Synchrone Mittelung – Wie isoliert man die Maschinenschwingung von anderen?

Transformationen mit FFT-Analyse überziehen das spektrale Resultat mit einem weiten Anteil zufälliger/kurzfristiger Anteile, welche durch Mittelungen reduziert werden können. Diese Mittelung kann auf 4 verschiedenen Wegen bei der FFT oder Ordnungsanalyse erfolgen:

• Die übliche Mittelung im Frequenz- bzw. Ordnungsspektrum mittelt entsprechend die Amplituden im Spektrum. Die Amlituden aller Frequenzen werden dargestellt, meist werden 3-5 Mittelungen verwendet.

• Die synchrone Mittelung im Zeitbereich (STA) startet die Erfassung des zeitlichen Signalblocks synchron mit der Umdrehung/Zyklus des Messobjekts. Typischerweise wird ein Impuls/Umdrehung für rotierende Maschinen oder ein Impuls bei einem Impulshammertest verwendet. Da asynchrone Schwingungsanteile nicht in Phase sind, werden diese durch wiederholtes Mitteln eliminiert. Die synchronen Schwingungsanteile (in Phase) werden beibehalten und geglättet für ein klaren und sauberen Zeitabschnitt. Das Ergebnis einer FFT liefert ein sauberes Spektrum ohne Standardabweichung bzw. Störanteilen der zu untersuchenden Maschine. Die Mittelungszahl kann hier höher gewählt werden (bis 50).

• Die synchrone Mittelung über den Drehwinkel ist von der oben beschriebenen zeitlichen abgeleitet. Es findet Anwendung bei der Neuabtastung mittels Ordnungsanalyse für drehzahlvariable Maschinen. Dies liefert Ordnungsspektren und Profile mit einer besseren Eliminierung von unerwünschten Signalanteilen. Beide Verfahren profitieren von der hohen Genauigkeit der Tachometereingänge zur Synchronisierung der Samples.

• Die synchrone Mittelung im Frequenzbereich (FDSA) verwendet die Phase einer einzelnen Frequenz zur Synchronisierung. Die Mittelung findet im komplexen Frequenzbereich mit einer Phasenverschiebung statt. FDSA ermöglicht die Synchronisierung ausgehend von einer Schwingung oder Geräusch anstelle eines Zeitpunktes.

Das synchrone Mitteln ist die beste Lösung für klare und isolierte Schwingungsmessungen bei verschiedenen Anwendungen:

• Überprüfung von rotierenden Maschinen: mit STA isolierte Schwingungen einer konstanten Maschine betrachten ohne Störungen von anderen in der Werkhalle.

• Extraktion eines Hintergrundspektrums bei Maschinen im Betrieb mittels Impulshammertest: mit STA synchronisiert auf den Hammerimpuls liefert ein Spektrum der Struktur ohne der Betriebsschwingungen der Maschine.

• Systeme im Fahrzeug : Die Schall und Schwingungssignatur von Fahrzeugen, Zügen, Schiffen und Flugzeugen. Alle operieren mit variabler Drehzahl ; die Mittelung über den Drehwinkel vermeidet hierbei Einflüsse auf das Ergebnis durch wechselnde Betriebszustände und eliminiert alle asynchronen Schwingungsanteile.

• • Hochpräzise Ordnungsanalyse für das Auswuchten von Turbinen: Die Mittelung über den Drehwinkel ist perfekt für die Verbesserung der Stabilität der Ordnungsanalyse geeignet.

• Diagnose an Industrielüfter, ohne Zugriff auf Drehzahl: die FDSA mit einem einfachen Mikrophone auf die erste Ordnung des Lüfters synchronisieren zum Isolieren der Schwingung.

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