Enstrümantasyon

Zarf analizi (envelope analysis) nedir, rulman için nasıl yapılır?

Kısa yanıt

Zarf analizi, yüksek frekanslı bir rezonans bandındaki genlik modülasyonunu ortaya çıkarmak için kullanılan bir yöntemdir. Sinyal önce bir bant geçiren filtreden geçer, Hilbert dönüşümüyle zarfı (genlik eğrisi) alınır ve bu zarfın FFT'si hesaplanır. Rulman kusurları, zarf spektrumunda kusur frekansında tepe olarak görünür.

Kusur ham spektrumda neden gizlenir?

Bir rulman kusurunda bilye, kusurlu yüzeye her çarpışında kısa bir darbe üretir. Bu darbeler makinenin yapısal rezonanslarını uyarır ve rezonans bandında kısa süreli titreşimler oluşur. Darbelerin tekrar hızı kusur frekansıdır.

Bu yüzden kusur, yüksek frekanslı bir taşıyıcının genliğinin kusur frekansında değişmesi, yani genlik modülasyonu olarak görünür. Ham spektrumda bu bilgi, düşük frekanslı makine bileşenlerinin ve gürültünün altında kalabilir. Zarf analizi bu modülasyonu düşük frekansa indirger ve FFT ile okunabilir hale getirir.

Yöntemin başarısı rezonansın yerine bağlıdır. Rezonans bandı yanlış seçilirse kusur darbeleri de yakalanamaz.

Adım adım hipotetik bir örnek

Hipotetik bir rulmanın dış halka kusur frekansı BPFO = 90 Hz olsun. İvmeölçer fs = 20 000 Hz ile 1 saniye kaydediyor; N = 20 000 örnek. Zarf spektrumunun kutu genişliği 1 / T = 1 / 1 s = 1 Hz olur.

  • Bant geçiren filtre: 3 000 – 5 000 Hz. Üst sınır fs/2 = 10 000 Hz'in altında kaldığı için Nyquist koşulu sağlanır. Ayrıca 2,56 × 5 000 = 12 800 Hz olup fs = 20 000 Hz bu koşulu karşılar.
  • Analitik sinyali Hilbert dönüşümüyle oluşturun ve mutlak değerini alın. Bu zarftır.
  • Zarfın ortalamasını (DC bileşenini) çıkarın. Aksi halde 0 Hz'de büyük bir tepe asıl sonucu gizler.
  • Zarfın FFT'sini alın. Bu hipotetik örnekte 90 Hz'de bir tepe ve onun katı olan 180 Hz'de bir tepe beklenir. Bu tepe ham spektrumda küçük kalmış olsa bile zarfta belirginleşebilir.

Sık yapılan hatalar

Yöntemde en çok hata bant seçiminde ve adımların atlanmasında olur:

  • Bantı tahminle seçmek. Bant çok geniş olursa diğer darbeler ve gürültü karışır; çok dar olursa kusur darbeleri kaçar. Bandı rezonans taramasıyla belirleyin.
  • DC bileşenini çıkarmayı unutmak. Zarfın ortalaması büyük bir 0 Hz tepesi üretir ve spektrumu dengesiz gösterir.
  • Hız değiştiğinde sabit frekans kutusuyla okumak. Kusur frekansı mil hızıyla birlikte değişir; hız değişimi büyükse sipariş analizi düşünülmelidir.
  • Ham sinyale doğrudan Hilbert uygulamak. Bant filtresi olmadan zarf, tüm bileşenlerin karışımını verir.

Sık sorulanlar

Hilbert dönüşümü tam olarak ne yapar?

Hilbert dönüşümü, bir sinyalin fazını 90 derece kaydırarak bir eşini üretir. Sinyal ile eşinden oluşan analitik sinyalin mutlak değeri, sinyalin zarfını verir. Bu zarf, genlik değişimini, yani modülasyonu içerir.

Bant seçimini nasıl yaparım?

Kesin bir kural yoktur. Darbelerin en güçlü uyardığı rezonans bölgesini spektrum taraması ya da kurtosis gibi göstergelerle bulun. Farklı bantlarda aynı kusur frekansının tekrar edip etmediğini de kontrol edin.

Kaynaklar

Örnek sayılar varsayımsaldır; sahada doğrulanmış sonuç iddiası değildir.

Benzer sorular

Tüm sorular