Analisador de vibrações 8

Analisador de vibrações 8

O tema específico tratado em analisador de vibrações 8, consiste no processamento em sobreposição (“overlap”).

Quando se efetuar análise de vibrações, para se tirar partido de todo o potencial de um analisador de vibrações,  é necessário compreender o seu modo de funcionamento. Por isso, aqui são apresentados os conceitos de análise digital de sinal, implementados atualmente num analisador de vibrações FFT, do ponto de vista do utilizador.

Começa-se por apresentar as propriedades do Fast Fourier Transform (FFT) em que 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 práticas. 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.

Aqui pode-se ver a gama de analisadores de vibrações disponibilizados pela D4VIB.

• Introdução

1. 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. Função de transferência  -funções de dois canais no domínio da frequência
   12. A Órbita – funções de dois canais no domínio do tempo 
   13. Funções de um canal no domínio do tempo
   14. O Cepstro
   15. Unidades e escalas do espetro de frequência

Aqui pode-se ver a gama de analisadores de vibrações disponibilizados pela D4VIB.

8 – Analisador de vibrações 8 – Processamento com sobreposição (“overlap”)

Atrás foi referido a situação em que o cálculo do FFT tem maior duração do que o tempo do bloco de tempo. Agora, vai-se ver uma técnica, designada de “processamento em sobreposição”, que pode ser usado quando o cálculo do FFT leva menos tempo do que adquirir o bloco de tempo.

Nos analisadores de vibrações isto é especialmente interessante, quando se pretendem efetuar médias a gamas de frequência baixas, em que os tempos de aquisição da forma de onda, podem ser longos.

Para entender o processamento de sobreposição, vai-se olhar para a Figura 8.1 a). Vê-se uma análise de baixa frequência em que a recolha de um registo de tempo leva muito mais tempo do que o tempo de cálculo do FFT. O processador do FFT está à espera a maior parte do tempo. Se em vez de se esperar por um registo de tempo totalmente novo, se sobrepuser o novo registo de tempo com alguns dos dados antigos, ter-se-à um novo espectro tão frequentemente quanto se calcula o FFT. Este processamento de sobreposição é ilustrado na Figura 8.1 b. Para se entender os benefícios do processamento de sobreposição, vão se ver os mesmos casos que se usaram atrás.

Analisador de vibrações 8  – Figura 8.1 – Processamento com sobreposição (overlap)

8.1 Observar uma variação de velocidade numa máquina

Viu-se na última secção, que se precisa de um novo espectro a cada poucos décimos de segundo ao observar uma máquina, em variação de velocidade. Sem processamento de sobreposição, isso limita nossa resolução a alguns Hertz. Efetivamente quando se vai para resoluções maiores os analisadores de vibrações ficam muito lentos, por causa da longa duração da aquisição de um bloco de tempo. Com o processamento de sobreposição a resolução é ilimitada. No entanto isto tem limitações. Como o registo de tempo sobreposto contém dados antigos da velocidade anterior, ele não está completamente correto. Ele indica a direção e a quantidade de mudança, mas deve-se esperar um registo em tempo integral após a mudança para que o novo espectro seja exibido com precisão.

No entanto, ao indicar a direção e a magnitude das mudanças a cada poucos décimos de segundo, o processamento de sobreposição ajuda na visualização dos espetros de máquinas em variação de velocidade.

8.2 Média RMS

O processamento de sobreposição pode dar reduções drásticas no tempo para calcular as médias RMS com uma determinada variação. Lembre-se que as funções da janela reduzem os efeitos do fugas, ponderando as extremidades do registo de tempo a zero. A sobreposição elimina a maior parte ou todo o tempo que seria desperdiçado tomando esses dados. Como alguns dados sobrepostos são usados duas vezes, devem ser tomadas mais médias para obter uma determinada variação do que no caso não-sobreposto. A Figura 8.2 mostra as melhorias que podem ser esperadas pela técnica de sobreposição.

Analisador de vibrações 8 – Figura 8.2 Melhoria de velocidade da média RMS com processamento de sobreposição.

8.3 – Analisador de vibrações 8 – Eventos Transitórios

Para transientes mais curtos do que a duração do bloco de tempo, o processamento de sobreposição é inútil. Para transientes mais longos do que a duração do bloco de tempo a largura de banda em tempo real do analisador é geralmente uma limitação. Se não for, o processamento de sobreposição permite que mais espectros sejam gerados a partir do transitório, geralmente melhorando a resolução dos gráficos resultantes.

Para ver uma apresentação sobre este tema clique aqui.