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包络曲线频谱

1.1. 时间信号和频率信号之间的关系

巴鲁夫的所有状态监测传感器均可进行时域评估,如有效值、峰值、幅值、峰度等。

下图显示了一个振动频率为 1 赫兹、振幅为 3 的振动信号。

如果通过 FFT 从时域评估中得出频谱(频率信号评估),则信号如下所示。

这就是 BCM 变体之间的区别所在。只有 BCM0003可以评估频谱。


Hir 显示错误。振幅也应为 3。

这里再次用表示法进行总结:

1.2. 振荡频谱

上一章用一个信号说明了时间信号和后续频率信号之间的关系。

然而,实际情况要复杂得多,时间信号已经包含了许多信号的比例(图中红色信号)。

红色信号中包含的频率用蓝色、紫色和绿色表示不同的比例。

从右侧的 "频域 "可以看出相关性。

频率的振幅及其单个频率很容易辨认,而在时域中却有些困难。此外,还很容易看出一个信号中包含多少个不同的频率。

以两个频率信号为例。在时间信号中也可以清楚地看到这两个频率(下图)。
这些频率用于说明和简化。

  1. 信号 = 1 赫兹,振幅为 3
  2. 信号 = 16 赫兹,振幅为 1

振幅及其高度很容易识别。从时域显示中很难提取单个频率。

如果您现在查看的是频率信号而不是时间信号,您就可以非常清楚地看到单个频率和信号的振幅。

这里再次用表示法进行总结:

2. 为什么需要包络谱?

包络谱可以 "显示 "出纯 FFT 无法检测到的其他频率。为了能够分析其他频率,在包络曲线分析中将包络曲线置于时间信号周围,然后才进行傅里叶变换。

如果在要分析的振动上存在整个系统的不平衡或共振振动,包络分析具有 "隐藏 "这些振动的优势。因此,包络分析法在滚动轴承的监测中得到了很好的应用。

2.1. 识别轴承/齿形滑轮损坏

例如,包络曲线分析用于对滚动轴承损坏进行分类。如果系统/机器中存在额外的共振振动,包络曲线分析在监测滚动轴承时是不可或缺的。
包络曲线分析的基本原理是将滚动轴承损坏时的冲击脉冲 "可视化"。完好的轴承在滚道上旋转时基本上没有冲击。这会产生宽带振动。如果损坏(如外圈上的坑洞)会导致周期性的冲击脉冲,这些冲击有自己的频率。这是因为轴承通常在一定时间内以恒定的速度旋转。

这些冲击脉冲及其频率取决于轴承的旋转频率。因此,当轴承的旋转频率发生变化时,冲击脉冲的频率也会发生变化。

3.1. 高通滤波器和数学运算

时间信号也可能包含其他机器噪音、不平衡和干扰信号,必须首先进行滤波(高通滤波器或带通滤波器),并通过数学运算进行处理。

图中显示的是滤波前的信号。

随后得到的信号显示了 "轴承损坏的时钟"。滤波器未对共振频率进行评估。该示例显示了滚动轴承外圈的损坏情况。


3.2. 对原始信号进行整流并形成包络曲线

现在必须对从轴承获得的信号进行整流,以便从该信号中获得适当的包络曲线。

下图显示了整流后的信号及其周围的包络曲线。

3.3. 包络曲线的 FFT

在调制振荡的 FFT 中,只显示调制频率距离的载波频率及其边带。这可以从下图中看到。

如果将 FFT 应用于包络信号,在下一个图形中将看不到任何载波频率。只能直接确定包络的调制频率。这就是在包络分析中确定冲击脉冲频率的方法。

4.1. 常规设置

在包络曲线配置中,可以对包络曲线分析进行以下设置。

频谱数据点恒定为每个频谱 1714 个数据点。


下图显示了滤波器的使用。这在前面的章节中已经提到过。由于高通滤波器对包络分析最有意义,因此可将频带下限设置为最小 1000Hz。

在选择频谱范围时,取决于您想要达到的频谱分辨率。这也取决于速度(见上表)。

平均功能可用于将多个频谱平均到一起,以抑制尖峰或一次性事件。在下图中,对 8 个光谱进行了平均。

在此示例中,通过对 8 个光谱进行平均,采集时间相应增加。通过平均 8 个频谱,上表中 6000Hz 频谱范围下 286ms 的采集时间将乘以 8。

频谱分辨率保持不变。

波段模式设置中有两种不同的设置。

在接下来的章节中将详细介绍。

4.2. 转速乘数

如果要监控的轴(轴承)的旋转频率发生变化,则需要使用转速乘法器。
带限值始终根据当前转速的系数进行调整。

计算公式为:系数 x 转速 = 损害频率范围。

系数由轴承制造商确定,可以从他们那里获得。

速度必须通过三种途径之一提供给传感器。

  • 针脚 2 通过外部传感器的时钟信号输入
  • 过程数据输出
  • 参数数据的静态输入

4.3. 绝对频带限制

如果已知有害频率,则可使用绝对频带限值。例如,电动机的主电压频率为 50Hz(美国为 60Hz),因此不会发生变化。

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