Analizador de vibraciones 11 – Funciones 2 canales en frecuencia
El tema específico tratado en un analizador de vibraciones 11, consiste en las funciones de 2 canales en el dominio de la frecuencia, en un analizador de vibraciones como parte de un programa de mantenimiento predictivo.
Cuando se produce Análisis de vibraciones, para aprovechar todo el potencial de un analizador de vibraciones, necesitas entender cómo funciona. Por eso, aquí se presentan los conceptos de análisis de señales digitales, actualmente implementado en un analizador de vibraciones FFT, en un analizador de vibraciones como parte de un programa de vibraciones de medición.
Comenzamos presentando las propiedades de la Transformada Rápida de Fourier. (FFT) en el que se basan los analizadores de vibraciones. En seguida, muestra cómo estas propiedades de FFT pueden causar algunas características indeseables en el análisis del espectro, como aliasing y breakouts (fuga). Haber presentado una dificultad potencial con la FFT, muestra qué soluciones se utilizan para hacer que los analizadores de vibraciones sean herramientas prácticas. El desarrollo de este conocimiento básico de las características de la FFT simplifica la obtención de buenos resultados con un analizador de vibraciones en una amplia gama de problemas de medición..
Aquí puede ver la gama de analizadores de vibración puesto a disposición por D4VIB.
- ¿Cuál es la relación entre tiempo y frecuencia?
- Cómo funciona el muestreo y el escaneo
- Qué es el aliasing y qué efectos tiene
- Cómo se usa y en qué consiste el zoom
- Cómo se utilizan las ventanas de forma de onda
- ¿Cuáles son los promedios para
- ¿Qué es el ancho de banda en tiempo real?
- Para que sirve el procesamiento de superposición ("superposición")
- Que es el seguimiento de pedidos
- Que es el análisis de envolvente
- Las funciones de dos canales en el dominio de la frecuencia
- Para que sirve Orbit
- ¿Cuáles son las funciones de un canal en el dominio del tiempo?
- En qué consiste el Cepstro
- ¿Cuáles son las unidades y escalas del espectro?
11 Funciones 2 canales en frecuencia
11.1 La función de respuesta de frecuencia
La función de respuesta de frecuencia H(ω) en el dominio de la frecuencia y la función de respuesta al impulso h(t) en el dominio del tiempo se utilizan para describir las relaciones entrada-salida (fuerza-respuesta) desde cualquier sistema, donde la señal un(t) e b(t ) representan la entrada y salida del sistema físico. El sistema se considera lineal e invariante en el tiempo.. La función de respuesta en frecuencia y la función de respuesta al impulso son los denominados descriptores del sistema.. Son independientes de las señales involucradas.
En la siguiente tabla, puede ver las formulaciones típicas de las funciones de respuesta de frecuencia.
| Rigidez dinámica | Fuerza / desplazamiento |
| Flexibilidad (receptância) | Desplazamiento / Fuerza |
| Impedancia mecanica | Fuerza / Velocidad |
| Movilidad mecanica | Velocidad / fuerza |
| Inercia dinámica | Fuerza / Aceleración |
| Aceleración | Aceleración / Fuerza |
Nota: definiciones en la ISO NP 2041.
A continuación puedes ver un vídeo sobre las funciones de respuesta en frecuencia..
Las funciones de transferencia se utilizan ampliamente en el análisis de sistemas mecánicos.. Para ello es normal excitar la estructura con un martillo o excitador vibratorio y medir la respuesta con acelerómetros..
Por ejemplo, en estructuras mecánicas, las características de la función de transferencia mostrarán resonancias peligrosas. La banda de frecuencia, donde la tensión del material es muy alta, debería ser evitado, por ejemplo, especificando una velocidad de rotación para evitar. El proceso simplificado funciona así: se aplica una señal de entrada al sistema y se mide la señal de salida.
La división entre respuesta y excitación básicamente proporciona la función de transferencia..
me que: ω = 2 pf
o sea:
11.2 Cómo obtener la función de transferencia en una estructura mecánica
- Estimule la estructura con un martillo o un excitador de vibración midiendo la fuerza dinámica;
- Medir la respuesta con acelerómetros (aceleración)
- Calcule la función de transferencia entre el sistema de entrada y salida medido
- Calcular la función de coherencia. Si la consistencia es 1, la respuesta medida es causada completamente por la entrada medida. Si la coherencia es menor que uno en cualquier frecuencia, esto indica que la respuesta medida es mayor que debido a la entrada medida, es decir, hay ruido en la entrada o en la salida.
11.3 Funciones 2 canales en el dominio de la frecuencia – La función de coherencia
La coherencia es función versus frecuencia., que indica cuánto de la salida se debe a la entrada en el FRF. Puede ser un indicador de la calidad de FRF. Evalúa la consistencia de la FRF desde la medición hasta la repetición de la misma medición. El valor de una función de coherencia varía entre 0 mi 1.
Entonces Coherence es un gráfico que representa la correlación entre dos señales en el dominio de la frecuencia.. Dos señales se consideran coherentes si tienen una diferencia de fase constante y la misma frecuencia y forma de onda.. El gráfico de coherencia muestra cómo la señal de respuesta está relacionada con la señal de entrada.. Los valores de coherencia estarán entre 0 mi 1, donde un valor 0 indica que no hay relación entre las dos señales y un valor 1 indica que existe una relación perfecta entre las dos señales.
En el siguiente gráfico presentado a partir de una prueba de impacto sobre un rodamiento de una máquina en la que se mide la respuesta vibratoria de la estructura a un choque generado por un martillo equipado con un sensor de fuerza, se puede observar la:
- movilidad mecánica (verde lleno, encima)
- coherencia (marrón, encima),
- relación de fase (abajo)
Funciones 2 canales en el dominio de la frecuencia – Figura 11.1 – La función de respuesta de frecuencia, coherencia y fase
Cuando la amplitud de un FRF es demasiado alta, por ejemplo a una frecuencia resonante, la coherencia tendrá un valor cercano a 1. Cuando la amplitud de un FRF es demasiado baja, por ejemplo a una frecuencia anti-resonancia, la coherencia tendrá un valor cercano a 0. Esto se debe a que como las señales son muy pequeñas, su repetibilidad se vuelve inconsistente por el nivel de ruido de la instrumentación. Esto es aceptable/normal. Cuando la coherencia está más cerca de 0 de que 1 a una frecuencia resonante, o en todo el rango de frecuencia, esto indica un problema con la medición. Los problemas pueden incluir:
- error de instrumentación – Por ejemplo, no se suministra energía ICP al transductor que requiere energía ICP
- excitación inconsistente – La estructura no está siendo golpeada por un martillo de impacto constante. (por ejemplo, el operador está cansado e impresionantemente enmarcado en diferentes ángulos entre impactos)
- fuerza insuficiente – La estructura no está siendo excitada.. Por ejemplo, un martillo muy pequeño (ejemplo: tamaño de lápiz) sobre un objeto grande (ejemplo: tamaño del puente) con una gran distancia entre la excitación y la medición de la respuesta
- Tenga en cuenta que si solo se realiza una medición, la coherencia será un valor de 1! El valor será uno en todo el rango de frecuencia. – dando la apariencia de una medida “perfecto”. Esto se debe a que se deben tomar y comparar al menos dos mediciones de FRF para comenzar a calcular una función de coherencia significativa..
11.4 Obtención de la función de transferencia con una prueba de impacto
En esta prueba la estructura en estudio está sujeta a un impacto, que excitará todas tus frecuencias naturales, luego vibrando libremente. Para ello, se utiliza un martillo instrumentado para medir la fuerza del impacto..
Esta prueba se realiza con la siguiente instrumentación:
- Analizador de dos canales
- Acelerómetro
- Martillo equipado con sensor de fuerza
Funciones 2 canales en el dominio de la frecuencia – Figura 11.2 - Medida de la función de respuesta en frecuencia con una prueba de impacto.
De la señal de aceleración, que mide la respuesta de la estructura y la señal de fuerza, introducido en la estructura por el martillo instrumentado, se calculan tres parámetros:
- Función de respuesta de frecuencia (FRF);
- Fase entre canales;
- Coherencia entre canales.
Aquí puedes ver un vídeo sobre la prueba de impacto..
La función FRF es responsable de determinar la respuesta de frecuencia de la estructura.. Para eso, la función FRF relaciona los datos de entrada con los datos de salida. En este caso, la entrada consiste en la fuerza de excitación aplicada por el martillo y la salida la vibración medida por el acelerómetro, obteniendo al final la relación entre las dos señales, en un analizador de vibraciones como parte de un programa de. en un analizador de vibraciones como parte de un programa de, define inequívocamente que estamos en presencia de una frecuencia natural porque, en resonancia la fase varía 180º. Si esta variación es inferior a 180º, significa que, o la estructura está muy acolchada o bien, que el movimiento de la estructura en la resonancia no ocurre en la dirección del acelerómetro y / o el martillo. La coherencia entre señales es una medida que tiene como objetivo validar la prueba de impacto, establecer la relación entre la cantidad de vibración de salida (respuesta) fue causado por excitación externa (fuerza aplicada por el martillo), o sea, si toda la vibración de salida es causada por el impacto del martillo, el valor de coherencia sería 1. Si el valor de coherencia de la prueba es mayor que 0,75, la colección puede considerarse válida. Si es menor que 0,75 significa que la vibración no solo fue causada por el impacto del martillo, pero también, por otras fuerzas externas.
Como ya se mencionó en el punto 5, esta prueba utiliza una ventana uniforme para la señal del martillo (gráfico superior con la señal medida y la ventana) y una ventana exponencial para la señal del acelerómetro (gráfico inferior) como se puede ver en la figura siguiente.
Funciones 2 canales en el dominio de la frecuencia – Figura 11.3 – Ventanas de prueba de impacto
Aquí podéis ver un vídeo con la práctica de esta prueba..
11.5 La fase entre canales
La fase de canal cruzado de la función de transferencia, se puede utilizar para conocer el movimiento relativo de dos cojinetes o piezas de la máquina, sem tacómetro.
El siguiente es un ejemplo del uso de la medición de fase entre canales. (a 1x RPM) para comprobar dónde hay holgura. En juntas estrechas la fase es aproximadamente igual. Si hay un aflojamiento, esto no ocurre..
Funciones 2 canales en el dominio de la frecuencia – Figura 11.4 - Medida de fase para identificación de aflojamiento.
