Розуміння когерентності

1. Визначення: Що таке когерентність?

Узгодженість (також називається функцією когерентності) – це інструмент обробки сигналів, який використовується в аналіз вібрації для визначення якості та достовірності вимірювання. Це значення від 0 до 1, яке показує, яка частина вихідного сигналу на заданій частоті безпосередньо спричинена вхідним сигналом.

• Узгодженість 1.0 на певній частоті означає, що між двома сигналами існує ідеальна лінійна залежність. 100% вихідного сигналу на цій частоті спричиняється вхідним сигналом.
• Узгодженість 0.5 означає, що лише 50% енергії вихідного сигналу на цій частоті лінійно пов'язана з вхідним сигналом. Інші 50% зумовлені іншими факторами, такими як шум, нелінійності або інші невиміряні вхідні дані.
• Узгодженість 0.0 означає, що між двома сигналами на цій частоті взагалі немає лінійної залежності.

Когерентність розраховується за допомогою перехресної спектральної щільності потужності та вимагає багатоканального аналізатора, який може вимірювати два сигнали одночасно.

2. Основні способи використання когерентності

Когерентність використовується переважно у двох ключових сферах:

а) Перевірка Функція частотної характеристики (FRF) Вимірювання

Це найпоширеніше та найважливіше використання когерентності. Під час проведення тесту на удар (або bump-тесту) для вимірювання FRF графік когерентності є важливим для оцінки якості даних.

• Гарне вимірювання: Для коректного значення частотної частоти (ЧЧВ) когерентність повинна бути дуже близькою до 1,0 на частотах, що відповідають резонансним пікам. Якщо когерентність висока (наприклад, >0,95), це дає аналітику впевненість у тому, що виміряна реакція дійсно була викликана ударом молотка, а не фоновою вібрацією чи шумом вимірювання.
• Погане вимірювання: Якщо когерентність значно падає на резонансному піку, це вказує на погане вимірювання. Це може бути пов'язано з поганим ударом молотка, шумним середовищем або нелінійною структурною реакцією. Аналітик повинен відхилити дані від цього удару та спробувати ще раз. Когерентність, природно, буде низькою на антирезонансах («долини» у FRF), що є нормальним явищем.

б) Ідентифікація джерела

Когерентність можна використовувати для визначення того, чи вібрація однієї машини викликає вібрацію в іншій. Наприклад, якщо у вас є насос і двигун на спільній основі, і ви підозрюєте, що двигун викликає вібрацію насоса:

• Процедура: Помістіть одне акселерометр на двигуні (вхід) та другий акселерометр на насосі (вихід). Виміряйте обидва сигнали одночасно та обчисліть когерентність.
• Інтерпретація: Якщо когерентність висока на рівні двигуна швидкість бігу, це є вагомим доказом того, що вібрація передається від двигуна до насоса через їхню спільну структуру. Якщо когерентність низька, вібрація насоса, ймовірно, спричинена його власними проблемами (наприклад, дисбалансом насоса, кавітацією), а не двигуном.

3. Фактори, що знижують узгодженість

Кілька факторів можуть призвести до того, що значення когерентності буде меншим за 1,0:

• Шум вимірювання: Забруднення вхідного або вихідного сигналу стороннім шумом.
• Нелінійні системи: Когерентність вимірює лише *лінійний* зв'язок. Якщо система нелінійна (наприклад, через нещільність, тріщини або взаємодію рідини та структури), когерентність буде низькою, навіть якщо існує причинно-наслідковий зв'язок.
• Затримки часу: Значна затримка між вхідним і вихідним сигналами може зменшити когерентність.
• Інші невимірювані входи: Якщо вихідний сигнал спричинений кількома джерелами, а ви вимірюєте лише одне з них як вхідний, когерентність буде низькою.

Таким чином, функція когерентності є життєво важливим інструментом контролю якості для передових вимірювань вібрації, що забезпечує впевненість у достовірності даних FRF та допомагає ідентифікувати шляхи передачі вібрації.

← Назад до головного індексу