Розуміння вікна Ханнінга

Визначення: Що таке вікно Ханнінга?

У "The Вікно Ханнінга це специфічний тип математичної функції, що застосовується до блоку даних часової форми хвилі перед його обробкою Швидке перетворення Фур'є (ШПФ)Це один з найбільш часто використовуваних віконування функції в аналізі вібрацій. Мета вікна Ханнінга полягає в мінімізації похибки, відомої як спектральний витік.

Вікно має плавну, дзвоноподібну форму. При множенні на часовий сигнал сигнал стає нульовим на самому початку та в кінці часового блоку, залишаючи центр сигналу незмінним. Цей процес звуження гарантує, що блок вибірки не містить різких, штучних розривів на своїх межах.

Чому потрібне вікно Ханнінга? (Спектральний витік)

Алгоритм FFT принципово припускає, що скінченний блок часових даних, який він аналізує, являє собою один ідеальний, повторюваний цикл сигналу. Це припущення вірне лише тоді, коли ціла кількість циклів кожної частотної складової точно вписується в часовий блок. У реальному сигналі від обертової машини це майже ніколи не буває.

Коли фіксується неціла кількість циклів, кінець часового блоку не збігається з початком. FFT розпізнає цю невідповідність як різкий стрибок або розрив. Цей штучний розрив містить енергію, яка не є частиною реального сигналу, і ця енергія «просочується» в навколишні частотні інтервали в спектрі FFT. Цей витік може:

• Приводять до того, що один гострий пік частоти виглядає як широкий розмитий пік, що ускладнює визначення точної частоти.
• Нечіткі сигнали низької амплітуди, близькі за частотою до сигналів високої амплітуди.

Як вікно Ханнінга вирішує проблему

Примусово обнуляючи сигнал на межах часового блоку, вікно Ханнінга усуває штучний розрив. Швидке перетворення Фур'є тепер бачить плавно перехідний періодичний сигнал, який він може обробляти набагато точніше. Результатом є значне зменшення спектрального витоку, що призводить до:

• Покращена роздільна здатність частоти: Ефект розмиття зменшується, а частотні піки в спектрі стають різкішими та чіткіше визначеними.
• Покращена точність амплітуди: Хоча вікно дещо зменшує загальну амплітуду піку (аналізатор застосовує відомий поправочний коефіцієнт для компенсації), показник амплітуди в правильному частотному інтервалі є точнішим, оскільки менше енергії просочилося в сусідні інтервали.

Коли використовувати вікно Ханнінга

Вікно Ханнінга – це вікно загального призначення за замовчуванням для більшості аналізів вібрації машин у стаціонарному режимі. Він забезпечує дуже хороший компроміс між роздільною здатністю за частотою (наскільки добре можна розділити близькі частоти) та точністю амплітуди. Його слід використовувати для переважної більшості рутинних вимірювань швидкого перетворення Фур'є на таких машинах, як двигуни, насоси, вентилятори та компресори.

Інші вікна, такі як Flattop (для високої точності амплітуди) або Uniform (для перехідних подій), використовуються для більш спеціалізованих застосувань, але Hanning є стандартним вибором для загальної діагностики.

← Назад до головного індексу