Enstrümantasyon

FFT nedir, titreşim analizinde ne işe yarar?

Kısa yanıt

FFT (hızlı Fourier dönüşümü), zaman içinde kaydedilmiş bir titreşim sinyalini frekans bileşenlerine ayıran bir hesaplama yöntemidir. Sonuç bir spektrumdur ve her frekansta ne kadar genlik bulunduğunu gösterir. Makinede dönüş frekansına, dişli frekansına ya da kusur frekansına denk gelen tepeleri bu sayede tek tek görebilirsiniz.

Zaman alanından frekans alanına

Bir ivmeölçer, makinenin titreşimini saniyede binlerce kez örnekleyerek kaydeder. Zaman alanında bu kayıt, genliğin zamanla değişimini gösteren karmaşık bir eğridir. Eğrinin içinde birkaç sinüs bileşeni toplanmış olabilir ve bunları yalnızca eğriye bakarak ayırmak zordur.

Frekans alanında aynı kayıt, her frekansın ayrı bir çubuk olarak göründüğü bir grafiğe dönüşür. FFT, N adet örneği alıp bu dönüşümü hızlı bir algoritmayla hesaplar. Gerçek bir sinyalde kullanılabilir sonuç yaklaşık N/2 frekans kutusudur; her kutu dar bir frekans aralığını temsil eder.

Kutu genişliği kayıt süresine bağlıdır. Kayıt uzadıkça kutular daralır ve yakın iki bileşeni ayırmak kolaylaşır. FFT, hangi frekansların bulunduğunu söyler; bu bileşenin neden var olduğunu söylemez.

Bir örnekle kutu genişliği

Hipotetik bir pompa düşünün. İvmeölçer fs = 1 024 Hz örnekleme hızıyla 4 saniyelik bir kayıt alıyor. Örnek sayısı N = 1 024 × 4 = 4 096.

  • Kutu genişliği: Δf = fs / N = 1 024 / 4 096 = 0,25 Hz. Bu, 1 / T = 1 / 4 = 0,25 Hz ile aynıdır.
  • Kullanılabilir en yüksek frekans: fs / 2 = 512 Hz.
  • Pompa 1 800 rpm ile dönüyorsa 1× bileşen 1 800 / 60 = 30 Hz'dir. 30 / 0,25 = 120, yani bu bileşen tam 120. kutuya düşer.
  • 2× bileşen 60 Hz'dir ve 60 / 0,25 = 240. kutuya düşer.

Aynı pompayı 1 saniyelik kayıtla ölçersek Δf = 1 Hz olur. Bu durumda 30 Hz ile 30,5 Hz'lik iki bileşen yarım kutu farkla tek bir geniş tepe gibi görünebilir.

Sık yapılan hatalar

Okuma hatalarının çoğu üç noktada toplanır:

  • Genliği ölçeklemeden okumak. Yazılım tepe, RMS ya da tek taraflı spektrum gösterebilir. Genlik ölçeklemesini, bilinen genlikte bir test sinyaliyle kontrol edin.
  • Değişken hızda tek bir FFT almak. Hız değişirken tepeler yayılır ve bu yayılma gerçek bir frekans bandı gibi görünebilir. Böyle kayıtlarda spektrogram daha uygundur.
  • Tepe yüksekliğini doğrudan şiddet saymak. Büyük bir tepe tek başına arıza kanıtı değildir. Aynı noktada, aynı yükte ve hızda alınmış önceki kayıtlarla karşılaştırılmalıdır.

Sık sorulanlar

Fourier dönüşümü ile FFT arasındaki fark nedir?

Fourier dönüşümü sürekli bir sinyal için matematiksel tanımdır. Ayrık Fourier dönüşümü (DFT) aynı işi sonlu sayıda örnek için yapar. FFT ise DFT'yi hesaplamanın hızlı bir yoludur; sonuç aynıdır, işlem süresi çok daha kısadır.

Tek bir FFT kaydı yeterli mi?

Genellikle değil. Kısa bir kayıt makinenin yalnızca tek bir anını gösterir. Yükü ya da hızı değişen bir makinede birkaç kayıt alıp aynı koşullarda karşılaştırmak daha güvenilirdir.

Kaynaklar

Örnek sayılar varsayımsaldır; sahada doğrulanmış sonuç iddiası değildir.

Benzer sorular

Tüm sorular