Hiểu về Phân tích quang phổ

1. Định nghĩa: Phân tích quang phổ là gì?

Phân tích quang phổ là quá trình lấy một tín hiệu phức tạp, chẳng hạn như dạng sóng thời gian từ cảm biến rung động và phân tích nó thành các thành phần tần số riêng lẻ. Mục tiêu chính của phân tích phổ là chuyển đổi tín hiệu từ miền thời gian (biên độ quan sát so với thời gian) sang miền tần số (biên độ quan sát so với tần số).

Đầu ra của quá trình này là một quang phổ (số nhiều: quang phổ), là một đồ thị thể hiện biên độ dao động ở mỗi tần số cụ thể. Phân tích quang phổ là kỹ thuật cơ bản và mạnh mẽ nhất trong chẩn đoán rung động, vì nó cho phép nhà phân tích xác định các đặc điểm tần số duy nhất liên quan đến các lỗi máy khác nhau.

2. Vai trò của Biến đổi Fourier nhanh (FFT)

Phân tích quang phổ hiện đại được thực hiện nhờ một thuật toán hiệu quả cao được gọi là Biến đổi Fourier nhanh (FFT). FFT là một thủ tục toán học được lập trình vào mọi thiết bị kỹ thuật số máy phân tích rung động. Nó lấy dữ liệu dạng sóng thời gian được số hóa làm đầu vào và tạo ra phổ tần số làm đầu ra.

FFT cho phép một tín hiệu phức tạp và có vẻ hỗn loạn, rất khó diễn giải trong miền thời gian, được xem như một chuỗi rõ ràng các đỉnh tần số riêng biệt trong miền tần số.

3. Sức mạnh chẩn đoán của quang phổ

Lý do phân tích phổ hiệu quả đến vậy là vì các vấn đề cơ học và điện khác nhau trong máy móc quay tạo ra rung động ở các tần số đặc trưng có thể dự đoán được. Bằng cách kiểm tra phổ, nhà phân tích có thể chẩn đoán nguyên nhân gốc rễ của vấn đề bằng cách đối chiếu tần số của các đỉnh với một mô hình lỗi đã biết.

Các ví dụ phổ biến bao gồm:

• Một đỉnh lớn ở 1X tốc độ chạy thường chỉ ra mất cân bằng.
• Một đỉnh lớn ở tốc độ chạy gấp 2 lần là dấu hiệu cổ điển của sự không thẳng hàng.
• Một loạt các đỉnh ở bội số không nguyên của tốc độ chạy có thể chỉ ra khuyết tật ổ trục.
• Một đỉnh có biên độ cao tại Tần số lưới bánh răng (GMF) với dải bên chỉ ra khuyết tật bánh răng.
• Đỉnh ở tần số gấp 2 lần tần số đường dây điện có thể chỉ ra vấn đề ở stato động cơ.

4. Các thông số chính trong phân tích quang phổ

Để có được quang phổ hữu ích, nhà phân tích phải xác định một số thông số chính:

• Fmax (Tần số tối đa): Đây là tần số cao nhất sẽ được đưa vào phổ. Tần số này phải được đặt đủ cao để nắm bắt được tần số của các lỗi nghi ngờ (ví dụ: tần số cao cho sự cố bánh răng).
• Độ phân giải (Đường phân giải): Điều này xác định mức độ chi tiết của quang phổ. Số lượng vạch cao hơn mang lại độ phân giải tần số tốt hơn, nghĩa là máy phân tích có thể phân biệt giữa hai đỉnh tần số rất gần nhau. Điều này rất quan trọng để xác định dải biên trong phân tích hộp số.
• Trung bình: Để có được quang phổ sạch và ổn định, máy phân tích sẽ chụp nhiều "ảnh chụp nhanh" dữ liệu và tính trung bình chúng lại với nhau. Thao tác này loại bỏ nhiễu ngẫu nhiên và cung cấp biểu diễn chính xác hơn về độ rung động thực tế ở trạng thái ổn định.
• Cửa sổ: Một hàm toán học (như cửa sổ Hanning) được áp dụng cho dữ liệu để ngăn chặn lỗi xử lý được gọi là rò rỉ quang phổ, có thể làm biến dạng biên độ và hình dạng của các đỉnh tần số.

Về bản chất, phân tích quang phổ là cốt lõi của chẩn đoán rung động hiện đại, cung cấp góc nhìn “tia X” rõ ràng về các lực và chuyển động diễn ra bên trong máy.

← Quay lại Mục lục chính