ทำความเข้าใจเกี่ยวกับดีมอดูเลต (การวิเคราะห์ซองจดหมาย)

คำจำกัดความ: ดีมอดูเลตคืออะไร?

ในบริบทของการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน การดีมอดูเลชั่น เป็นเทคนิคการประมวลผลสัญญาณอันทรงพลังที่ใช้ตรวจจับแรงกระแทกความถี่ต่ำซ้ำๆ ที่ “ซ่อน” อยู่ภายในสัญญาณการสั่นสะเทือนความถี่สูงของเครื่องจักร นี่คือกระบวนการหลักเบื้องหลังคำศัพท์ที่รู้จักกันทั่วไปว่า การวิเคราะห์ซองจดหมายทั้งสองคำนี้มักใช้แทนกันได้

เทคนิคนี้ทำงานโดยการแยกย่านความถี่สูงของการสั่นสะเทือน ซึ่งทำหน้าที่เป็นสัญญาณ “พาหะ” แล้วจึงแยก “ซอง” ของสัญญาณนั้นออกมา ซองนี้จะเผยให้เห็นรูปแบบความถี่ต่ำที่เป็นพื้นฐานของการกระแทกที่เกิดซ้ำๆ เช่น ที่เกิดจากรอยเลื่อนขนาดเล็กในตลับลูกปืนหรือเฟือง

กระบวนการดีมอดูเลชั่น

การดีมอดูเลตเกี่ยวข้องกับกระบวนการสามขั้นตอน:

1. การกรองแบบแบนด์พาส: ขั้นแรก สัญญาณการสั่นสะเทือนดิบจะถูกส่งผ่านตัวกรองผ่านแบนด์ความถี่สูง ซึ่งจะกำจัดการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำที่รุนแรง (เช่น ความไม่สมดุลและการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง) และจะมุ่งเน้นไปที่ช่วงความถี่สูงเท่านั้น ซึ่งคลื่นความเค้นจากแรงกระแทกของตลับลูกปืนหรือเฟืองจะกระตุ้นการสั่นพ้องเชิงโครงสร้าง
2. การแก้ไข: จากนั้นสัญญาณความถี่สูงที่ผ่านการกรองจะถูกแก้ไข กระบวนการนี้จะพลิกส่วนที่เป็นลบของรูปคลื่นให้เป็นบวก ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะสร้างสัญญาณที่แสดงถึงแอมพลิจูดสัมบูรณ์
3. การกรองแบบ Low-Pass (Enveloping): ในที่สุด สัญญาณที่แก้ไขแล้วนี้จะถูกส่งผ่านตัวกรองความถี่ต่ำ วิธีนี้จะทำให้สัญญาณเรโซแนนซ์ความถี่สูง “พาหะ” เรียบขึ้น เหลือเพียง “ซอง” ความถี่ต่ำที่ติดตามจุดสูงสุดของสัญญาณที่แก้ไขแล้ว สัญญาณซองที่ได้นี้แสดงถึงอัตราการเกิดซ้ำของผลกระทบโดยตรง

จากนั้นจึงทำ FFT กับสัญญาณซองจดหมายสุดท้ายนี้ สเปกตรัมที่ได้เรียกว่าสเปกตรัมซองจดหมายหรือสเปกตรัมดีมอดูเลต จะแสดงจุดสูงสุดที่ชัดเจนที่ความถี่ความผิดพลาดที่แน่นอนของส่วนประกอบของตลับลูกปืนหรือเฟือง

เหตุใดการดีมอดูเลตจึงมีประสิทธิภาพมาก?

การดีมอดูเลตเป็นหนึ่งในเทคนิคที่สำคัญที่สุดสำหรับการตรวจจับความผิดพลาดในระยะเริ่มต้นเนื่องจากสามารถจัดการกับสัญญาณแรงกระแทกได้

• การเตือนล่วงหน้า: เมื่อชิ้นส่วนที่กลิ้งไปกระทบกับชิ้นส่วนเล็กๆ บนรางลูกปืน จะทำให้เกิดแรงกระแทกเล็กน้อยและพลังงานต่ำ แรงกระแทกนี้ทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือนความถี่สูงสั้นๆ ขณะที่โครงสร้างเครื่องจักร "สั่น" ตามความถี่ธรรมชาติ
• การแยกสัญญาณจากสัญญาณรบกวน: ในสเปกตรัม FFT ปกติ พลังงานจำนวนเล็กน้อยจากผลกระทบในระยะเริ่มต้นเหล่านี้จะถูกฝังไว้โดยพลังงานมหาศาลจากการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ เช่น ความไม่สมดุล.
• การเน้นที่อัตราการทำซ้ำ: การดีมอดูเลชันจะละเลยสัญญาณความถี่ต่ำที่มีกำลังสูง โดยมุ่งเน้นไปที่ "เสียงกริ่ง" ความถี่สูง และที่สำคัญที่สุดคือ *อัตราการเกิดซ้ำ* ของเสียงกริ่งนั้น อัตราการเกิดซ้ำนี้สัมพันธ์โดยตรงกับความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืนหรือเฟือง (เช่น BPFO, BPFI, BSF, GMF)

แอปพลิเคชั่น

การใช้งานหลักของการดีมอดูเลตคือ:

• การวิเคราะห์ตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้ง: เป็นวิธีการที่ชัดเจนในการตรวจจับและวินิจฉัยข้อบกพร่องในตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้ง โดยมักจะส่งคำเตือนล่วงหน้าหลายเดือนก่อนที่ข้อบกพร่องจะกลายเป็นวิกฤต
• การวิเคราะห์กระปุกเกียร์: มีประสิทธิภาพสูงในการตรวจจับปัญหาต่างๆ เช่น ฟันเฟืองแตกร้าวหรือหัก ซึ่งสร้างสัญญาณแรงกระแทกที่ชัดเจนที่ความเร็ว 1 เท่าของความเร็วรอบของเฟืองในสเปกตรัมที่ถอดรหัสแล้ว
• เหตุการณ์ที่มีผลกระทบอื่น ๆ : นอกจากนี้ยังสามารถใช้ตรวจจับปรากฏการณ์การกระทบซ้ำๆ อื่นๆ ได้ เช่น การเปิดและปิดของกับดักไอน้ำ หรือปัญหาการกำหนดเวลาของวาล์วเครื่องยนต์ลูกสูบ

← กลับสู่ดัชนีหลัก