Phần trước tập trung vào các tín hiệu được tạo ra bởi các tần số cưỡng bức cụ thể trong máy. Chúng là các tín hiệu khá đơn giản hoặc hỗn hợp của chỉ một hoặc hai nguồn tạo ra một FFT hoặc phổ đơn giản. Tuy nhiên, không phải tất cả các tín hiệu đều đơn giản như vậy. Nhiều tín hiệu có thể trộn lẫn với nhau và tạo ra nhiều đỉnh trong phổ. Phần này xem xét các kết quả đó cùng với một số hiện tượng khác như:

  • Sóng sin
  • Truncation
  • Transients and impulses
  • Amplitude Modulation (điều chế biên độ)
  • Beating

Mặc dù những điều này có vẻ lý thuyết, nhưng nếu hiểu được các khái niệm, thì khi các hình mẫu (patterns) này xuất hiện trong dữ liệu, chúng ta sẽ hiểu rõ những gì đang diễn ra trong máy. Điều này có thể dẫn đến chẩn đoán tốt hơn

BỐN QUY TẮC CỦA RUNG ĐỘNG

Quy tắc 1: Sóng sin

Sóng sin chuẩn là một tần số duy nhất tạo ra một đỉnh duy nhất trong phổ

Hình 2-2 Một tín hiệu thực với sóng sin chiếm ưu thế biểu thị một lực chiếm ưu thế duy nhất – chẳng hạn như mất cân bằng

Khi thêm các nguồn rung động bổ sung, nó sẽ thay đổi dạng sóng một cách đáng kể. Hình dưới đây, đồ thị trên cùng có hai tín hiệu, tín hiệu đầu tiên ở tần số 320 Hz và tín hiệu thứ hai ở tần số 280 Hz. Các tín hiệu có biên độ bằng nhau. Phổ (đồ thị dưới cùng) phản ánh điều này với hai đỉnh có biên độ bằng nhau.

Hình 2-3 Các tín hiệu 320 và 280 Hz di chuyển vào và ra khỏi pha, cộng và trừ

Trong Hình 2-3, hai tín hiệu đơn giản cộng và trừ lẫn nhau khi chúng di chuyển vào và ra khỏi pha gây ra hình dạng bất thường trong dạng sóng kết hợp. Lưu ý trong dạng sóng kết hợp rằng biên độ tiến tới 0. Điều này là do hai tín hiệu có cùng biên độ và triệt tiêu lẫn nhau. Biên độ cực đại là 10… giá trị kết hợp của cả hai tín hiệu.

Biên độ khác nhau

Trong Hình 2-4, biên độ của một tín hiệu đã tăng lên để một tín hiệu vẫn là 5 mm/giây và tín hiệu kia là 10 mm/giây. Lưu ý những thay đổi trong dạng sóng thời gian kết hợp kết quả. Biên độ bây giờ tổng hợp thành giá trị tối đa là 15 mm/giây và giá trị tối thiểu là 5 mm/giây. Vì vậy, không có nơi nào mà biên độ đi đến 0.

Trong phổ có hai đỉnh, mỗi đỉnh có biên độ tương ứng với biên độ dạng sóng riêng lẻ của chúng.

Hình 2-4 Hai tín hiệu không còn bằng nhau nữa nên không có nơi nào dạng sóng kết hợp đi đến số không.

Cùng tần số, cùng biên độ, cùng pha (Same frequency, same amplitude, in-phase)

Hình 2-5

Trong Hình 2-6, tần số của cả hai tín hiệu đã được điều chỉnh thành 160 Hz. Biên độ giống nhau, 5 mm/giây và chúng cùng pha. Lưu ý trong biểu đồ trên cùng, hai tín hiệu riêng lẻ trông như thể chỉ có một.

Biểu đồ ở giữa cho thấy dạng sóng kết hợp khi hai tín hiệu được cộng lại với nhau. Lưu ý rằng chúng cộng lại chỉ là một tần số, nhưng biên độ là sự kết hợp của chúng, 10 mm/giây.

Tình huống này có thể xảy ra trong máy khi hai tín hiệu cùng tần số cùng pha. Lưu ý chỉ có một đỉnh trong phổ.

Hình 2-6 Hai tín hiệu hiện có cùng tần số, 160 Hz và cùng biên độ, 5 mm/giây. Chúng cộng lại với nhau vì chúng cùng pha.

Độ phân giải – Trên thực tế, nguồn có thể đến từ hai tần số khác nhau gần nhau, nhưng nếu độ phân giải không đủ tốt, chúng sẽ kết hợp và xuất hiện dưới dạng một tần số duy nhất.

Tác động của pha

Hai tín hiệu hiện có tần số 140 Hz và 160 Hz với biên độ bằng nhau. Khi pha thay đổi, các sóng sin riêng lẻ trong đồ thị trên cùng dường như “trượt qua nhau”. Mẫu (pattern) trong dạng sóng kết hợp điều chỉnh hoặc dịch chuyển khi pha thay đổi.

Dữ liệu phổ cho thấy hai đỉnh có biên độ bằng nhau.

Hình 2-8 Tín hiệu 160 Hz và 140 Hz lệch pha 87 độ

Tiệt tiêu pha (Phase cancellation)

Hai tín hiệu có cùng biên độ và tần số nhưng lệch pha nhau 180 độ sẽ triệt tiêu lẫn nhau.

Biểu đồ trên cùng hiển thị hai tín hiệu. Biểu đồ ở giữa hiển thị kết quả kết hợp… dưới dạng đường thẳng. Phổ hiển thị kết quả của dạng sóng kết hợp… không có đỉnh.

Hình 2-10 Kết quả của hai tín hiệu có cùng tần số và bằng nhau về biên độ…chúng triệt tiêu lẫn nhau.

ĐIỂM CHÍNH

  • Học sinh cần hiểu rằng sóng sin tạo ra một đỉnh duy nhất trong phổ.
  • Ngược lại, mỗi đỉnh trong phổ mô tả một sóng sin
  • Hai sóng sin có cùng tần số sẽ cộng lại với nhau
  • Cách chúng cộng lại phụ thuộc vào mối quan hệ pha của chúng
  • Học sinh phải có khả năng vẽ sóng sin và phổ tương ứng
  • Học sinh cần hiểu trục X và Y của dạng sóng thời gian và phổ