Successfully reported this slideshow.
Your SlideShare is downloading. ×

Analisador de vibrações - modo de funcionamento II

Ad
Ad
Ad
Ad
Ad
Ad
Ad
Ad
Ad
Ad
Ad

Check these out next

1 of 23 Ad

Analisador de vibrações - modo de funcionamento II

Neste curso explica-se o modo de funcionamento de um analisador de vibrações. Vão ser referidos nomeadamente os seguintes aspetos:
Compreender a relação entre tempo e frequência num analisador de vibrações
Amostragem e digitalização num analisador de vibrações
O que é o Aliasing num analisador de vibrações
A implementação do zoom num analisador de vibrações
A implementação de janelas na forma de onda (windows) num analisador de vibrações
As médias num analisador de vibrações
Largura de banda em tempo real nos analizadores de vibrações
Processamento em sobreposição (“overlap”)
Seguimento de ordens
Análise do envelope
Funções de dois canais
Vai-se começar por apresentar as propriedades do Fast Fourier Transform (FFT) sobre o qual os Analisadores de Vibrações são baseados. Em seguida, mostra-se como essas propriedades FFT podem causar algumas características indesejáveis na análise do espectro, como aliasing e fugas (leakage). Tendo apresentado uma dificuldade potencial com o FFT, mostra-se quais soluções são usadas para tornar os analisadores de vibrações em ferramentas práticos. O desenvolvimento desse conhecimento básico das características do FFT torna simples obter bons resultados com um analisador de vibrações numa ampla gama de problemas de medição.

Neste curso explica-se o modo de funcionamento de um analisador de vibrações. Vão ser referidos nomeadamente os seguintes aspetos:
Compreender a relação entre tempo e frequência num analisador de vibrações
Amostragem e digitalização num analisador de vibrações
O que é o Aliasing num analisador de vibrações
A implementação do zoom num analisador de vibrações
A implementação de janelas na forma de onda (windows) num analisador de vibrações
As médias num analisador de vibrações
Largura de banda em tempo real nos analizadores de vibrações
Processamento em sobreposição (“overlap”)
Seguimento de ordens
Análise do envelope
Funções de dois canais
Vai-se começar por apresentar as propriedades do Fast Fourier Transform (FFT) sobre o qual os Analisadores de Vibrações são baseados. Em seguida, mostra-se como essas propriedades FFT podem causar algumas características indesejáveis na análise do espectro, como aliasing e fugas (leakage). Tendo apresentado uma dificuldade potencial com o FFT, mostra-se quais soluções são usadas para tornar os analisadores de vibrações em ferramentas práticos. O desenvolvimento desse conhecimento básico das características do FFT torna simples obter bons resultados com um analisador de vibrações numa ampla gama de problemas de medição.

Advertisement
Advertisement

More Related Content

Slideshows for you (20)

Similar to Analisador de vibrações - modo de funcionamento II (20)

Advertisement

More from DMC Engenharia e Sistemas Ibéricos Lda (13)

Recently uploaded (20)

Advertisement

Analisador de vibrações - modo de funcionamento II

  1. 1. Analisador de Vibrações – modo de funcionamento II www.dmc.pt 3) O que é o Aliasing num analisador de vibrações 4) A implementação do zoom num analisador de vibrações
  2. 2. Sobre a DMC e a D4VIB equipamentos e serviços de manutenção preditiva Adaptamo-nos às suas necessidades ! Software Hardware Formação Implementação Medições Apoio técnico Relatórios
  3. 3. 1. Compreender a relação entre tempo e frequência num analisador de vibrações 2. Amostragem e digitalização num analisador de vibrações 3. O que é o Aliasing num analisador de vibrações 4. A implementação do zoom num analisador de vibrações 5. A implementação de janelas na forma de onda (windows) num analisador de vibrações 6. As médias num analisador de vibrações 7. Largura de banda em tempo real nos analisadores de vibrações 8. Processamento em sobreposição (“overlap”) 9. Seguimento de ordens 10. Análise do envelope 11. Funções de dois canais Conteúdo do curso
  4. 4. 3) O que é o Aliasing num analisador de vibrações 4) A implementação do zoom num analisador de vibrações Conteúdo desta apresentação
  5. 5. Vibrações Termografia Ultrassons Análise de motores elétricos Tecnologias preditivas Emissão acústica Medição de tensão em veios
  6. 6. Equilibragem no local Proteção de rolamentos Tecnologias corretivas Alinhamento de veios Calibração de cadeias de monitorização de vibrações
  7. 7. O que é o Aliasing num analisador de vibrações • A razão pela qual um analisador de espectro FFT precisa de tantas amostras por segundo é evitar um problema chamado aliasing. O aliasing é um problema potencial em qualquer sistema de dados amostrado. Muitas vezes é esquecido, às vezes com resultados desastrosos.
  8. 8. Um exemplo simples de registo de dados com aliasing • Considere-se um simples exemplo de registo de dados para ver o que é aliasing e como ele pode ser evitado. • Considere o exemplo para registo de temperatura de gravação mostrada na Figura. • Um termopar é ligado a um voltímetro digital que, por sua vez. • O sistema é configurado para mostrar a temperatura a cada segundo. • O que seria de esperar para uma saída?
  9. 9. Gráfico de variação de temperatura de um quarto ao longo do tempo • Se estivéssemos a medir a temperatura de uma sala que só muda lentamente, seria de esperar que cada leitura fosse quase a mesma que a anterior. • Na verdade, estamos a amostrar muito mais frequentemente do que o necessário para determinar a temperatura da sala com o tempo. • Se traçarmos os resultados desta "experiência de pensamento", esperaríamos ver resultados como a Figura.
  10. 10. O caso da oscilação de temperatura não apresentada no gráfico • Se, por outro lado, estivéssemos a medir a temperatura de uma peça pequena que poderia aquecer e arrefecer rapidamente, qual seria a saída? • Suponha-se que a temperatura da peça oscilasse exatamente uma vez a cada segundo. • Como mostrado na Figura, o gráfico mostra que a temperatura nunca muda. • O que aconteceu é que se amostrou exatamente no mesmo ponto do ciclo periódico da temperatura da peça, em cada amostra. • Não se amostrou suficientemente rápido para ver as flutuações de temperatura.
  11. 11. Aliasing no domínio da frequência • Este resultado completamente errado é devido a um fenómeno chamado aliasing. • O aliasing é mostrado no domínio de frequência na Figura. • Dois sinais são ditos em aliasing se a diferença de suas frequências cai na gama de frequência de interesse. Essa diferença de frequência é sempre gerada no processo de amostragem. • Na Figura, a frequência de entrada é ligeiramente superior à frequência de amostragem, pelo que é gerado uma componente de aliasing de baixa frequência. • Se a frequência de entrada equivale à frequência de amostragem como em nosso exemplo da medição de temperatura da peça pequena, então a componente de aliasing cai em DC (zero Hertz) e tem-se a saída constante que vimos antes.
  12. 12. Como se pode garantir que se evita o problema de aliasing numa situação de medição? • A Figura mostra que, se o analisador de vibrações amostrar com mais do dobro da maior frequência que estamos a medir, os resultados do aliasing não cairão dentro da gama de frequência em análise. • Portanto, um filtro (ou o processador FFT que age como um filtro) após o amostrador removerá os resultados de aliasing, mostrando os sinais de vibrações de entrada desejados se a taxa de amostragem da forma de onda for maior do que o dobro da maior frequência do espetro das vibrações de entrada. • Se a taxa de amostragem for menor, as componentes de aliasing cairão na gama de frequência da entrada e nenhum filtro será capaz de removê-las do sinal. Critério de Nyquist - a taxa de amostragem da forma de onda tem de ser maior do que o dobro da maior frequência do espetro das vibrações
  13. 13. Critério de Nyquist no domínio do tempo • É fácil ver no domínio do tempo que uma frequência de amostragem exatamente ao dobro da frequência de entrada nem sempre seria suficiente. • É menos óbvio que pouco mais de duas amostras em cada período são informações suficientes. • Certamente não seria suficiente para dar uma exibição da forma de onda amostrada de alta qualidade. • No entanto, viu-se na que o cumprimento do critério Nyquist, de uma taxa de amostragem superior ao dobro da frequência máxima de entrada, é suficiente para evitar o aliasing e preservar toda a informação no sinal de entrada.
  14. 14. Os filtros anti-aliasings reais exigem frequências de amostragem mais altas • A única maneira de ter certeza de que a gama de frequência de entrada é limitada é adicionar um filtro passa baixo antes do amostrador e a ADC. • Este filtro é designado de filtro anti-aliasing. • Um filtro passa baixo ideal, anti-aliasing, seria parecido com figura a). • Passariam todas as frequências da entrada desejadas e rejeitaria completamente todas as frequências mais elevadas que de outra maneira poderiam gerar aliasing na gama da frequência de análise de vibrações. • No entanto, não é teoricamente possível construir um filtro com estas características. • Em vez disso, todos os filtros reais parecem-se com a Figura b), com um decaimento gradual e uma taxa de rejeição finita de sinais indesejados. • .Normalmente, isto significa que a taxa de amostragem é agora de duas e meia a quatro vezes a desejada frequência máxima de entrada.
  15. 15. O filtro anti aliasing e o número de linhas do espetro • As vibrações de entrada, que não são bem atenuadas na banda de transição, ainda podem gerar aliasing na banda de frequência de entrada desejada. Para evitar isso, a frequência de amostragem é aumentada para o dobro da maior frequência da faixa de transição. • Normalmente, isto significa que a taxa de amostragem é agora de duas e meia a quatro vezes a desejada frequência máxima de entrada. • Como o espaçamento de frequência entre as linhas de espetro de frequência FFT, depende da taxa de amostragem, aumentar a taxa de amostragem diminui o número de linhas que estão na gama de frequência desejada.
  16. 16. A necessidade de mais de um filtro anti-aliasing • Já foi referido que, devido às propriedades do FFT, se deve variar a taxa de amostragem para variar a gama de frequência do analisador de vibrações. Para reduzir a gama de frequência, deve-se reduzir a taxa de amostragem. • A partir das considerações sobre o aliasing, percebe-se que também se deve reduzir a frequência do filtro anti-aliasing pela mesma quantidade. • A solução que é normalmente implementado pelos fabricantes de analisadores de vibrações consiste na utilização de filtros digitais e é implementada em conjunto com um único filtro anti-aliasing analógico, que existe sempre para fornecer proteção de aliasing na maior gama mais alta de frequências. • Esta solução é designada de filtragem digital porque filtra o sinal de entrada depois de ter amostrado e digitalizado. • Para ver como isso funciona na Figura.
  17. 17. Implementação do zoom num analisador de vibrações • Suponha -se que se pretende medir um pequeno sinal que está muito perto em frequência a um grande muito maior, como seja por exemplo uma banda lateral em torno de uma alta frequência de uma engrenagem. Ou podemos querer distinguir entre a vibração do estator e o desequilíbrio do veio no espectro de um motor. • Recorde-se o que se referiu sobre as propriedades do Fast Fourier Transform que é equivalente a um conjunto de linhas, a partir de zero Hertz, igualmente espaçados até uma frequência máxima. Portanto, nossa resolução de frequência é limitada à frequência máxima dividida pelo número de de linhas (ou filtros). • Uma maneira de abordar este problema é concentrar as linhas na gama de frequência do interesse como na figura. • Tem-se agora a capacidade de olhar para todo o espectro de uma só vez com baixa resolução, bem como a capacidade de olhar para o que nos interessa com resolução muito maior. • Essa capacidade de maior resolução é chamada de "Zoom".
  18. 18. Diagrama de blocos do analisador de vibrações para a implementação do Zoom • Isto, no analisador de vibrações, é implementado misturando ou heterodinando o sinal de entrada para baixo na escala da gama de frequência do FFT selecionada. • Num analisador de vibrações, a mistura é feita após a entrada ter sido digitalizada, de modo que a "onda de seno" é uma série de números digitais num multiplicador digital. • Isso significa que a mistura será feita com um sinal digital muito preciso e estável para que nossa exibição de alta resolução também seja muito estável e precisa.
  19. 19. Sistemas protetivos e preditivos Ex Meggitt Vibro-Meter® Transmissores de vibrações Monitorização permanente de vibrações Sistemas wireless Análise da assinatura de motores elétricos pela técnica do MCM Sistemas de monitorização permanente
  20. 20. • Vibrometros • Analisadores de vibrações • Coletores de dados • Medidores de ultrassons • Sensores de vibrações Equipamentos portáteis
  21. 21. Pode ver um artigo sobre este tema neste link www.DMC.com Analisador de vibrações
  22. 22. PROGRAMA DE FORMAÇÃO 2020 Para mais informações ver www.dmc.pt
  23. 23. OBRIGADO Esperamos que esta apresentação tenho sido interessante

×