تحلیل و پردازش سیگنالهای ارتعاشی (Signal Processing)
در موضوع عیب یابی ماشین های دوار، استفاده از سیگنال های ارتعاشی نظیر شتاب، سرعت و جابجایی از آنرو که این سیگنال ها حاوی اطلاعات دینامیکی از وضعیت ماشین می باشند؛ در شناسایی و تمایز بین عیوب گوناگون موثر است. روش های تحلیل و تشخیص عیب در ماشین های دوار به کمک سیگنال های ارتعاشی می تواند به سه دسته زیر تقسیم بندی شود:
• تحلیل های حوزه زمان
• تحلیل های حوزه فرکانس
• تحلیل های حوزه زمان- فرکانس
تحلیل های حوزه زمان مستقیما مبتنی بر شکل موج زمانی است. تحلیل های سنتی حوزه زمان ویژگی های مشخصه ای را به صورت توصیفات آماری از سیگنال های شکل موج زمانی محاسبه می کند. ویژگی هایی نظیر میانگین، قله، ضریب کرست، و آمارهای مرتبه بالا نظیر root mean square، skewness، kortosis و غیره. این گونه ویژگی ها که عمدتا ویژگی های حوزه زمان نامیده می شود با توانایی های محدود در شناسایی عیوب محلی بکار گرفته شده اند. رویکردهای تحلیلی رایج حوزه زمان نظیر میانگین گیری همزمان ، و مدل خود برگشت کننده ، به صورت گسترده ای برای عیب یابی ماشین های دوار استفاده می گردد.
تحلیل های حوزه فرکانس یا تحلیل طیفی عموما به وسیله تبدیل فوریه انجام می گیرد. تحلیل فوریه یک سیگنال حوزه زمان f(t) را به حوزه فرکانس تبدیل می کند؛ به گونه ای که طیف تولید شده F(ω) شامل کلیه محتوای فرکانسی سیگنال (پایه ای و هارمونیک) که به صورت رابطه زیر تعریف می شود:
اما مهم ترین نقص FFT عدم توانایی آن در ارائه اطلاعاتی راجع به شرایط زمانی طیف سیگنال تحلیل شده است؛ به طوری که نتایج آن به صورت میانگینی بر کل بازه سیگنال است. این موضوع در تحلیل سیگنال های غیرایستا مشکل آفرین خواهد شد. در چنین مواردی داشتن ارتباط مابین زمان و محتوای فرکانسی سیگنال می تواند مفید باشد. این محدودیت جدی FFT منجر به بکارگیری ابزارهای تحلیل سیگنال زمان-فرکانس نظیر "تبدیل فوریه زمان کوتاه" (STFT)، یا "توزیع وینگر وایل " (WVD) و غیره شد. روش STFT یک سیگنال را به یک تابع دو بعدی زمان و فرکانس تصویر می کند. تبدیل فوریه زمان کوتاه یا همان STFT با بکار گیری یک تابع پنجره لغزان g(t) به مرکزیت زمانی τ، یک تبدیل فوریه "time-localized" بر روی سیگنال x(t) به صورت پی در پی، انجام می دهد. در نتیجه تغییرات محتوای فرکانسی سیگنالی که درون تابع پنجره زمانی قرار گرفته ظاهر می شود. در شکل زیر این فرآیند دیده می شود:
شماتیکی از مراحل تحلیل سیگنال به روش STFT