Розуміння вейвлет-аналізу

1. Визначення: Що таке вейвлет-аналіз?

Вейвлет-аналіз це вдосконалений метод обробки сигналів, що використовується для аналізу вібрація сигнали, де частотний склад змінюється з часом. На відміну від традиційних Швидке перетворення Фур'є (ШПФ), який найкраще підходить для стаціонарних сигналів (сигналів з постійною частотою), вейвлет-аналіз може ефективно фіксувати та відображати перехідні події, удари та інші нестаціонарні поведінки.

Він працює шляхом розкладання сигналу на набір базисних функцій, які називаються «вейвлетами». Кожен вейвлет — це короткий, коливальний хвилеподібний пакет, локалізований як у часі, так і в частоті. Ця подвійна локалізація надає вейвлет-аналізу його потужності.

2. Вейвлет-аналіз проти швидкого перетворення Фур'є (FFT)

Щоб зрозуміти цінність вейвлет-аналізу, важливо розуміти обмеження швидкого перетворення Фур'є:

• ШПФ (швидке перетворення Фур'є): FFT показує, *які* частоти присутні в сигналі, але не дає інформації про те, *коли* вони виникли. Він аналізує весь сигнал одночасно, забезпечуючи чудову роздільну здатність за частотою, але нульову роздільну здатність за часом.
• Вейвлет-аналіз: Вейвлет-аналіз показує, *які* частоти присутні та *коли* вони присутні. Він надає «часово-частотну» карту сигналу, показуючи, як спектральний склад змінюється з часом.

Уявіть собі сигнал, який містить короткий «клацання» від тріснутого зуба шестерні. Швидке перетворення Фур'є може показати незначне збільшення енергії широкосмугового діапазону, але клацання буде усереднене по всьому сигналу. Однак вейвлет-аналіз створить графік, який чітко показує сплеск високочастотної енергії саме в той момент, коли відбулося клацання.

3. Скалограма: карта час-частота

Найпоширенішим результатом вейвлет-аналізу є скалограма (або подібний графік час-частота). Це 2D кольорова карта, де:

• Вісь X відображає час.
• Вісь Y відображає частоту (або масштаб).
• Колір представляє амплітуду або енергію вібрації в цей конкретний час і на певній частоті.

Така візуалізація дозволяє легко виявляти тимчасові події, які були б приховані у стандартному спектрі FFT. Наприклад, вертикальна лінія «гарячого» кольору на скалограмі вказує на широкосмугову подію (наприклад, удар), яка сталася в певний момент часу.

4. Застосування у вібраційній діагностиці

Вейвлет-аналіз зазвичай не використовується для рутинних моніторинг вібрації але є потужним інструментом для розширеної діагностики в певних ситуаціях:

• Аналіз коробки передач: Він надзвичайно добре виявляє локалізовані дефекти, такі як один тріснутий або зламаний зуб, що створює чіткий удар при кожному оберті.
• Дефект підшипника Аналіз: Його можна використовувати для виявлення окремих ударів, спричинених проходженням кочуючого елемента по відколу, особливо в дуже повільних машинах, де традиційні аналіз конверта може бути складним.
• Перехідна подія Аналіз: Він ідеально підходить для аналізу сигналів від запуску, зупинки машини або інших процесів, де характеристики швидкості та вібрації постійно змінюються.
• Структурний аналіз: Його можна використовувати для аналізу реакції конструкції на удар (випробування на удар), щоб зрозуміти її демпфування та власні частоти.

Хоча обчислювально ресурсоємніший, ніж FFT, сучасне комп'ютерне програмне забезпечення зробило вейвлет-аналіз доступним і цінним інструментом для досвідченого аналітика вібрацій, який має справу зі складними нестаціонарними сигналами.

← Назад до головного індексу