processamernto com sobreposição

Analisador de vibrações 8  – processamento em sobreposição

Analisador de vibrações 8 – processamento em sobreposição (overlap)

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.

      1. Qual é a relação entre tempo e frequência
      2. Como funciona a amostragem e digitalização 
      3. O que é o Aliasing e que efeitos tem
      4. Em se usa e em que consiste o zoom
      5. Como se usam as janelas na forma de onda 
      6. Para que servem as médias 
      7. O que é a largura de banda em tempo real 
      8. Para que serve o processamento em sobreposição (“overlap”)
      9. Em que consiste o seguimento de ordens
      10. O que é a análise do envelope
      11. As funções de dois canais no domínio da frequência
      12. O que é para que serve a Órbita
      13. Quais são as funções de um canal no domínio do tempo
      14. Em que consiste o Cepstro
      15. Quais são as unidades e escalas do espetro

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.

Figura 47 - Processamento com sobreposição num analisador de vibrações

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.

Figura 48 Melhoria de velocidade da média RMS num analisador de vibrações
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.

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