ทำความเข้าใจการวิเคราะห์เวฟเล็ต

1. คำจำกัดความ: การวิเคราะห์เวฟเล็ตคืออะไร?

การวิเคราะห์เวฟเล็ต เป็นเทคนิคการประมวลผลสัญญาณขั้นสูงที่ใช้ในการวิเคราะห์ การสั่นสะเทือน สัญญาณที่เนื้อหาความถี่มีการเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ซึ่งแตกต่างจากสัญญาณแบบดั้งเดิม การแปลงฟูเรียร์อย่างรวดเร็ว (FFT)ซึ่งเหมาะที่สุดสำหรับสัญญาณคงที่ (สัญญาณที่มีเนื้อหาความถี่คงที่) การวิเคราะห์เวฟเล็ตสามารถจับภาพและแสดงเหตุการณ์ชั่วคราว คลื่นกระแทก และพฤติกรรมที่ไม่คงที่อื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

มันทำงานโดยการแยกสัญญาณออกเป็นชุดฟังก์ชันพื้นฐานที่เรียกว่า "เวฟเล็ต" แต่ละเวฟเล็ตเป็นแพ็กเก็ตสั้น ๆ คล้ายคลื่นสั่นที่มีการระบุตำแหน่งทั้งเวลาและความถี่ การระบุตำแหน่งแบบคู่ขนานนี้เองที่ทำให้การวิเคราะห์เวฟเล็ตมีประสิทธิภาพ

2. การวิเคราะห์เวฟเล็ตเทียบกับ FFT

เพื่อทำความเข้าใจถึงคุณค่าของการวิเคราะห์เวฟเล็ต จำเป็นต้องเข้าใจข้อจำกัดของ FFT:

• FFT (การแปลงฟูริเยร์อย่างรวดเร็ว): FFT บอกคุณว่าสัญญาณมีความถี่ *อะไร* บ้าง แต่จะไม่ให้ข้อมูลว่าความถี่นั้นเกิดขึ้น *เมื่อใด* FFT วิเคราะห์สัญญาณทั้งหมดในคราวเดียว ให้ความละเอียดความถี่ที่ยอดเยี่ยม แต่ความละเอียดเวลาเป็นศูนย์
• การวิเคราะห์เวฟเล็ต: การวิเคราะห์เวฟเล็ตจะบอกคุณว่าความถี่ *อะไร* มีอยู่และ *เมื่อใด* ความถี่เหล่านั้นจะปรากฏ การวิเคราะห์นี้จะแสดงแผนที่ “เวลา-ความถี่” ของสัญญาณ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเนื้อหาสเปกตรัมมีวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป

ลองนึกภาพสัญญาณที่มีเหตุการณ์ "คลิก" สั้นๆ จากฟันเฟืองที่แตกร้าว FFT อาจแสดงพลังงานบรอดแบนด์ที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ค่าคลิกจะถูกเฉลี่ยจากสัญญาณทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์เวฟเล็ตจะสร้างกราฟที่แสดงให้เห็นการพุ่งพล่านของพลังงานความถี่สูง ณ ช่วงเวลาที่เกิดการคลิกอย่างชัดเจน

3. Scalogram: แผนที่เวลา-ความถี่

ผลลัพธ์ที่พบมากที่สุดของการวิเคราะห์เวฟเล็ตคือ สกาโลแกรม (หรือกราฟเวลา-ความถี่ที่คล้ายกัน) นี่คือแผนที่สี 2 มิติ โดยที่:

• แกน X แสดงถึงเวลา
• แกน Y แสดงถึงความถี่ (หรือมาตราส่วน)
• สีแสดงถึงแอมพลิจูดหรือพลังงานของการสั่นสะเทือน ณ เวลาและความถี่นั้นๆ

การแสดงภาพนี้ช่วยให้มองเห็นเหตุการณ์ชั่วคราวที่ซ่อนอยู่ในสเปกตรัม FFT มาตรฐานได้อย่างง่ายดาย ตัวอย่างเช่น เส้นแนวตั้งสี “ร้อน” บนสเกโลแกรม แสดงถึงเหตุการณ์แบนด์วิดท์กว้าง (เช่น การชน) ที่เกิดขึ้น ณ ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง

4. การประยุกต์ใช้ในการวินิจฉัยการสั่นสะเทือน

โดยทั่วไปแล้วการวิเคราะห์เวฟเล็ตจะไม่ถูกใช้สำหรับงานประจำ การตรวจสอบการสั่นสะเทือน แต่เป็นเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับการวินิจฉัยขั้นสูงในสถานการณ์เฉพาะ:

• การวิเคราะห์กระปุกเกียร์: มีความสามารถในการตรวจจับความผิดปกติเฉพาะจุดได้ดีเป็นพิเศษ เช่น ฟันร้าวหรือหักเพียงซี่เดียว ซึ่งจะสร้างผลกระทบที่แตกต่างกันในแต่ละรอบ
• ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน การวิเคราะห์: สามารถใช้ตรวจจับแรงกระแทกแต่ละจุดที่เกิดจากชิ้นส่วนกลิ้งที่เคลื่อนผ่านจุดแตกกระจาย โดยเฉพาะในเครื่องจักรที่มีความเร็วต่ำมากซึ่งเป็นเครื่องจักรแบบดั้งเดิม การวิเคราะห์ซองจดหมาย อาจเป็นเรื่องท้าทาย
• เหตุการณ์ชั่วคราว การวิเคราะห์: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวิเคราะห์สัญญาณจากการสตาร์ทเครื่อง การปิดเครื่อง หรือกระบวนการอื่นๆ ที่ความเร็วและลักษณะการสั่นสะเทือนเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา
• การวิเคราะห์โครงสร้าง: สามารถใช้ในการวิเคราะห์การตอบสนองของโครงสร้างต่อแรงกระแทก (การทดสอบการกระแทก) เพื่อทำความเข้าใจการหน่วงและความถี่ธรรมชาติ

แม้ว่าในเชิงการคำนวณจะเข้มข้นกว่า FFT แต่ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ได้ทำให้การวิเคราะห์เวฟเล็ตกลายเป็นเครื่องมือที่เข้าถึงได้และมีคุณค่าสำหรับนักวิเคราะห์การสั่นสะเทือนขั้นสูงที่ต้องจัดการกับสัญญาณที่ซับซ้อนและไม่คงที่

← กลับสู่ดัชนีหลัก