ทำความเข้าใจ Zoom FFT
คำจำกัดความ: Zoom FFT คืออะไร?
ซูม FFT (เรียกอีกอย่างว่า FFT ความละเอียดสูงหรือการซูมความถี่) เป็นขั้นสูง การแปลงฟูริเยร์อย่างรวดเร็ว เทคนิคที่ให้ความละเอียดความถี่ที่ละเอียดมากภายในย่านความถี่แคบที่เลือกไว้ แทนที่จะครอบคลุมสเปกตรัมเต็ม แทนที่จะวิเคราะห์ 0-1000 เฮิรตซ์ด้วยความละเอียด 1 เฮิรตซ์ (1,000 เส้น) Zoom FFT อาจวิเคราะห์ 95-105 เฮิรตซ์ด้วยความละเอียด 0.01 เฮิรตซ์ (1,000 เส้นเช่นกัน แต่กระจุกตัวอยู่ในย่านความถี่แคบ) การปรับปรุงความละเอียดอย่างมากนี้ช่วยให้สามารถแยกองค์ประกอบความถี่ที่อยู่ใกล้กัน เช่น แถบข้าง, การระบุความถี่ที่แม่นยำ และการวิเคราะห์รายละเอียดของภูมิภาคสเปกตรัมเฉพาะ.
Zoom FFT มีความจำเป็นสำหรับการวินิจฉัยข้อบกพร่องของแท่งโรเตอร์ของมอเตอร์ (การแก้ไขแถบความถี่การลื่นไถลด้านข้าง) ปัญหาเกียร์ (การระบุรูปแบบการมอดูเลต) และสถานการณ์ใดๆ ก็ตามที่ข้อมูลการวินิจฉัยที่สำคัญมีอยู่ในจุดสูงสุดที่อยู่ใกล้กันซึ่งจะรวมกันในการวิเคราะห์ FFT มาตรฐาน.
เหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้ Zoom FFT
ข้อจำกัดความละเอียดของ FFT มาตรฐาน
FFT มาตรฐานมีข้อจำกัดความละเอียดพื้นฐาน:
- ความละเอียด = Fmax / จำนวนเส้น
- ตัวอย่าง: ช่วง 0-1000 Hz, 800 เส้น → ความละเอียด 1.25 Hz
- ปัญหา: ไม่สามารถแยกแยะจุดยอดที่แยกจากกัน < 1.25 เฮิรตซ์
- ความถี่การลื่น: บ่อยครั้ง 0.5-2 เฮิรตซ์ ต้องมีความละเอียดที่ดีกว่าจึงจะมองเห็นแถบข้างได้
การปรับปรุงความละเอียดในการแลกเปลี่ยน
- ลด Fmax: 0-100 Hz ให้ความละเอียด 0.125 Hz (ดีกว่า) แต่พลาดเนื้อหาความถี่สูง
- เพิ่มสาย: 8,000 เส้นให้ความถี่ 0.125 เฮิรตซ์ แต่ใช้เวลาในการประมวลผล/หน่วยความจำมาก
- ซูม FFT: รวมความละเอียดสูงในแบนด์ที่สนใจเข้ากับการประมวลผลที่สมเหตุสมผล
Zoom FFT ทำงานอย่างไร
กระบวนการพื้นฐาน
- เลือกแบนด์ความถี่: เลือกความถี่กลางและแบนด์วิดท์ (เช่น 100 Hz ± 10 Hz)
- การเปลี่ยนแปลงความถี่: เลื่อนแบนด์ที่เลือกแบบดิจิทัลลงมาใกล้ DC (แบนด์เบส)
- การทำลายล้าง: ลดอัตราการสุ่มตัวอย่างตามสัดส่วนของแบนด์วิดท์ที่แคบลง
- การคำนวณ FFT: ดำเนินการ FFT บนสัญญาณอัตราลด
- ผลลัพธ์: สเปกตรัมความละเอียดสูงของแบนด์แคบที่เลือก
ความละเอียดที่ได้รับ
- หากซูมเป็น 1/10 ของช่วงเต็ม จะได้รับความละเอียดที่ละเอียดขึ้น 10 เท่า
- ตัวอย่าง: 0-1000 Hz ที่ความละเอียด 1 Hz → ซูมไปที่ 95-105 Hz ที่ความละเอียด 0.01 Hz
- เกน = (ช่วงเต็ม / ช่วงซูม)
แอปพลิเคชั่น
1. การตรวจจับข้อบกพร่องของโรเตอร์มอเตอร์
แอปพลิเคชันซูม FFT แบบคลาสสิก:
- ปัญหา: แถบความถี่สลิป (ระยะห่าง 0.5-2 เฮิรตซ์) ใกล้เกินไปที่จะแก้ไขใน FFT มาตรฐาน
- สารละลาย: ซูม FFT รอบความเร็วในการทำงานประมาณ 1 เท่าด้วยความละเอียด 0.1 Hz หรือดีกว่า
- ผลลัพธ์: แถบข้างที่แยกออกจากกันอย่างชัดเจนเผยให้เห็น แท่งโรเตอร์หัก
- การวิเคราะห์: แอมพลิจูดของแถบข้างระบุจำนวนแท่งที่แตกหัก
2. การวินิจฉัยเกียร์
- ซูมรอบความถี่ตาข่ายเกียร์
- แก้ไขแถบข้างที่ระยะห่างความเร็วเพลา
- ระบุรูปแบบความถี่ของฟันล่าสัตว์
- แยกแยะเฟืองท้ายกับเฟืองข้าง
3. การวิเคราะห์ตลับลูกปืน
- ซูมดูความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน
- แก้ไขโครงสร้างแถบข้าง
- กำหนดความถี่ความผิดพลาดที่แน่นอน (เปรียบเทียบกับที่คำนวณได้)
- วิเคราะห์รูปแบบการปรับเปลี่ยน
4. การวิเคราะห์ความถี่ไฟฟ้า
- ซูมรอบความถี่เส้นหรือความถี่เส้น 2 เท่า
- แก้ไขแถบความถี่สลิปด้านข้างในการสั่นสะเทือนที่เกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้า
- ระบุความถี่ผ่านเสาอย่างแม่นยำ
5. การศึกษาความเร็วที่สำคัญ
- ซูมไปรอบๆ ความถี่ธรรมชาติที่น่าสงสัย
- กำหนดความถี่เรโซแนนซ์อย่างแม่นยำ
- วัดความกว้างของจุดสูงสุดของเรโซแนนซ์เพื่อการคำนวณการหน่วง
ขั้นตอนการปฏิบัติงาน
การตั้งค่า
- มาตรฐาน FFT อันดับแรก: ระบุภูมิภาคความถี่ที่สนใจ
- เลือกศูนย์กลาง: เลือกความถี่กลางสำหรับการซูม
- เลือกช่วง: เลือกแบนด์วิดท์การซูม (แคบเพื่อความละเอียดสูง)
- ตั้งค่าพารามิเตอร์: จำนวนบรรทัด (โดยทั่วไปจะเหมือนกับ FFT มาตรฐาน)
- รับข้อมูล: เครื่องมือทำการซูม FFT
การตั้งค่าทั่วไป
- แถบข้างมอเตอร์: ศูนย์กลางที่ 1× (30 Hz), สแปน ±10 Hz, 800 เส้น → ความละเอียด 0.025 Hz
- เฟืองตาข่าย: ศูนย์กลางที่ GMF (600 Hz), ช่วง ±50 Hz, 1600 เส้น → ความละเอียด 0.0625 Hz
- ความผิดพลาดของตลับลูกปืน: ศูนย์กลางที่ BPFO (150 Hz), ช่วง ±25 Hz, 800 เส้น → ความละเอียด 0.0625 Hz
ข้อดี
ความละเอียดสูง
- ความละเอียดดีกว่า FFT มาตรฐาน 10-100 เท่า
- แยกยอดให้แยกไม่ออกด้วยวิธีอื่น
- เปิดเผยรายละเอียดการวินิจฉัย
ประสิทธิภาพในการคำนวณ
- มีประสิทธิภาพมากกว่าการเพิ่มสายข้ามสเปกตรัมเต็ม
- การประมวลผลที่รวดเร็วยิ่งขึ้น
- ต้องใช้หน่วยความจำน้อยลง
การวัดความถี่ที่แม่นยำ
- กำหนดความถี่สูงสุดที่แน่นอน
- เปรียบเทียบกับการคำนวณเชิงทฤษฎี
- ตรวจสอบการวินิจฉัยข้อผิดพลาด
ข้อจำกัด
แบนด์แคบเท่านั้น
- แสดงเฉพาะพื้นที่ความถี่ที่เลือกเท่านั้น
- ขาดข้อมูลนอกแบนด์ซูม
- ต้องรู้คร่าวๆ ว่าควรซูมตรงไหน
- ต้องใช้ FFT มาตรฐานก่อนเพื่อดูภาพรวม
ความรู้ที่จำเป็นของผู้ใช้
- ต้องเลือกภูมิภาคการซูมที่เหมาะสม
- ต้องมีความเข้าใจถึงสิ่งที่ต้องมองหา
- ไม่เหมาะสำหรับการคัดกรองทั่วไป
- ซับซ้อนกว่า FFT มาตรฐาน
การลงทุนด้านเวลา
- การวัดเพิ่มเติมนอกเหนือจาก FFT มาตรฐาน
- เวลาการตั้งค่าและเลือกพารามิเตอร์
- มีเหตุผลสำหรับอุปกรณ์ที่สำคัญหรือปัญหาที่ได้รับการยืนยัน
Zoom FFT เป็นเครื่องมือวิเคราะห์สเปกตรัมอันทรงพลังที่ให้ความละเอียดความถี่สูงที่จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์ส่วนประกอบการสั่นสะเทือนที่อยู่ใกล้กัน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวินิจฉัยข้อบกพร่องทางไฟฟ้าของมอเตอร์ ข้อบกพร่องของเฟือง และปัญหาของตลับลูกปืน การเรียนรู้เทคนิค Zoom FFT อย่างเชี่ยวชาญ ไม่ว่าจะเป็นการรู้ว่าควรใช้เมื่อใด เลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมอย่างไร และตีความสเปกตรัมความละเอียดสูงที่ได้ ถือเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนขั้นสูงและการวินิจฉัยข้อบกพร่องอย่างละเอียดในเครื่องจักรที่ซับซ้อน.