Cepstrální analýza

Spektrum převodovky

 

 

Cepstrum převodovky

Při identifikaci možných poškození z frekvenčních spekter může u reálných naměřených dat dojít k velkým problémům, způsobeným velkým počtem harmonických složek ve spektru. Zejména v případě, několika základních frekvencí, které jsou si velmi blízké. Na vedlejším obrázku je reálné spektrum vibrací dvoustupňové převodovky.

V naměřeném spektru se bez potíží podaří identifikovat základní budící frekvence prvního a druhého soukolí, ale spektrum obsahuje i jejich harmonické (a to velmi velký počet) a signál základní zubové je silně modulován. Vzhledem k existenci velkého množství postranních pásem můžeme konstatovat, že se jedná o amplitudovou modulaci měřeného signálu. To pohled na reálně změřené spektrum poněkud komplikuje. Frekvenční spektrum jednoho převodového stupně je poměrně komplikované vzhledem k velkému počtu postranních pásem, která se prolínají s vyššími harmonickými od základní budící frekvence.

Cepstrální analýza je zpětná transformace Fourierova spektra do časové oblasti a matematicky je vyjádřena jako:

Cepstrum vzorec

Zjednodušeně se dá říci, že cepstrální analýza umožňuje nalézt opakující se frekvenční složky ve spektru. V případě potřeby identifikace postranních pásem nebude důležitý význam jednotlivých hodnot amplitud, ale jejich přepočet na frekvenci v Hz.

Aplikace cepstrální analýzy na naměřené spektrum převodovky, přineslo výrazné zjednodušení pohledu na změřený signál. Na druhém obrázku je zobrazeno cepstrum výše uvedeného spektra.

Z cepstra lze zjistit, že původní spektrum obsahuje dva významné zdroje periodických složek ve spektru. První z nich má =269 ms (3,714 Hz) a druhý významnější zdroj s =279 ms (3,58 Hz), jehož složky jsou v cepstru zastoupeny opět harmonickou řadou. Takto malý rozdíl ve frekvenci není možné z běžného FFT spektra zjistit. První zdroj souvisí se systémem pohonu a druhý je otáčkovou frekvencí vstupního hřídele, který je velkým zdrojem amplitudové modulace (prohýbání vstupního hřídele).

Bez použití cepstrální analýzy, by byla identifikace možné závady i u jinak jednoduchého zařízení neproveditelná. Cepstrum najde své uplatnění tam, kde je riziko více buzení s postranními pásmy jako například u převodovek. Ze své podstaty není cepstrum závislé na místě měření.

 

vytvořeno: prosinec 2018


Návrat na seznam všech článků