Розуміння спектрального аналізу

1. Визначення: Що таке спектральний аналіз?

Спектральний аналіз це процес отримання складного сигналу, такого як часова хвиля з датчика вібрації та розкладання його на окремі частотні складові. Основною метою спектрального аналізу є перетворення сигналу з часової області (амплітуда спостереження проти часу) у частотну область (амплітуда спостереження проти частоти).

Результатом цього процесу є спектр (множина: спектри), що являє собою графік, що показує амплітуду коливань на кожній конкретній частоті. Спектральний аналіз є найфундаментальнішим і найпотужнішим методом у вібраційна діагностика, оскільки це дозволяє аналітику ідентифікувати унікальні частотні сигнатури, пов'язані з різними несправностями машини.

2. Роль Швидке перетворення Фур'є (ШПФ)

Сучасний спектральний аналіз став можливим завдяки високоефективному алгоритму, який називається Швидке перетворення Фур'є (ШПФ)ШПФ – це математична процедура, запрограмована в кожен цифровий перетворювач. аналізатор вібраціїВін приймає оцифровані дані форми хвилі як вхідні дані та створює частотний спектр на виході.

Швидке перетворення Фур'є дозволяє розглядати складний і, здавалося б, хаотичний сигнал, який дуже важко інтерпретувати в часовій області, як чітку серію окремих частотних піків у частотній області.

3. Діагностична сила спектру

Причина ефективності спектрального аналізу полягає в тому, що різні механічні та електричні проблеми в обертових машинах генерують вібрацію на передбачуваних, характерних частотах. Досліджуючи спектр, аналітик може діагностувати першопричину проблеми, зіставляючи частоти піків з відомою схемою несправностей.

Типові приклади включають:

• Великий пік при 1X швидкість бігу часто вказує дисбаланс.
• Великий пік на швидкості, що вдвічі перевищує швидкість бігу, є класичною ознакою невідповідність.
• Серія піків на нецілочисельних кратних швидкості бігу може вказувати на дефекти підшипників.
• Пік високої амплітуди на частоті сітки зубчастого механізму (GMF) з бічні смуги вказує дефекти шестерень.
• Пік на частоті, що вдвічі перевищує частоту електричної мережі, може свідчити про проблему зі статором двигуна.

4. Ключові параметри спектрального аналізу

Щоб отримати корисний спектр, аналітик повинен визначити кілька ключових параметрів:

• Fmax (максимальна частота): Це найвища частота, яка буде включена до спектру. Її необхідно встановити достатньо високою, щоб вловлювати частоти підозрюваних несправностей (наприклад, високі частоти для проблем із шестернями).
• Роздільна здатність (рядки роздільної здатності): Це визначає рівень деталізації спектру. Більша кількість ліній забезпечує кращу роздільну здатність за частотою, а це означає, що аналізатор може розрізняти два частотні піки, які розташовані дуже близько один до одного. Це критично важливо для ідентифікації бічних смуг в аналізі редуктора.
• Усереднення: Щоб отримати чистий, стабільний спектр, аналізатор робить кілька «знімків» даних та усереднює їх. Це усуває випадковий шум та забезпечує точніше відображення справжньої, стаціонарної вібрації.
• Вікно: До даних застосовується математична функція (наприклад, вікно Ханнінга), щоб запобігти помилці обробки, яка називається спектральний витік, що може спотворювати амплітуди та форми частотних піків.

По суті, спектральний аналіз є основою сучасної вібраційної діагностики, що забезпечує чітке «рентгенівське» уявлення про сили та рухи, що відбуваються всередині машини.

← Назад до головного індексу