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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通用術(shù)語，描述用于旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)速度可以隨時間改變的往復(fù)機械的量動態(tài)行為分析的測量功能的集合

詳細介紹

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

用的測量是階次譜和階次跟蹤。階次譜顯示的是信號作為參考軸的旋轉(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），而不管該計算機的速度。

觀察一個給定的階次和RPM測量量綱對比變化的技術(shù)稱為跟蹤，作為被跟蹤的旋轉(zhuǎn)頻率并用于分析。大部分激勵機器的動態(tài)力發(fā)生在多個旋轉(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的一個階次對比于機器軸轉(zhuǎn)速（RPM中）的測量幅值的歷史。也有其它類型的跟蹤功能。例如，你可以跟蹤基于FFT的PSD譜，對比于RPM的一個固定的帶寬或一個倍頻程帶寬；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:

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

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，通常被稱為向上運行/向下運行，是用來調(diào)查一臺機器當在整個運行范圍上運行的RPM是變化時的動態(tài)響應(yīng)。這種情況， RPM范圍可能非常大，從一個很小的 RPM 到 10,000 RPM。這些測試是在汽車或飛機發(fā)動機運行，以及當調(diào)試全新或翻新的固定加工設(shè)備時。測量可以是任何物理量如聲音，位移，速度，加速度，轉(zhuǎn)矩等。測量分析可以是振幅或階次的功率，一個固定頻帶上的能量，一個倍頻程濾波器的容量等等。這種類型的測量中最重要的結(jié)果是相對于RPM的響應(yīng)的幅度。

第二應(yīng)用是在機器執(zhí)行其正常的任務(wù)時，監(jiān)測測量機器的位移，速度，加速度，壓力，電流或聲音。該儀器測量階次的振幅和其相對于參考轉(zhuǎn)速計的輸入信號的相位。相位計算相對于轉(zhuǎn)速計輸入或單獨的參考輸入。這個應(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是相對穩(wěn)定的。階次跟蹤技術(shù)對增加階次估算精度是有用的。

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

了解階次跟蹤

分辨率和范圍

在固定帶寬操作中，一個分析器從模擬的時間-歷史記錄中收集N個連續(xù)的樣本，其采樣率為fs。模擬信號是預(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是一個常數(shù)特定于信號分析儀。每一個被捕獲的時間歷史都被轉(zhuǎn)換成一個頻譜。下面的跨度和決議的結(jié)果如下:

Dt = 1/fs= 1/ k Fspan 間隔時間點(S)

Tspan = NDt 每次捕獲或存儲負載期間的持續(xù)時間

DF = 1/Tspan 在相鄰頻率點之間的差異(Hz)

Fspan= NDF / k 頻率范圍(Hz)

在階次-標準化(階次跟蹤)分析中，頻率范圍和采樣率必須與機器速度成比例。這是通過測量軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速表，并推導(dǎo)出一個樣本速率等于k乘以瞬時軸轉(zhuǎn)速。Ospan是在頻譜中測量的軸速指令數(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 相鄰信號樣本之間的軸角(旋轉(zhuǎn))

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

DO = 1/Rspan 相鄰命令點(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)值是由動態(tài)信號分析儀的設(shè)計細節(jié)決定的。

分析的概念

振動信號由ADC采樣，該ADC運行于恒定的102.4 kHz采樣率，并受固定頻率抗混疊濾波器的保護。

階次跟蹤分析

這個過濾器的帶寬，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)字時間歷史被傳遞給數(shù)字重建(放大-插值)濾波器的輸入存儲器。當這個過濾器更新在輸入采樣率時，這個低通濾波器的輸出在每軸轉(zhuǎn)速的固定次數(shù)采樣。這些樣本時間不是一致的。更確切地說，每個樣本都是在其前身的一個軸旋轉(zhuǎn)的時候進行的。這些固定角度的采樣時間是計算從轉(zhuǎn)速表信號的連續(xù)周期。

測速脈沖序列應(yīng)用于精確的計時電路，該電路測量相鄰脈沖之間的時間。最近的兩個周期被發(fā)送到曲線擬合和插補模塊，它們計算適當?shù)臅r間來采樣插值濾波器的輸出。采樣時間是基于假設(shè)軸在相鄰的轉(zhuǎn)速表脈沖之間有一個恒定的角加速度的假設(shè)計算的。這一實時過程接受輸入(n)和輸出(n)脈沖每革命的采樣常數(shù)，允許使用一個或多個等間隔的轉(zhuǎn)速計脈沖每軸旋轉(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，這一延遲會影響所有的通道，而且過程會實時地進行，而不會妥協(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"fft，將塊大小限制為二進制數(shù)，但晶鉆儀器采用了一種更靈活的算法，允許這個維度是質(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"來進行解析和跨越。

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