Материал: АСКВ2 БУ max90-ru_v1.20

Модули мобильной системы X90

Гармонические колебания четко описываются их амплитудой, частотой и фазовым углом.

•Для пути, скорости или ускорения указывается мгновенное значение амплитуды.

•Частота указывает на то, сколько колебательных периодов происходит в течение одной секунды. Это чрезвычайно важно при диагностике колебаний, поскольку одна причина может вызвать колебания на ряде частот.

•Фазовый угол указывается относительно начальной точки колебания. Это обычно не так важно, так как в большинстве случаев несколько колебаний происходят одновременно и накладываются друг на друга.

Быстрое преобразование Фурье (FFT)

Сигналы колебаний, как правило, представляют собой сумму сигналов, которые возникают одновременно и накладываются друг на друга. Непосредственно на осциллограмме отдельные частоты не видны.

Амплитуда [мg]

Время [с]

Рисунок 72: Осциллограмма колебаний

Отображение спектра сигнала подходит для анализа набора колебаний с разными частотами, где каждое колебание, а значит, соответствующая частота и амплитуда представлены одной линией.

В рамках мониторинга состояния спектры — полезный инструмент для поиска поврежденного компонента. Во многих случаях колебания на определенных частотах можно соотнести с отдельными компонентами, что позволяет обнаружить поврежденные детали.

Модули мобильной системы X90

Сложение синусоидальных колебаний при генерации сигнала

На следующих рисунках показано, как при сложении синусоидальных колебаний образуется прямоугольный импульсный сигнал.

Время [с]

Рисунок 73: Чистая синусоида

Синусоидальные колебания с частотой 1 Гц и амплитудой 1 и синусоидальные колебания, частота которых в 3 раза выше базовой (3 Гц), с меньшей амплитудой.

9 x GF

Сумма сигналов

Время [с]

Рисунок 74: Синусоидальное колебание с одной гармоникой

Синусоидальные колебания с частотой 1 Гц и амплитудой 1 и синусоидальные колебания, частота которых в 3, 5, 7 и 9 раз выше базовой, с меньшей амплитудой.

9 x GF

Сумма сигналов

Время [с]

Рисунок 75: Синусоидальное колебание с несколькими гармониками

Модули мобильной системы X90

Общая информация

Преобразование Фурье — основной принцип анализа частотных характеристик. Предполагается, что каждое гармоническое колебание может быть представлено в виде ряда синусоидальных и косинусоидальных волн, которые при сложении образуют исходное колебание. Объединенные отдельные волны затем можно снова представить по отдельности.

Вероятно, при обработке сигналов и анализе частотных характеристик наиболее широко употребляемым алгоритмом является быстрое преобразование Фурье — FFT.

Для оценки амплитуды и частоты отдельных колебаний отображается частотный спектр оцифрованного временного сигнала. Для этого выделяется небольшой участок сигнала, так называемое временное окно. На его основе с помощью алгоритма FFT рассчитывается частотный спектр таким образом, что каждое выявленное колебание и связанные с ним частоты и амплитуды отображаются в виде одной линии в спектре.

Пример

Для одиночного синусоидального сигнала с постоянной частотой частотный спектр состоит из одной линии.

Дискретизация

Дискретизация (выборка) — это процесс записи аналогового значения через определенные интервалы.

В определенное время регистрируется и сохраняется точный уровень напряжения сигнала. Расстояние Δt (дельта t) между точками записи называется интервалом дискретизации.

Дискретизация

Рисунок 76: Дискретизация кривой

Когда фактическая частота дискретизации во много раз превышает теоретически необходимую для данного сигнала, это называется «избыточной дискретизацией». Снижение частоты дискретизации до требуемых значений называется «понижающей дискретизацией».

В соответствии с теоремой Найквиста-Котельникова, результатом преобразования Фурье для чистого синусоидального сигнала, частота которого точно соответствует делению на частотном спектре (число, кратное частотному разрешению), будет одна линия в спектре. Если частота синусоидальных колебаний не совпадает с делением на частотном спектре, то ей будут соответствовать две линии на спектре, соотношение амплитуды которых обратно пропорционально расстоянию до соответствующего деления.

На практике чистый синусоидальный сигнал встречается редко. Скорее всего, сигнал будет состоять из множества синусоидальных колебаний на разных частотах. Поэтому полученный частотный спектр также будет состоять из большого количества линий.

Модули мобильной системы X90

В зависимости от выбранного разрешения, линии в спектре отображаются по-разному.

Буферизация

Значения выборок сохраняются во внутреннем буфере модуля в течение 300 мс. Их необходимо передать в течение этого времени.

Запись выбранного значения в буфер

Буфер имеет постоянный размер и может хранить 8192 измеренных значения. Это обуславливает следующую взаимосвязь между частотой опроса и продолжительностью измерения.

Интервал между измерениями = Размер буфера / Кол-во выборок в секунду

Поскольку количество сохраняемых значений зависит от частоты опроса, которая задана программно, а не от аппаратной частоты дискретизации, сохраняются не все измеренные значения. При продолжительности измерения в 318 мс сохраняется каждое второе значение; при продолжительности 15,9 мс сохраняется каждое сотое значение.

Количество сохраняемых значений можно косвенно установить посредством регистров

"MaxFrequencyEnvelope" на странице 191 и "MaxFrequencyRaw" на странице 192