什么是 Zoom FFT？高分辨率频谱分析 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡 什么是 Zoom FFT？高分辨率频谱分析 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡

什么是 Zoom FFT？高分辨率频谱分析

由 admin 于 发布

了解 Zoom FFT

定义：什么是缩放FFT？

缩放FFT （也称为高分辨率 FFT 或频率缩放）是一种先进的 快速傅里叶变换 这种技术能够在选定的窄频带内提供极高的频率分辨率，而不是在整个频谱范围内进行分析。例如，缩放FFT并非以1 Hz的分辨率（1000条线）分析0-1000 Hz的频率范围，而是以0.01 Hz的分辨率分析95-105 Hz的频率范围（同样是1000条线，但集中在窄频带内）。这种分辨率的显著提高使得分离紧密相邻的频率分量成为可能，例如： 边带, 精确的频率识别和特定光谱区域的详细分析。.

Zoom FFT 对于诊断电机转子条缺陷（解析滑差频率边带）、齿轮问题（识别调制模式）以及任何重要诊断信息存在于紧密排列的峰值中（这些峰值在标准 FFT 分析中会合并在一起）的情况至关重要。.

为什么需要缩放FFT

标准快速傅里叶变换的分辨率局限性

标准FFT存在基本的分辨率限制：

  • 分辨率 = Fmax / 线数
  • 例如：0-1000 Hz 范围，800 线 → 1.25 Hz 分辨率
  • 问题：无法区分间隔数为 的峰 < 1.25 Hz
  • 滑移频率： 通常频率为 0.5-2 Hz，需要更高的分辨率才能看到边带。

改善分辨率权衡

  • 降低 Fmax： 0-100 Hz 的频率响应可提供 0.125 Hz 的分辨率（更好），但会遗漏高频成分。
  • 增加线路： 8000 行输出频率为 0.125 Hz，但处理时间和内存占用都很高。
  • 缩放 FFT： 结合了感兴趣波段的高分辨率和合理的处理能力。

Zoom FFT 的工作原理

基本流程

  1. 选择频段： 选择中心频率和带宽（例如，100 Hz ± 10 Hz）
  2. 频率偏移： 将选定频段进行数字移位，使其接近直流（基带）。
  3. 灭绝： 降低采样率，带宽相应缩小。
  4. 快速傅里叶变换计算： 对降频信号执行FFT
  5. 结果： 选定窄带的高分辨率光谱

分辨率增益

  • 如果放大到全幅的 1/10，则获得 10 倍更精细的分辨率。
  • 例如：0-1000 Hz，分辨率为 1 Hz → 放大至 95-105 Hz，分辨率为 0.01 Hz
  • 增益 = (全屏显示 / 缩放显示)

应用

1. 电机转子条缺陷检测

经典的缩放 FFT 应用：

  • 问题： 滑移频率边带（间隔 0.5-2 Hz）过于接近，无法通过标准 FFT 分辨。
  • 解决方案 以 1 倍运行速度进行缩放 FFT，分辨率为 0.1 Hz 或更高。
  • 结果： 清晰分离的边带显示出 断裂的转子条
  • 分析： 边带幅度表示断条的数量

2. 齿轮诊断

  • 放大齿轮啮合频率
  • 解决轴转速间隔处的边带问题
  • 识别狩猎齿频率模式
  • 区分小齿轮和大齿轮的侧带

3. 轴承分析

  • 放大查看轴承故障频率
  • 解析边带结构
  • 确定确切的故障频率（与计算值进行比较）
  • 分析调制模式

4. 电气频率分析

  • 放大到线路频率或 2 倍线路频率
  • 解析电流相关振动中的滑移频率边带
  • 精确识别极点通过频率

5. 临界速度研究

  • 围绕疑似自然频率放大
  • 精确测定共振频率
  • 测量共振峰宽以进行阻尼计算

操作规程

设置

  1. 首先是标准FFT： 确定感兴趣的频率区域
  2. 选择中心： 选择中心频率进行缩放
  3. 选择跨度： 选择缩放带宽（高分辨率时带宽较窄）
  4. 设置参数： 线数（通常与标准 FFT 相同）
  5. 获取数据： 仪器执行缩放 FFT

典型设置

  • 电机边带： 中心频率为 1 倍 (30 Hz)，跨度为 ±10 Hz，800 线 → 分辨率为 0.025 Hz
  • 齿轮啮合： 中心频率为 GMF (600 Hz)，跨度为 ±50 Hz，1600 线 → 分辨率为 0.0625 Hz
  • 轴承故障： 中心频率为 BPFO (150 Hz)，跨度为 ±25 Hz，800 线 → 分辨率为 0.0625 Hz

优势

高分辨率

  • 分辨率比标准FFT高10-100倍
  • 分离峰，否则无法区分。
  • 揭示诊断细节

计算效率

  • 比增加全光谱范围内的谱线更有效
  • 更快的处理速度
  • 所需内存更少

精密频率测量

  • 确定精确峰值频率
  • 与理论计算结果进行比较
  • 验证故障诊断

限制

仅限窄带

  • 仅显示选定的频率区域
  • 错过 Zoom 频段外的信息
  • 必须大致知道要放大到哪里
  • 首先需要进行标准FFT以获得概览。

用户知识要求

  • 必须选择合适的缩放区域
  • 需要了解应该寻找什么
  • 不适用于一般筛查
  • 比标准FFT更复杂

时间投资

  • 除了标准 FFT 之外的其他测量方法
  • 设置和参数选择时间
  • 适用于关键设备或已确认的问题

缩放FFT是一种强大的频谱分析工具，它能够提供高分辨率，从而解析出对诊断电机电气故障、齿轮缺陷和轴承问题至关重要的紧密排列的振动分量。掌握缩放FFT技术——包括何时使用、如何选择合适的参数以及如何解读生成的高分辨率频谱——对于复杂机械的高级振动分析和详细故障诊断至关重要。.

← 返回主索引

类别
WhatsApp