Що таке Zoom FFT? Спектральний аналіз високої роздільної здатності • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів Що таке Zoom FFT? Спектральний аналіз високої роздільної здатності • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів

Що таке Zoom FFT? Спектральний аналіз високої роздільної здатності

Опубліковано admin на

Розуміння швидкого перетворення Фур'є масштабування

Визначення: Що таке Zoom FFT?

Швидке перетворення Фур'є масштабування (також називається FFT високої роздільної здатності або частотним масштабуванням) – це вдосконалений Швидке перетворення Фур'є метод, який забезпечує дуже точну роздільну здатність за частотою у вибраній вузькій смузі частот, а не по всьому спектру. Замість аналізу 0-1000 Гц з роздільною здатністю 1 Гц (1000 ліній), масштабоване FFT може аналізувати 95-105 Гц з роздільною здатністю 0,01 Гц (також 1000 ліній, але зосереджено у вузькій смузі). Це значне покращення роздільної здатності дозволяє розділити близько розташовані частотні компоненти, такі як бічні смуги, точна ідентифікація частоти та детальний аналіз певних спектральних областей.

Швидке перетворення Фур'є зі збільшенням є важливим для діагностики дефектів стрижня ротора двигуна (визначення бічних смуг частоти ковзання), проблем із зубчастими передачами (визначення шаблонів модуляції) та будь-яких ситуацій, коли важлива діагностична інформація міститься у близько розташованих піках, які зливаються разом при стандартному аналізі швидким перетворенням Фур'є.

Навіщо потрібен Zoom FFT

Обмеження роздільної здатності стандартного швидкого перетворення Фур'є (FFT)

Стандартне ШПФ має фундаментальні обмеження роздільної здатності:

  • Роздільна здатність = Fmax / Кількість ліній
  • Приклад: діапазон 0-1000 Гц, роздільна здатність 800 ліній → 1,25 Гц
  • Проблема: Не вдається розрізнити піки, розділені < 1,25 Гц
  • Частота ковзання: Часто 0,5-2 Гц, потрібна краща роздільна здатність для бачення бічних смуг

Покращення компромісів у роздільній здатності

  • Зменшити Fmax: 0-100 Гц забезпечує роздільну здатність 0,125 Гц (краще), АЛЕ пропускає високочастотний контент
  • Збільшення рядків: 8000 рядків дають 0,125 Гц, АЛЕ потребують багато часу обробки/пам'яті
  • Швидке перетворення Фур'є масштабування: Поєднує високу роздільну здатність у смузі інтересу з розумною обробкою

Як працює швидке перетворення Фур'є масштабування

Базовий процес

  1. Виберіть діапазон частот: Виберіть центральну частоту та смугу пропускання (наприклад, 100 Гц ± 10 Гц)
  2. Зсув частоти: Цифровий зсув вибраної смуги до майже постійного струму (основна смуга)
  3. Децимація: Зменшити частоту дискретизації пропорційно звуженій пропускній здатності
  4. Обчислення швидкого перетворення Фур'є: Виконайте FFT для сигналу зі зниженою швидкістю
  5. Результат: Спектр високої роздільної здатності вибраної вузької смуги

Посилення роздільної здатності

  • Якщо масштабування до 1/10 повного діапазону, отримайте в 10 разів кращу роздільну здатність
  • Приклад: 0-1000 Гц з роздільною здатністю 1 Гц → Збільшити до 95-105 Гц з роздільною здатністю 0,01 Гц
  • Підсилення = (Повний діапазон / Діапазон масштабування)

Застосування

1. Виявлення дефектів стрижня ротора двигуна

Класичне застосування швидкого перетворення Фур'є для масштабування:

  • проблема: Бічні смуги частоти ковзання (інтервал 0,5-2 Гц) занадто близькі для роздільної здатності у стандартному швидкому перетворенні Фур'є
  • Рішення: Збільшення FFT приблизно до 1× швидкості роботи з роздільною здатністю 0,1 Гц або вище
  • Результат: Чітко розділені бічні смуги, що виявляють зламані роторні стрижні
  • Аналіз: Амплітуда бічної смуги вказує на кількість розірваних смуг

2. Діагностика передач

  • Масштабування навколо частоти зачеплення зубчастих коліс
  • Вирішення бічних смуг при інтервалі швидкості обертання вала
  • Визначте патерни частоти лову зубів
  • Розрізнення бічних смуг шестерні та шестерні

3. Аналіз підшипників

  • Збільшити масштаб частот несправностей підшипників
  • Вирішити структуру бічної смуги
  • Визначити точну частоту несправностей (порівняти з розрахованою)
  • Аналіз шаблонів модуляції

4. Аналіз електричної частоти

  • Масштаб навколо лінійної частоти або 2× лінійна частота
  • Вирішення бічних смуг частоти ковзання у вібрації, пов'язаній зі струмом
  • Точно визначте частоту проходження полюса

5. Дослідження критичної швидкості

  • Збільшення масштабу навколо передбачуваних власних частот
  • Точно визначте резонансну частоту
  • Вимірювання ширини резонансного піку для розрахунку затухання

Операційна процедура

Налаштування

  1. Стандартне FFT-спочатку: Визначте область частот, яка вас цікавить
  2. Виберіть центр: Виберіть центральну частоту для масштабування
  3. Виберіть проміжок: Виберіть пропускну здатність масштабування (вузьку для високої роздільної здатності)
  4. Встановлення параметрів: Кількість ліній (зазвичай така ж, як у стандартного швидкого перетворення Фур'є)
  5. Отримання даних: Прилад виконує швидке перетворення Фур'є (FFT) масштабування

Типові налаштування

  • Бічні смуги двигуна: Центр при 1× (30 Гц), діапазон ±10 Гц, роздільна здатність 800 ліній → 0,025 Гц
  • Сітка шестерень: Центр при GMF (600 Гц), діапазон ±50 Гц, роздільна здатність 1600 ліній → 0,0625 Гц
  • Несправність підшипника: Центр на BPFO (150 Гц), діапазон ±25 Гц, роздільна здатність 800 ліній → 0,0625 Гц

Переваги

Висока роздільна здатність

  • У 10-100 разів краща роздільна здатність, ніж стандартне ШПФ
  • Розділює піки, які неможливо розрізнити іншим чином
  • Розкриває діагностичні деталі

Обчислювальна ефективність

  • Ефективніше, ніж збільшення кількості ліній по всьому спектру
  • Швидша обробка
  • Потрібно менше пам'яті

Точне вимірювання частоти

  • Визначає точну пікову частоту
  • Порівняйте з теоретичними розрахунками
  • Перевірте діагноз несправності

Обмеження

Тільки вузькосмуговий

  • Показує лише вибраний діапазон частот
  • Пропускає інформацію поза межами діапазону масштабування
  • Потрібно приблизно знати, де масштабувати зображення
  • Для огляду спочатку потрібен стандартний FFT

Необхідні знання користувача

  • Потрібно вибрати відповідну область масштабування
  • Потрібне розуміння того, що шукати
  • Не підходить для загального скринінгу
  • Складніший, ніж стандартне ШПФ

Інвестиції часу

  • Додаткові вимірювання понад стандартне FFT
  • Час налаштування та вибору параметрів
  • Обґрунтовано для критично важливого обладнання або підтверджених проблем

Zoom FFT – це потужний інструмент спектрального аналізу, який забезпечує високу роздільну здатність, необхідну для визначення близько розташованих компонентів вібрації, критично важливих для діагностики електричних несправностей двигуна, дефектів шестерень та проблем з підшипниками. Оволодіння методами zoom FFT – знання того, коли їх використовувати, як вибирати відповідні параметри та інтерпретувати отримані спектри високої роздільної здатності – є важливим для розширеного аналізу вібрації та детальної діагностики несправностей у складних механізмах.

← Назад до головного індексу

Категорії:
WhatsApp