ГОСТ Р И С 013373-2—2009
4.3.8 Синхронная выборка
Многие анализаторы сигналов не ограничиваются проведением выборки на фиксированных частотах
дискретизации, но позволяют варьировать эту частоту синхронно с внешним сигналом. Обычно частоту
дискретизации выбирают кратной частоте внешнего сигнала. Особенно частоданный прием применяют при
анализе сигналов машин вращательного действия, гдедля определения частоты дискретизации использу ют
отметчик числа оборотов. Частота дискретизации должна более чем в два раза превосходить частоту
наивысшей гармоники оборотной частоты, принимаемой во внимание при анализе.
Фурье-преобразование синхронизованной выборки значений сигнала представляет собой порядко
вый спектр X (л). Порядок
п
= 1 соответствует оборотной частоте.
Получение синхронной выборки и применение порядкового спектра имеют следующие основные до
стоинства:
a) при изменении частоты вращения машины большинство частотных составляющих, связанных с
оборотной частотой (лопастные, зубцовые частоты и т. п.). остаются в порядковом спектре на своих местах, и
их энергия не размывается по нескольким спектральным линиям:
b
) все гармоники точно совпадают с положением одной из спектральных линий порядкового спектра
(попадают всередину поддиапазона, определяющего спектральную линию), благодаря чему их амплиту
ды измеряют с большей точностью:
c) можно провести усреднение по нескольким измерениям, не принимая во внимание изменения
частоты вращения машины:
d) все гармоники вибрации будут сохранять один и тот же фазовый угол по отношению к внешнему
сигналу синхронизации. Это означает, что при усреднении все составляющие сигнала, связанные с враще
нием вала, будут сохраняться, в то время как несинхронные случайные составляющие, пусть даже и на
частоте гармоник оборотной частоты, будут стремиться к нулю.
Порядковый анализ является одним из широко применяемых методов исследования сигнала
(см. 4.6).
Проводя синхронное усреднение сигнала, следует помнить, что при этом подавляются несинхронные
составляющие, которые могут иметь важное значениедля диагностирования.
4.3.9 Усреднение спектров
В зависимости отчастотногосостава сигналадля получения одной реализации спектра (преобразова
ния Фурье) требуется реализация сигнала длительностью от долей секунды до нескольких секунд. Однако
для модулированного сигнала надежное определение средней амплитуды может потребовать
большего времени. Поэтому очень важной функцией анализатора является усреднение нескольких
полученных под ряд спектров. При наличии одного канала передачи данных (канала измерений)
усреднение проводят по амплитудам частотных составляющих без учета фазовых соотношений. Чтобы
провести усреднение комп лексного спектра (действительной и мнимой частей), необходима
синхронизация спектров посредством дополнительного сигнала, связанного с фазами движения частей
машины.
Существует ряд модификаций метода усреднения в частотной области, но ввиду сложности их мате
матического аппарата они используются только в особых случаях.
Тем не менее, многие анализаторы способны дополнительно проводить экспоненциальное усредне
ние спектров. При этом усредняемым спектрам присваиваются экспоненциально убывающие веса, так что
большие веса имеют спектры, рассчитанные последними. Данный метод часто применяют при анализе
переходных процессов, в которых сигнал спадает со временем по экспоненциальному закону.
Еще одним применяемым в анализаторах методом усреднения является удержание пиковых значе
ний. Этот метод состоит в том, что в течение заданного временного интервала для каждой спектральной
линии находят ее максимальное значение по всем спектрам, снятым за данный период, и эти
максималь ные значения отображаются в усредненном спектре.
4.3.10 Логарифмический масштаб представления данных
Сигналы вибрации часто содержат много частотных составляющих с существенно разными амплиту
дами. Составляющие с малыми амплитудами могут быть важны для вибрационного контроля состояния
машин, но на графике в линейном масштабе плохо различимы. Построение графика в логарифмическом
масштабе приводит к уменьшению больших составляющих и подчеркиванию малых, что позволяет пред
ставить в удобном виде все нужные компоненты сигнала, а также уровень шумового пьедестала. При
представлении данных в логарифмическом масштабе амплитуду
X
преобразуют в ее уровень L, дБ, по
формуле
L
= 20 lg
(XIX
,в1) .(14)
где
Х,в(
— опорное значение.
18