Что такое спектр (и с чем его едят) ?

При измерении вибрации сборщиком-анализатором часто возникает проблема выбора параметров сигнала для диагностики по спектру. В статье рассмотрена связь параметров сигнала и спектра и даны некоторые рекомендации по выбору этих параметров.

Математика

Мы имеем снятый временной сигнал виброскорости длиной 512 отсчетов (x0 ... x511) с шагом 0,1 мс. Тогда параметры спектра вычисляются по формулам:

Выбор параметров

Современные приборы позволяют снимать с числом отсчетов от 256 до 8192 и более. Обычно, для более простого преобразования в спектр это число кратно степени 2. При этом в спектре получается 100-3200 линий, так как из-за проблем в преобразовании число линий в спектре делят не на 2, а на 2.56.

Для точной диагностики по спектру следует выбирать число отсчетов (4096 или 8192). При большем числе отсчетов начинаются ошибки с точным определением амплитуды и, особенно, фазы гармоники: она раскладывается на несколько соседних. На нижнем рисунке слева нормальная гармоника, справа - слишком много точек.

Из формул видно, что если мы хотим получить спектр низкооборотных машин, то нам нужно снимать очень долго. Так для получения гармоники 0.1 Гц (это 6 об/мин) нужно снимать не менее 10 сек.

Верхняя частота спектра обычно выбирается так, чтобы получить 10-20-ю гармонику от оборотной частоты. Например, для 50 Гц (3000 об/мин) - это будет 500-1000 Гц. Для некоторых случаев диагностики требуются и более высокочастотные гармоники 1000 Гц и выше, но не более 5000 Гц, так как выше будут проблемы с датчиками, с приборами и нормальный спектр получить сложно.

Примерные параметры сигнала для разных оборотов

Оборотная частота, Гц (об/мин)	Время между отсчетами в сигнале для получения 1600 линий, мс	Время между отсчетами в сигнале для получения 3200 линий, мс	Примерное время измерения, с
1 (60)	2	1	8
5 (300)	0.5	0.25	2
10 (600)	0.2	0.1	0.8
25 (1500)	0.1	0.05	0.4
50 (3000)	0.05	0.025	0.2
100 (6000)	0.02	0.01	0.08

2000 г.