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階次跟蹤分析

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產(chǎn)品簡介

階次跟蹤分析是一個(gè)通用術(shù)語，描述用于旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)速度可以隨時(shí)間改變的往復(fù)機(jī)械的量動(dòng)態(tài)行為分析的測(cè)量功能的集合

詳細(xì)介紹

階次跟蹤分析是一個(gè)通用術(shù)語，描述用于旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)速度可以隨時(shí)間改變的往復(fù)機(jī)械的量動(dòng)態(tài)行為分析的測(cè)量功能的集合。不像功率譜和其他頻域分析功能它們的獨(dú)立變量是頻率，階次跟蹤功能呈現(xiàn)的是針對(duì)多個(gè)可變軸運(yùn)行速度對(duì)的數(shù)據(jù)。

用的測(cè)量是階次譜和階次跟蹤。階次譜顯示的是信號(hào)作為參考軸的旋轉(zhuǎn)頻率的諧波階次功能的幅值。這意味著，一個(gè)諧波或子諧波階的組成保持在相同的分析線（在相同的水平位置），而不管該計(jì)算機(jī)的速度。

觀察一個(gè)給定的階次和RPM測(cè)量量綱對(duì)比變化的技術(shù)稱為跟蹤，作為被跟蹤的旋轉(zhuǎn)頻率并用于分析。大部分激勵(lì)機(jī)器的動(dòng)態(tài)力發(fā)生在多個(gè)旋轉(zhuǎn)頻率，因此這樣的解釋和診斷使階次分析大大地簡化。

階次跟蹤是簡單的在單獨(dú)的一個(gè)階次對(duì)比于機(jī)器軸轉(zhuǎn)速（RPM中）的測(cè)量幅值的歷史。也有其它類型的跟蹤功能。例如，你可以跟蹤基于FFT的PSD譜，對(duì)比于RPM的一個(gè)固定的帶寬或一個(gè)倍頻程帶寬；所有的這些都是跟蹤功能。

Spider功能

晶鉆儀器Spider的處理程序包括執(zhí)行階次跟蹤功能。有了晶鉆儀器的階次跟蹤包，Spider可以:

同時(shí)測(cè)量和可選地記錄兩個(gè)(模擬或數(shù)字)轉(zhuǎn)速表脈沖信號(hào)。
同時(shí)測(cè)量和可選地記錄1到8個(gè)模擬動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)。
處理兩種轉(zhuǎn)速表信號(hào)，以產(chǎn)生高保真度轉(zhuǎn)速和時(shí)間速度信號(hào)(Tach Ch1和Tach Ch 2)，這些信號(hào)可以依次記錄。
測(cè)量恒定頻率范圍，也稱為FFT頻譜，可達(dá)128個(gè)通道(需要多個(gè)Spider模塊)。
測(cè)量最多128個(gè)通道的階譜。
用階段來測(cè)量階次跟蹤到128個(gè)通道(可以包括多個(gè)訂單，包括每個(gè)通道的部分訂單)。測(cè)量固定頻帶內(nèi)的能量和RPM，可達(dá)128個(gè)頻道。

階次跟蹤應(yīng)用

階次跟蹤有幾種不同的應(yīng)用，以下給出的是一些討論。

種應(yīng)用，通常被稱為向上運(yùn)行/向下運(yùn)行，是用來調(diào)查一臺(tái)機(jī)器當(dāng)在整個(gè)運(yùn)行范圍上運(yùn)行的RPM是變化時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這種情況， RPM范圍可能非常大，從一個(gè)很小的 RPM 到 10,000 RPM。這些測(cè)試是在汽車或飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，以及當(dāng)調(diào)試全新或翻新的固定加工設(shè)備時(shí)。測(cè)量可以是任何物理量如聲音，位移，速度，加速度，轉(zhuǎn)矩等。測(cè)量分析可以是振幅或階次的功率，一個(gè)固定頻帶上的能量，一個(gè)倍頻程濾波器的容量等等。這種類型的測(cè)量中最重要的結(jié)果是相對(duì)于RPM的響應(yīng)的幅度。

第二應(yīng)用是在機(jī)器執(zhí)行其正常的任務(wù)時(shí)，監(jiān)測(cè)測(cè)量機(jī)器的位移，速度，加速度，壓力，電流或聲音。該儀器測(cè)量階次的振幅和其相對(duì)于參考轉(zhuǎn)速計(jì)的輸入信號(hào)的相位。相位計(jì)算相對(duì)于轉(zhuǎn)速計(jì)輸入或單獨(dú)的參考輸入。這個(gè)應(yīng)用是普遍用于設(shè)備診斷和平衡。這種情況下，操作中的RPM是相對(duì)穩(wěn)定的。階次跟蹤技術(shù)對(duì)增加階次估算精度是有用的。

階次跟蹤信號(hào)的相位對(duì)在向上運(yùn)行/向下運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)機(jī)械的研究非常有用。這是常常用“波特圖"呈現(xiàn)，用來表達(dá)共振/激勵(lì)交叉點(diǎn)是有用的。波特圖是從控制理論借用一個(gè)概念；它在一個(gè)不斷變化的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可同時(shí)提供振幅和相位數(shù)據(jù)(即向上運(yùn)行/向下運(yùn)行)。一些的設(shè)置信息取決于轉(zhuǎn)速的變化率。向上運(yùn)行或向下滑行可以采取到從幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)的任何地方（如用于在渦輪機(jī)的冷啟動(dòng)）。

了解階次跟蹤

分辨率和范圍

在固定帶寬操作中，一個(gè)分析器從模擬的時(shí)間-歷史記錄中收集N個(gè)連續(xù)的樣本，其采樣率為fs。模擬信號(hào)是預(yù)先過濾的低通抗混疊濾波器設(shè)置到期望的分析頻率范圍，F(xiàn)span和采樣率設(shè)置為k Fspan，其中k是一個(gè)常數(shù)特定于信號(hào)分析儀。每一個(gè)被捕獲的時(shí)間歷史都被轉(zhuǎn)換成一個(gè)頻譜。下面的跨度和決議的結(jié)果如下:

Dt = 1/fs= 1/ k Fspan 間隔時(shí)間點(diǎn)(S)

Tspan = NDt 每次捕獲或存儲(chǔ)負(fù)載期間的持續(xù)時(shí)間

DF = 1/Tspan 在相鄰頻率點(diǎn)之間的差異(Hz)

Fspan= NDF / k 頻率范圍(Hz)

在階次-標(biāo)準(zhǔn)化(階次跟蹤)分析中，頻率范圍和采樣率必須與機(jī)器速度成比例。這是通過測(cè)量軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速表，并推導(dǎo)出一個(gè)樣本速率等于k乘以瞬時(shí)軸轉(zhuǎn)速。Ospan是在頻譜中測(cè)量的軸速指令數(shù)(倍數(shù))。有效的抗混疊濾波器必須不斷調(diào)整，以限制輸入信號(hào)的帶寬到軸轉(zhuǎn)頻率。這導(dǎo)致了以下跨度和決議:

DR = 1/fs= 1 / k Ospan 相鄰信號(hào)樣本之間的軸角(旋轉(zhuǎn))

Rspan = NDR 每個(gè)內(nèi)存捕捉(轉(zhuǎn)數(shù))的匝數(shù)

DO = 1/Rspan 相鄰命令點(diǎn)(命令)的差異

Ospan= NDO / k 階次范圍 (階次)

典型的階次分析程序需要在每條階次的2.56到4個(gè)樣品之間。這是相同的k倍數(shù)，將分析儀的采樣率與正常的固定帶寬分析中所研究的頻帶相關(guān)聯(lián)。精確的數(shù)值是由動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)決定的。

分析的概念

振動(dòng)信號(hào)由ADC采樣，該ADC運(yùn)行于恒定的102.4 kHz采樣率，并受固定頻率抗混疊濾波器的保護(hù)。

階次跟蹤分析

這個(gè)過濾器的帶寬，F(xiàn)span，是這樣選擇的

Fspan > RPMmax x Ospan / 60

其中RPMmax為機(jī)械軸轉(zhuǎn)速分析，而Ospan為軸旋轉(zhuǎn)順序分析。采樣率，fs，被設(shè)置為一個(gè)故意高值的輸入過濾器。

所產(chǎn)生的高度過采樣的數(shù)字時(shí)間歷史被傳遞給數(shù)字重建(放大-插值)濾波器的輸入存儲(chǔ)器。當(dāng)這個(gè)過濾器更新在輸入采樣率時(shí)，這個(gè)低通濾波器的輸出在每軸轉(zhuǎn)速的固定次數(shù)采樣。這些樣本時(shí)間不是一致的。更確切地說，每個(gè)樣本都是在其前身的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的時(shí)候進(jìn)行的。這些固定角度的采樣時(shí)間是計(jì)算從轉(zhuǎn)速表信號(hào)的連續(xù)周期。

測(cè)速脈沖序列應(yīng)用于精確的計(jì)時(shí)電路，該電路測(cè)量相鄰脈沖之間的時(shí)間。最近的兩個(gè)周期被發(fā)送到曲線擬合和插補(bǔ)模塊，它們計(jì)算適當(dāng)?shù)臅r(shí)間來采樣插值濾波器的輸出。采樣時(shí)間是基于假設(shè)軸在相鄰的轉(zhuǎn)速表脈沖之間有一個(gè)恒定的角加速度的假設(shè)計(jì)算的。這一實(shí)時(shí)過程接受輸入(n)和輸出(n)脈沖每革命的采樣常數(shù)，允許使用一個(gè)或多個(gè)等間隔的轉(zhuǎn)速計(jì)脈沖每軸旋轉(zhuǎn)。

由此產(chǎn)生的數(shù)字角度-歷史記錄為后續(xù)FFT和平均處理。插補(bǔ)過濾器引入了ADC輸入與角度歷史呈現(xiàn)之間的處理延遲。然而，這一延遲會(huì)影響所有的通道，而且過程會(huì)實(shí)時(shí)地進(jìn)行，而不會(huì)妥協(xié)。

在數(shù)據(jù)重采樣后，離散傅里葉變換(DFT)算法可以將角度歷史轉(zhuǎn)換為有序域。雖然許多競爭系統(tǒng)都采用了“兩級(jí)"fft，將塊大小限制為二進(jìn)制數(shù)，但晶鉆儀器采用了一種更靈活的算法，允許這個(gè)維度是質(zhì)數(shù)的乘積(即1、2、5)，這就允許在所有域中選擇“好的數(shù)字"來進(jìn)行解析和跨越。

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