ทำความเข้าใจความหนาแน่นสเปกตรัมกำลัง

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

อะไหล่

Vibration sensor

$107.47

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,123.32

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

อะไหล่

Reflective tape

$11.94

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

คำจำกัดความ: ความหนาแน่นสเปกตรัมกำลังคืออะไร?

ความหนาแน่นสเปกตรัมกำลัง (PSD) เป็นตัวแทนของ การสั่นสะเทือน การกระจายพลังงานข้ามความถี่ แสดงเป็นพลังงานต่อแบนด์วิดท์ความถี่หน่วย (หน่วย: (m/s²)²/Hz สำหรับความเร่ง, (mm/s)²/Hz สำหรับความเร็ว) ซึ่งแตกต่างจากมาตรฐาน สเปกตรัมแอมพลิจูด ซึ่งแสดงแอมพลิจูดที่ความถี่แต่ละความถี่ PSD จะแสดงการกระจายพลังงานการสั่นสะเทือนในแต่ละความถี่ โดยค่าจะถูกปรับมาตรฐานตามแบนด์วิดท์ความละเอียดความถี่ การปรับมาตรฐานนี้ทำให้ PSD เป็นอิสระจากแบนด์วิดท์การวิเคราะห์ ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบสเปกตรัมที่วัดด้วยการตั้งค่าความละเอียดที่แตกต่างกันได้อย่างมีความหมาย.

PSD มีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสุ่ม (โดยที่พลังงานจะกระจายอย่างต่อเนื่องทั่วความถี่แทนที่จะกระจุกตัวอยู่ที่จุดสูงสุดที่แยกจากกัน) สำหรับการวิเคราะห์สัญญาณรบกวน และสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการลักษณะเฉพาะของสเปกตรัมที่ไม่ขึ้นกับแบนด์วิดท์ เช่น การทดสอบการสั่นสะเทือนและคุณสมบัติด้านสิ่งแวดล้อม.

PSD เทียบกับสเปกตรัมแอมพลิจูด

สเปกตรัมแอมพลิจูด

• แสดงการสั่นสะเทือน แอมพลิจูด ในแต่ละความถี่
• หน่วย: mm/s, m/s², มิล ฯลฯ.
• แอมพลิจูดสูงสุดที่ความถี่แยก (ความไม่สมดุล, ความผิดพลาดของตลับลูกปืน)
• ค่าขึ้นอยู่กับแบนด์วิดท์ความละเอียด FFT
• จอแสดงผลมาตรฐานสำหรับการวินิจฉัยเครื่องจักร

ความหนาแน่นสเปกตรัมกำลัง

• แสดงพลังการสั่นสะเทือนต่อเฮิรตซ์ของแบนด์วิดท์
• หน่วย: (mm/s)²/Hz, (m/s²)²/Hz เป็นต้น.
• การกระจายพลังงานข้ามความถี่
• แบนด์วิดท์อิสระจากการวิเคราะห์
• มาตรฐานการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสุ่ม

ความสัมพันธ์

• PSD = (แอมพลิจูด)² / Δf
• โดยที่ Δf = ความละเอียดความถี่ (ความกว้างของถัง)
• การยกกำลังสองเน้นแอมพลิจูดขนาดใหญ่
• การทำให้เป็นมาตรฐานทำให้แบนด์วิดท์เป็นอิสระ

แอปพลิเคชั่น

1. การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสุ่ม

แอปพลิเคชัน PSD หลัก:

• กระบวนการสุ่ม: ความปั่นป่วน การสั่นสะเทือนของถนน แผ่นดินไหว เสียง
• สเปกตรัมต่อเนื่อง: พลังงานกระจายไปตามความถี่ ไม่ใช่จุดยอดที่แยกจากกัน
• คำอธิบายทางสถิติ: PSD อธิบายการกระจายพลังงานกระบวนการสุ่ม
• รูปแบบมาตรฐาน: ข้อกำหนดการทดสอบการสั่นสะเทือนใน PSD

2. การกำหนดลักษณะสัญญาณรบกวนแบบบรอดแบนด์

• การเกิดโพรงอากาศ เสียงรบกวนในปั๊ม
• เสียงลมไหลปั่นป่วนในพัดลม
• เสียงอากาศพลศาสตร์
• การระบุลักษณะเสียงบกพร่องของตลับลูกปืน

3. การเปรียบเทียบแบนด์วิดท์อิสระ

• เปรียบเทียบสเปกตรัมที่วัดด้วยการตั้งค่า FFT ที่แตกต่างกัน
• ข้อมูลจากเครื่องมือหรือความละเอียดที่แตกต่างกัน
• ข้อมูลทางประวัติศาสตร์พร้อมพารามิเตอร์การวิเคราะห์ที่แตกต่างกัน
• ค่า PSD สามารถเปรียบเทียบได้โดยตรงโดยไม่คำนึงถึงแบนด์วิดท์

4. การทดสอบสิ่งแวดล้อม

• ข้อกำหนดการทดสอบการสั่นสะเทือนที่กำหนดเป็น PSD เทียบกับความถี่
• การควบคุมโต๊ะเขย่าโดยใช้ PSD
• การทดสอบคุณสมบัติผลิตภัณฑ์
• มาตรฐานการกระแทกและการสั่นสะเทือน

การคำนวณ PSD

จาก FFT

• คำนวณ FFT ของสัญญาณการสั่นสะเทือน
• ยกกำลังสองค่าแอมพลิจูดแต่ละค่า
• หารด้วยความละเอียดความถี่ (Δf = Fmax / จำนวนเส้น)
• ผลลัพธ์: PSD ใน (หน่วย)²/Hz

หน่วย

• การเร่งความเร็ว PSD: (m/s²)²/Hz หรือ g²/Hz
• ความเร็ว PSD: (มม./วินาที)²/เฮิรตซ์ หรือ (นิ้ว/วินาที)²/เฮิรตซ์
• การเคลื่อนย้าย PSD: (µm)²/Hz หรือ (มิล)²/Hz
• มักวางแผนไว้: สเกลลอการิทึม (dB เทียบกับการอ้างอิง)

การตีความพล็อต PSD

สเปกตรัมแบน (เสียงสีขาว)

• PSD คงที่ตลอดความถี่
• พลังงานเท่ากันต่อเฮิรตซ์ที่ความถี่ทั้งหมด
• ลักษณะเฉพาะของการสั่นสะเทือนแบบสุ่มแบนด์กว้าง
• ตัวอย่าง: การสั่นสะเทือนแบบสุ่มในอุดมคติสำหรับการทดสอบ

สเปกตรัมลาดเอียง (สัญญาณรบกวนสี)

• PSD แตกต่างกันไปตามความถี่
• ความลาดชันที่เพิ่มขึ้น: พลังงานมากขึ้นที่ความถี่สูง
• ความลาดชันที่ลดลง: พลังงานมากขึ้นที่ความถี่ต่ำ (มักเกิดขึ้นในเครื่องจักร)
• ความชันแสดงการกระจายความถี่ของพลังงาน

จุดสูงสุดใน PSD

• ส่วนประกอบความถี่แยกปรากฏเป็นจุดสูงสุดเหนือระดับทั่วไป
• การสั่นพ้องแสดงเป็นบริเวณ PSD ที่สูงขึ้น
• สามารถระบุความถี่หลักที่ส่งผลต่อพลังงานได้

ความสัมพันธ์กับ RMS และพลังงานรวม

พลังงานทั้งหมดจาก PSD

• รวม PSD ในทุกช่วงความถี่
• ผลลัพธ์: ค่ากลางกำลังสอง
• รากที่สองให้ค่า RMS
• RMS = √[∫ PSD(f) df]

พลังงานในย่านความถี่

• รวม PSD ไว้ในช่วงความถี่เฉพาะ
• ให้พลังงานในแบนด์นั้น
• มีประโยชน์ในการประเมินการมีส่วนสนับสนุนของช่วงความถี่ที่แตกต่างกัน

ข้อดีของ PSD

ความเป็นอิสระของความละเอียด

• ค่า PSD สามารถเปรียบเทียบได้โดยไม่คำนึงถึงความละเอียด FFT
• ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบข้อมูลประวัติด้วยการตั้งค่าที่แตกต่างกันได้
• สร้างมาตรฐานการวิเคราะห์ระหว่างเครื่องมือต่างๆ

การแสดงพลังงาน

• แสดงถึงการกระจายพลังงานการสั่นสะเทือนโดยตรง
• ค่ากำลังสองเน้นความถี่ที่โดดเด่น
• เป็นธรรมชาติสำหรับการวิเคราะห์ตามพลังงาน

กรอบการทำงานทางสถิติ

• PSD เป็นรากฐานของทฤษฎีการสั่นสะเทือนแบบสุ่ม
• ช่วยให้สามารถวิเคราะห์ความน่าจะเป็นได้
• รองรับการทำนายอายุความเหนื่อยล้าจากการโหลดแบบสุ่ม

เมื่อใดควรใช้ PSD

ใช้ PSD เมื่อ:

• การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนหรือเสียงรบกวนแบบสุ่ม
• การเปรียบเทียบข้อมูลด้วยแบนด์วิดท์การวิเคราะห์ที่แตกต่างกัน
• ปฏิบัติตามข้อกำหนดการทดสอบในรูปแบบ PSD
• การกำหนดลักษณะของกระบวนการบรอดแบนด์
• จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ตามพลังงาน

ใช้สเปกตรัมแอมพลิจูดเมื่อ:

• การวินิจฉัยเครื่องจักรตามปกติ
• การระบุความถี่ความผิดพลาดแบบแยกส่วน
• ส่วนประกอบเฉพาะที่กำลังเป็นกระแส
• ค่าแอมพลิจูดมีความหมายโดยตรง

ความหนาแน่นสเปกตรัมกำลัง (Power Spectral Density) เป็นแนวคิดพื้นฐานในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสุ่ม และให้ลักษณะเฉพาะของสเปกตรัมที่ไม่ขึ้นกับแบนด์วิดท์ แม้ว่าจะไม่ค่อยนิยมใช้สเปกตรัมแอมพลิจูดสำหรับการวินิจฉัยเครื่องจักรทั่วไป แต่ PSD ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการประยุกต์ใช้การสั่นสะเทือนแบบสุ่ม การวิเคราะห์สัญญาณรบกวน และสถานการณ์ใดๆ ที่ต้องการการเปรียบเทียบสเปกตรัมที่วัดด้วยพารามิเตอร์การวิเคราะห์ที่แตกต่างกันหรือจากเครื่องมือที่แตกต่างกัน.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก