ความถี่ของการมอดูเลตแอมพลิจูดนี้ เรียกว่า ความถี่การเต้นเท่ากับความแตกต่างสัมบูรณ์ระหว่างความถี่แหล่งกำเนิดทั้งสอง

ความถี่บีต = |ความถี่ 1 – ความถี่ 2|

ตัวอย่างเช่น หากเครื่องจักรสองเครื่องสร้างการสั่นสะเทือนที่ความถี่ 29.5 เฮิรตซ์และ 30.5 เฮิรตซ์ ความถี่จังหวะที่เกิดขึ้นจะเป็น |29.5 – 30.5| = 1.0 เฮิรตซ์ ซึ่งหมายความว่าแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนโดยรวมจะเพิ่มขึ้นและลดลงหนึ่งครั้งต่อวินาที

สาเหตุทั่วไปของการตีในเครื่องจักรอุตสาหกรรม

การมีอยู่ของความถี่บีตเป็นเบาะแสการวินิจฉัยที่มีค่า เพราะบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของความถี่ขับเคลื่อนสองความถี่ที่อยู่ห่างกันมาก แหล่งข้อมูลทั่วไปในโรงงานอุตสาหกรรม ได้แก่:

• เครื่องจักรหลายเครื่องบนโครงสร้างทั่วไป: ตัวอย่างที่คลาสสิกที่สุดคือปั๊มหรือพัดลมสองตัวที่มีการออกแบบเหมือนกัน ทำงานบนแพลตฟอร์มหรือระบบท่อเดียวกัน หากความเร็วการทำงานของทั้งสองต่างกันเล็กน้อย (เช่น 1780 รอบต่อนาที และ 1785 รอบต่อนาที) ทั้งสองจะสร้างจังหวะความถี่ต่ำ
• มอเตอร์ไฟฟ้า: การตีอาจเกิดขึ้นระหว่างความถี่การหมุนของมอเตอร์และความถี่ไฟฟ้า เช่น ความถี่ผ่านขั้วในมอเตอร์เหนี่ยวนำ
• ปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์แบบหลายขั้นตอน: การโต้ตอบระหว่างขั้นตอนต่างๆ ที่ทำงานด้วยความเร็วที่มีประสิทธิภาพต่างกันเล็กน้อย
• กระปุกเกียร์: ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเฟืองสองตัวที่ทำงานร่วมกันโดยมีจำนวนฟันใกล้เคียงกัน
• การเต้นของจังหวะไฮดรอลิกหรืออากาศพลศาสตร์: ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแหล่งกำเนิดความปั่นป่วนที่เกี่ยวข้องกับการไหลสองแหล่งที่แตกต่างกัน

วิธีการระบุการตีในข้อมูลการสั่นสะเทือน

การวิเคราะห์รูปคลื่นเวลา

รูปคลื่นเวลาเป็นวิธีที่ตรงที่สุดในการสังเกตจังหวะการเต้น สัญญาณจะแสดงรูปแบบการมอดูเลตแอมพลิจูดที่ชัดเจนและซ้ำๆ กัน ช่วงเวลาระหว่างจุดสูงสุด (หรือจุดต่ำสุด) ของแอมพลิจูดสองจุดติดต่อกันคือคาบของความถี่จังหวะการเต้น

การวิเคราะห์สเปกตรัมความถี่ (FFT)

ในสเปกตรัมความถี่ จังหวะจะปรากฏเป็น ยอดเขาสองยอดที่แตกต่างกันตั้งอยู่ใกล้กันมากFFT มาตรฐานอาจมีความละเอียดไม่เพียงพอที่จะแยกสัญญาณเหล่านี้ออกจากกัน ทำให้สัญญาณปรากฏเป็นจุดสูงสุดเดียวที่กว้าง เพื่อวิเคราะห์จังหวะได้อย่างถูกต้อง นักวิเคราะห์ต้องใช้ FFT ความละเอียดสูง (โดยการเพิ่มจำนวนเส้นสเปกตรัม) วิธีนี้จะช่วยแยกแยะองค์ประกอบความถี่สองส่วนที่ทำให้เกิดจังหวะได้อย่างชัดเจน

การตีเป็นปัญหาหรือเปล่า?

การเต้นไม่ใช่ความผิด แต่เป็นอาการของความถี่ที่โต้ตอบกัน อย่างไรก็ตาม มันอาจเป็นปัญหาได้:

• เสียงรบกวน: เสียงที่ขึ้นและลงอาจสังเกตเห็นได้ชัดเจนและสร้างความรำคาญให้กับบุคลากรมากกว่าเสียงรบกวนที่เกิดขึ้นตลอดเวลา
• ข้อกังวลเกี่ยวกับแอมพลิจูดสูงสุด: แอมพลิจูดสูงสุดในช่วงสัญญาณรบกวนเชิงสร้างสรรค์อาจสูงเกือบสองเท่าของแอมพลิจูดของสัญญาณแต่ละสัญญาณ ระดับสูงสุดนี้อาจเกินขีดจำกัดสัญญาณเตือนหรือทำให้เกิดความเครียดมากเกินไปต่อส่วนประกอบ แม้ว่าการสั่นสะเทือนโดยเฉลี่ยจะอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ก็ตาม
• การปิดบังปัญหาอื่น ๆ : สัญญาณที่ผันผวนบางครั้งอาจทำให้ระบุปัญหาการสั่นสะเทือนพื้นฐานอื่นๆ ได้ยาก

การแก้ไขปัญหาจังหวะโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการระบุความถี่แหล่งกำเนิดสองแหล่งและพยายามเปลี่ยนความเร็วของเครื่องใดเครื่องหนึ่งหรือเพิ่มการหน่วงเพื่อลดจุดสูงสุดของแอมพลิจูด

← กลับสู่ดัชนีหลัก