ГОСТ Р ИСО 13373-2—2009
4.3.3 Эффект просачивания энергии и применение оконных функций
При оцифровке временного сигнала может наблюдаться эффект перераспределения энергии между
частотными составляющими (эффект просачивания), если длина выборки содержит нецелое число циклов
сигнала. Результатом такого неточного представления реализацией исходного временного сигнала являет ся
размывание частотных пиков. Уменьшить эффект просачивания помогает применение соответствующих
оконных функций. Наиболее употребительным является окно Ханна (хэннинг). котороедает хорошие ре
зультаты для стационарных процессов, однако возможно применение и окон другого вида.
Для переходных процессов наилучший результат может быть получен при использовании окна пря
моугольной формы. Окно Хэмминга позволяет получить более острые пики, чем вслучае применения Хэн
нинга, но при этом увеличивает уровень боковых лепестков (просачивания энергии). Наоборот, окно Блэк
мана и его модификация, окно Блэкмана-Харриса, обеспечивают пониженный уровень боковых лепестков,
но при увеличенной размытости центрального пика. Плосковершинное окно позволяет получитьболее точ
ную оценку амплитуд, чем хэннинг. но при этом невозможно различить слабые сигналы в окрестности
мощного частотного пика. Плосковершинное окно дает наиболее широкий пик с боковыми лепестками,
аналогичными хэннингу. но гладкая вершина пика позволяет наиболее точно определитьсоотношение между
амплитудами при изменении частоты. Сглаживая погрешности выборки, оконные функции улучшают и спек
тральное представление нестационарных сигналов (например, каскадный спектр). Плосковершинноеокно,
как сохраняющее наиболее точные соотношения между амплитудами разных гармонических сигналов,
может использоваться в процедурах калибровки.
П р и м е ч а н и е — Оконные функции, применяемые совместно с преобразованием Фурье, рассмотрены
в[icq.
4.3.4 Разрешение по частоте
Применение БПФ требует, чтобы исследуемый диапазон частот был разбит на конечное число под
диапазонов, вибрация в каждом из которых отображается в виде вертикальной линии. Число поддиапазо
нов соответствует числу линий разрешения Л/соя.Поддиапазон может включать в себя болееодной частот ной
составляющей сигнала. В этом случае анализатор отобразит суммарную энергию этих составляющих в виде
одной спектральной линии на центральной частоте поддиапазона.
Чтобы различить близкорасположенные частотные составляющие сигнала, число линий разрешения
спектра должно бытьдостаточно велико. В то же время диапазон анализа должен включать все интересу
ющие исследователя частотные составляющие. Обычно используют не менее 400 линий разрешения, но
диал)остирование многих машин требует еще более высокого разрешения. Рассматриваемые параметры
связаны следующей формулой:
Ч о я = L J B ,(11)
гдеЛ/^оя — число линий разрешения:
fmix
— максимальная частота анализируемого диапазона частот;
8 — ширина поддиапазона (расстояние между соседними спектральными линиями).
Как видно из формулы (11), для одного и того же анализируемогодиапазона частот лучшее разреше
ние по частоте обеспечивается при меньшем расстоянии между спектральными линиями.
4.3.5 Длина записи
Для реализации преобразования Фурьедостаточно короткой записи сигнала длительностью 7. но при
заданном разрешении по частоте 8 длину записи определяют по формуле
7 =1 / 8 .(12)
Если длина записи сигнала ограничена, тоэто может наложитьограничение на разрешение по часто
те. Напримор. еслидиапазон частот анализа составляет 100 Гцс разрешением 400 спектральных линий, то
расстояние между линиями должно быть 1/4 Гц, а длина записи сигнала — 4 с. Если при том же числе
спектральных линий анализируемый диапазон частот увеличить в несколько раз. то во столько же раз
будет больше расстояние между линиями, и. соответственно, во столько же раз уменьшится необходимая
длина записи.
Если частота вращения части машины медленно изменяется в ходе обследования, то важно обеспе
чить такое расстояние между спектральными линиями, чтобы каждой частотной составляющей сигнала
соответствовала одна спектральная линия. Если изменение частоты вращения значительно, то выборка
должна быть синхронизована с изменениями углового положения вращающейся части машины и
приме нен порядковый анализ сигнала (см. 4.2.11 и 4.3.8).
15