ГОСТ Р ИСО 13373-2—2009
Чтобы избежать этого, рекомендуется записать временной сигнал для всего переходного режима, после
чего проводить анализ не в реальном масштабе времени с той скоростью, которую позволяет измеритель
ная аппаратура
4.6 Порядковый анализ
Если машина работает с изменяющейся частотой вращения, то процедура усреднения спектров виб
рации затруднена, поскольку энергия отдельных гармоникоборотной частоты может быть сосредоточена (в
зависимости от реализации) в разных спектральных линиях. В результате полученная при усреднении ам
плитуда гармоники будет более низкой, чем если бы частота вращения машины оставалась постоянной.
Управляя частотой выборкисинхронно с частотой вращения машины посредством дополнительного сигна
ла синхронизации (см. 4.3.8). можно добиться того, чтобы энергия каждой гармоники была сосредоточена
вединственной спектральной линии. Обычнодополнительный сигналсинхронизован с оборотной частотой
вращения ротора. Полученный при этом спектр гармоник оборотной частоты называют порядковым.
Первоначально порядковый спектр был получен с помощью следящих фильтров, используемыхдля
защиты от наложения спектров, у которых частота среза (в 2.56 раза превышающая максимальную частоту
диапазона анализа) изменялась синхронно с вращением ротора и всоответствии с изменением диапазона
анализа изменялась частота дискретизации. Повышенный шум и невысокая точность аналоговых систем
вместе с ограничениями на скорость управления изменением частоты дискретизации привели к использо
ванию цифровыхсистем вычисления порядкового спектра.
В цифровых системах оцифровке с одной и той же фиксированной частотой дискретизации подлежат
как сигнал вибрации, так и сигнал синхронизации сдатчика оборотов. Оцифрованный сигнал синхрониза
ции используютдля восстановления частоты оборотов и определения интервала дискретизации для каждо
го оборота вала, а сигнал вибрации подлежит интерполяции для взятия повторных выборочных значений
через полученные интервалы дискретизации. Интервалы дискретизации могут изменяться скачкообразно
от оборота к обороту или плавно с использованием алгоритма полиноминальной интерполяции.
Как указано в 4.3.8. выборка сигнала через равные угловые положения вала имеет по сравнению с
выборкой через равные интервалы времени два преимущества. Во-первых, вся энергия гармоники оборот
ной частоты сосредоточена в середине поддиапазона данной спектральной линии (погрешность определе
ния амплитуды частотной составляющей, которая находится не в середине, а на границе поддиапазона,
можетдостигать 15 %).
Другоедостоинство заключается в возможности усреднения по нескольким реализациям выбороч
ных значений, соответствующих одному и тому же углу поворота вала (аналогично усреднению оцифро
ванных временных реализаций), с последующим расчетом порядковогоспектра, содержащего только гар
моники оборотной частоты. Все несинхронные составляющие при этом будутстремиться к нулю. При полу
чении порядкового спектра усреднение происходит без размывания отдельных составляющих.
4.7 Октава и доли октавы
Октава представляет собой меру относительного изменения частоты. Изменение в одну октаву соот
ветствует увеличению (уменьшению) частоты вдва раза. Например, увеличение частоты 100 Гц на октаву
дает частоту 200 Гц. а уменьшение ее на октаву — 50 Гц. Таким образом, если децибел является широко
применяемой единицей для описания соотношений амплитуд, то октава — для описания соотношений
частот. При необходимости более подробного описания шкалы частотоктава может быть по логарифмичес
кому закону разделена надоли (например, третьоктавы).
4.8 Анализ кепстров
Кепстр представляет собой обратное преобразование Фурье логарифма спектра мощности исходного
временного сигнала. Кепстр представляют аналогично спектру, но по вертикальной оси откладывают амп
литуды. а по горизонтальной — псевдовремя, называемое кьюфренси или сачтота. Кепстр можно рассмат
ривать как спектр от спектра. При этом энергия всех гармоник одной частоты концентрируется в одной
составляющей кепстра.
Кепстр является удобным инструментом для анализа сложных сигналов, содержащих несколько ря
дов гармоник, например, генерируемых зубчатыми передачами или подшипниками качения. Способность
выделить и сосредоточить вдискретныхсоставляющих периодические процессы для определения соотно
шений между ними является основным достоинством кепстров. Этапы вычисления кепстра показаны в
таблице 3.
25