Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Discrete wavelet transform and energy distribution for effective bearing fault detection and analysis

Beldjaatit Chahinez, Sebbagh Toufik, Guentri Hocine

Przegląd Elektrotechniczny

|

2023

|

R. 99, nr 7

24--28

EN

Condition monitoring and problem diagnostics have drawn more attention recently in the industrial sector. One of the most crucial parts of rotating machinery are rolling-element bearings. Bearing faults are a common cause of machinery failures. To identify failing bearings early, vibration condition monitoring of rotating machinery has emerged as the preferred technique. Several signal analysis techniques can extract useful information from vibration data. The non-stationary analysis signals that are typically associated with machine defects cannot be handled by frequency-based approaches. Non-stationary signals are analyzed effectively by applying time-frequency techniques. The use of wavelet transform has increased in bearing monitoring research for the last 20 years to obtain correlated time-frequency information. This paper presents a discrete wavelet transform (DWT) and energy distribution-based bearing defect diagnostic technique. The "db3" wavelet form of DWT is used to decompose vibration signals under both normal and faulty (inner race-fault and outer race-fault) bearing conditions at various frequency ranges. Due to the default, the energy distribution for every decomposition level is calculated to detect which frequency band contains the harmonics. The results obtained from healthy and defective bearings are compared. The wavelet coefficient with the highest value of the energy distribution is employed in the Fourier analysis to pinpoint the site of the fault. The monitoring results demonstrate that the suggested approach is effective in finding and analyzing faults.

PL

Monitorowanie stanu i diagnostyka problemów przyciągnęły ostatnio więcej uwagi w sektorze przemysłowym. Jedną z najbardziej kluczowych części maszyn wirujących są łożyska toczne. Usterki łożysk są częstą przyczyną awarii maszyn. W celu wczesnej identyfikacji uszkodzonych łożysk, monitorowanie stanu wibracji maszyn wirujących stało się preferowaną techniką. Kilka technik analizy sygnału może wydobyć użyteczne informacje z danych o drganiach. Niestacjonarne sygnały analizy, które są zwykle związane z uszkodzeniami maszyn, nie mogą być obsługiwane przez podejścia oparte na częstotliwości. Sygnały niestacjonarne są skutecznie analizowane poprzez zastosowanie technik czasowoczęstotliwościowych. Zastosowanie transformaty falkowej wzrosło w badaniach nad monitorowaniem łożysk przez ostatnie 20 lat w celu uzyskania skorelowanej informacji czasowo-częstotliwościowej. W niniejszej pracy przedstawiono dyskretną transformatę falkową (DWT) oraz technikę diagnostyczną opartą na rozkładzie energii. Forma falkowa "db3" DWT jest używana do dekomponowania sygnałów drganiowych w warunkach łożyska zarówno normalnego, jak i wadliwego (wewnętrznego i zewnętrznego) w różnych zakresach częstotliwości. Ze względu na domyślność, rozkład energii dla każdego poziomu dekompozycji jest obliczany w celu wykrycia, które pasmo częstotliwości zawiera harmoniczne. Wyniki uzyskane z łożysk zdrowych i uszkodzonych są porównywane. Współczynnik falkowy o największej wartości rozkładu energii jest wykorzystywany w analizie Fouriera w celu określenia miejsca uszkodzenia. Wyniki monitorowania pokazują, że proponowane podejście jest skuteczne w wyszukiwaniu i analizie uszkodzeń.

2

Diagnosis of ITSC fault in the electrical vehicle powertrain system through signal processing analysis

Ouamara Dehbia, Boukhnifer Moussa, Chaibet Ahmed, Maidi Ahmed

Diagnostyka

|

2023

|

Vol. 24, No. 1

art. no. 2023113

EN

The three-phase induction motor is well suited for a wide range of mobile drives, specifically for electric vehicle powertrain. During the entire life cycle of the electric motor, some types of failures can occur, with stator winding failure being the most common. The impact of this failure must be considered from the incipient as it can affect the performance of the motor, especially for electrically powered vehicle application. In this paper, the intern turn short circuit of the stator winding was studied using Fast Fourier transform (FFT) and Shor-Time Fourier transform (STFT) approaches. The residuals current between the estimated currents provided by the extended Kalman filter (EKF) and the actual ones are used for fault diagnosis and identification. Through FFT, the residual spectrum is sensitive to faults and gives the extraction of inter-turn short circuit (ITSC) related frequencies in the phase winding. In addition, the FFT is used to obtain information about when and where the ITSC appears in the phase winding. Indeed, the results allow to know the faulty phase, to estimate the fault rate and the fault occurrence frequency as well as their appearance time.

3

Using the MIMO method to evaluate the modal properties of the elements of a wheelset in an active experiment

Milewicz Julia, Mokrzan Daniel, Nowakowski Tomasz, Szymański Grzegorz M.

Vibrations in Physical Systems

|

2022

|

Vol. 33, nr 3

art. no. 2022324

EN

The study of the system composed of the inner disc and wheel rim of the 105Na type railway wheel, used in Polish Konstal streetcars, was aimed at determining the dynamic parameters of the object, such as the form and frequency of natural vibrations, and at evaluating the effectiveness of the method at given analysis settings. The experiment was conducted using triaxial piezoelectric transducers and a modal hammer with an aluminum head. A multiple-input, multiple-output (MIMO) testing approach was used because of the multiple excitation points and vibration measurements. A Fast Fourier Transform (FFT) of the measurements was performed in BK Connect software and the frequency response function (FRF) value waveforms were determined. The Rational Fraction Polynomial-Z method was used to extract modes from the frequency spectrum. In addition, the Complex Mode Indicator Function method was used, which resulted in the decomposition of the principal components of the FRF value matrix, allowing the identification of individual modes. The selection of the natural frequencies was performed on the basis of the obtained FRF and CMIF characteristics of the vibroacoustic response. Visualization of the form of the natural vibration was also performed. The result of the experiment was a set of comprehensive information on the modal properties of the studied object, which allowed to confirm the effectiveness of the selected method of analysis.

4

Stator winding fault detection of permanent magnet synchronous motors based on the bispectrum analysis

Pietrzak Przemysław, Wolkiewicz Marcin

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2022

|

Vol. 70, nr 2

art. no. e140556

EN

The popularity of high-efficiency permanent magnet synchronous motors in drive systems has continued to grow in recent years. Therefore, also the detection of their faults is becoming a very important issue. The most common fault of this type of motor is the stator winding fault. Due to the destructive character of this failure, it is necessary to use fault diagnostic methods that facilitate damage detection in its early stages. This paper presents the effectiveness of spectral and bispectrum analysis application for the detection of stator winding faults in permanent magnet synchronous motors. The analyzed diagnostic signals are stator phase current, stator phase current envelope, and stator phase current space vector module. The proposed solution is experimentally verified during various motor operating conditions. The object of the experimental verification was a 2.5 kW permanent magnet synchronous motor, the construction of which was specially prepared to facilitate inter-turn short circuits modelling. The application of bispectrum analysis discussed so far in the literature has been limited to vibration signals and detecting mechanical damages. There are no papers in the field of motor diagnostic dealing with the bispectrum analysis for stator winding fault detection, especially based on stator phase current signal.

5

Analysis of changes in the angular velocity of the crankshaft of the marine engine for diagnosing the wear and location the failure of the fuel injection system

Drewing Sebastian, Abramczyk Norbert, Żuk Daria

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 25, nr 1

72--76

EN

The combustion process can be simply described as periodic explosions in a cylinder with its frequency dependent on the number of cylinders and the rotational speed of the shaft. In practice, uniformity of combustion parameters in every cylinder is almost impossible. Due to this fact, instantaneous angular acceleration does not remain the same at the ends of the crankshaft. These observations formed the basis for the investigation of the instantaneous angular speed of the crankshaft ends. To investigate the influence of the failure behavior of the fuel systems during a shaft’s rotational movement, a series of experiments were planned. For the simulations, a medium-speed marine engine driving electro generator was selected. The failure simulation was based on the installation of clogged spray holes, draining of part of fuel dose from high-pressure pump and decreasing of injection pressure by a lower tension of the injector spring. The results of measurement were processed and analyzed through a comparison of the fast Fourier transform spectra. As a general conclusion, a difference between general harmonics order of magnitudes was detected.

6

The analysis of vibrations in the vehicle with naturally aspirated and turbocharged gasoline engine

Łoza Łukasz

Combustion Engines

|

2020

|

R. 59, nr 2

19--23

EN

In this paper, the author presents a study of vibrations in a passenger vehicle and the possible influence on driver’s body in the process of natural operation. The author describes the dependence of engine size and additional equipment as the possible primary source of the vibration variations and their further propagation in the entire vehicle structure. The analysis was performed on the passenger cars with naturally aspirated and turbocharged gasoline engines. The aim of this study was to verify the level of vibrations in the vehicle structure with these particular engines, especially influence of downsized power unit, during various state of engine operation. The second goal was to examine the vibrations in the specified location related to driver’s body. The measuring method used piezoelectric accelerometers, which were attached to the designated locations in the vehicle and were able to detect variations of the acceleration. The signals were collected as characteristics in the time domain. In order to achieve frequency domain for spectral analyses, the author applied the Fast Fourier Transform (FFT).

7

System for examination of human movement system dysfunctions

Kielan Paweł, Cieciura Marcin

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 12

140--143

EN

The paper presents the concept of an electronic system of multiple sensors measuring chosen parameters of human’s motion. Set of such sensors continuously measure the position, speed, acceleration, vibrations and trembles of human’s body parts and sends this data to the central computer, where it stored and processed. The structure and principle of operation of the limb motion sensor, which consists of an accelerometer, gyroscope, magnetometer and microcontroller, was described. The article also presents the construction of a measuring station for testing the developed limb motion single sensor. The measured signal was analyzed using a Fast Fourier Transform (FFT) method analyzing harmonics of periodic vibrations. The results of the research have proved that it is possible to detect vibrations of frequency and amplitude that are typical for patients with motion dysfunctions, e.g. with Parkinson's disease.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję elektronicznego układu wielu czujników mierzących wybrane parametry ruchu człowieka. Zestaw takich czujników nieprzerwanie mierzy pozycję, prędkość, przyspieszenie, wibracje i drżenia części ciała człowieka i przesyła te dane do komputera centralnego, gdzie są przechowywane i przetwarzane. Opisano budowę i zasadę działania kończynowego czujnika ruchu, który składa się akcelerometru, żyroskopu, magnetometru oraz mikrokontrolera. Jego niewielkie rozmiary i zasilanie bateryjne umożliwia przymocowanie go praktycznie w każdym punkcie ludzkiego ciała. W artykule przedstawiono również budowę stanowiska pomiarowego przeznaczonego do testowania opracowanego pojedynczego czujnika ruchu kończyny. Zmierzony sygnał analizowano za pomocą metody szybkiej transformaty Fouriera (FFT) analizującej harmoniczne drgań. Uzyskane wyniki badań wykazały, że możliwe jest wykrycie drgań częstotliwości i amplitudy typowych dla pacjentów z zaburzeniami ruchowymi, np. z chorobą Parkinsona.

8

Badania możliwości rozpoznawania mowy w autonomicznych systemach sterowania

Śliwiński A., Tomczewski K.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2016

|

No. 88

79--88

PL

W artykule omówiono zagadnienia dotyczące procesu rozpoznawania mowy w odniesieniu do układów sterowania. Projektowany system przewidziany jest dla prostych platform sprzętowych. W ramach pracy zastosowano do analizy szybką transformatę Fouriera FFT w celu utworzenia identyfikatorów słów. Określono czasy analizy sygnałów. Przeprowadzono wstępne testy opracowanego oprogramowania dla kilku różnych słów wypowiadanych przez osoby różniące się płcią oraz wiekiem. Uzyskano rozpoznawalność około 80% przy czasie obliczeń o połowę krótszym niż czas wymawiania komend. Krótki czas obliczeń pozwala na stosowanie opracowanego oprogramowania w systemach działających w czasie rzeczywistym np. na platformie Raspberry PI z procesorem 700 MHz.

EN

The paper presents issues related to the process of speech recognition in control systems. The system to be designed is dedicated for simple hardware platforms that do not have high computing power. In order to create word identifiers, Fast Fourier Transformation (FFT) was used. The project specified signal analysis time, after which, preliminary software tests were carried out for several different words pronounced by people of various gender and age. The result was voice recognition at the level of approximately 80%, with calculation time being half of command pronouncing time. Due to short calculation time, the software may be used in systems working in real time, e.g. on 700 MHz processor Raspberry PI platform.

9

Analiza drgań oraz wyważanie urządzeń wirnikowych metodą amplitudowo-fazową z wykorzystaniem czujników i oscyloskopu cyfrowego

Łuniewski S.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 7

747--749

PL

Artykuł omawia zagadnienia analizy drgań oraz wyważania urządzeń wirnikowych metodą amplitudowo-fazową z wykorzystaniem wyłącznie czujników i oscyloskopu cyfrowego. Wyważaniu poddany został prototyp wirnika wyświetlacza wirującego. Celem badania było zniwelowanie niewyważenia wirnika, jak również potwierdzenie zasadności opracowanego sposobu wyważania.

EN

Article deals issues vibration analysis and balancing of rotating devices using amplitude- phase method, with the use only sensors and digital scope. The balancing has been subjected to a prototype rotor of the rotating display. The aim of the study was to overcome the unbalance of the machine, as well as confirmation of the developed balancing method.

10

Wpływ sztywności ogumienia na drgania pojazdu wywołane niewyrównoważeniem koła

Prażnowski K., Bieniek A., Graba M.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

5411--5420, CD 2

PL

W przedstawionej pracy dokonano analizy sztywności promieniowej dla wybranych opon stosowanych w samochodach osobowych oraz ich wpływu na drgania masy resorowanej oraz nieresorowanej wywołanej masą niewyrównoważoną. Charakterystyki te zostały wyznaczone metodą eksperymentalną na stanowisku badawczym. Badane opony posiadały ślady użytkowania, jednak bez widocznych uszkodzeń w postaci pęknięć lub zgrubień. Przedstawiono metodę identyfikacji niewyrównoważenia koła ogumionego samochodu osobowego na podstawie analizy drgań masy resorowanej. W celu weryfikacji funkcji wymuszającej drgania nadwozia wywołane przez niewyrównoważone koło ogumione znaną masą, przeprowadzono pomiar przyspieszeń masy nieresorowanej oraz resorowanej badanego pojazdu wykorzystując hamownię podwoziową. Takie rozwiązanie pozwoliło na przeprowadzenie badań stymulujących zachowanie pojazdu w warunkach ruchu drogowego wolnych od zakłóceń nierówności drogi. Badania przeprowadzono dla stałej prędkości koła, co pozwoliło na wykorzystanie metody FFT (Fast Fourier Transform), do wyznaczenia amplitud i częstotliwości dominujących w badanym sygnale.

EN

This paper presents study, an analysis of radial stiffness for the selected tires for passenger cars, and their effect on the vibration of the sprung mass and unsprung mass caused by unbalanced. The characteristics were determined by experimentation method on the bench. Tires tested had traces of use, but without visible damage such as cracks or lumps. Presents a method for use in identification of imbalance of a wheel and tire assembly in a passenger car on the basis of analysis of vibration of undamped mass. In order to verify the function used to induce chassis vibrations, the measurement of acceleration of the undamped and damped massed of the car was undertaken on a test bench. This solution made it possible to conduct research involving stimulation of car behavior in the conditions of a road test free of interference from road roughnes. The research was conducted for constant speed wheels, which allowed to use the method FFT (Fast Fourier Transform), to determine the dominant amplitudes and frequencies in a signal.

11

Image Processing for Low-power Microcontroller Application

Hercik R., Slaby R., Machacek Z.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 12a

343-346

EN

This paper focuses on the signal processing of the image signal from the camera system, which is applied to the low-power microcontroller. Image signal loading and processing is realized on the low-power Freescale DSP56F805, which is combination of the digital signal processor and the controller. There are described data and control signals connected from the digital camera and connection to specified pins of the digital signal processor. The number of scanning images per second depends on the clock signal frequency that is generated inside digital signal processor. The defined synchronization clock ensures correctly data capturing form the camera. An external RAM memory is necessary to use because of the insufficient size of the storage space for scanned images. There is implemented algorithm of frequency analyses for verification of low-power microcontroller capability. The amplitude and phase frequency spectrum of the scanned image signal is obtained by 2D FFT (Fast Fourier Transform) application. The amplitude frequency spectrum contains information about colors and the phase frequency spectrum contains information about edges and transitions in the analyzed image. Key parameters and elements of the image can be analyzed by frequency spectra results. Mainly it is important for the classification and sorting of image data. The programming implementation is realized in CodeWarrior programming environment with the ProcessorExpert tool using, which are supplied by Freescale Company.

PL

Artykuł ten skupia się na przetwarzaniu obrazu z systemu kamer zaimplementowanym w mikrokontrolerze niskiej mocy. Ładowanie i przetwarzanie obrazu jest realizowane na mikrokontrolerze Freescale DSP56F805, który jest połączeniem przetwornika sygnału cyfrowego i kontrolera. Opisany został sposób w jaki dane i sygnały sterujące z aparatu cyfrowego są podłączone do określonych pinów cyfrowego przetwornika sygnału. Programowanie odbywa się w środowisku CodeWarrior z narzędziami wykorzystującymi ProcessorExpert, dostarczanymi przez firmę Freescale.

12

Mikrokomputerowy system do pomiaru impedancji

Ostrogórski P., Rogoń G.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2011

|

R. 15, nr 5

65-69

PL

Artykuł prezentuje prototyp przyrządu do pomiaru impedancji, jego zalety i wady. Omówiona jest metoda pomiaru i jej realizacja. W punkcie 1 znajduje się opis części strukturalnej przyrządu. Następnie omawiana jest idea pomiaru z wykorzystaniem trzech woltomierzy wraz z analitycznym wyprowadzeniem wzorów. W dalszej części przedstawiany jest szczegółowo sposób realizacji algorytmicznej pomiaru - część funkcjonalna. Podzielono treść punktu 3 na sześć akapitów, z których każdy dotyczy kolejnego etapu przetwarzania sygnałów wejściowych aż do otrzymania wyniku. Punkt 4 poświęcony jest określeniu zakresów zmienności parametrów obiektów wejściowych i wyznaczeniu dokładności przyrządu pomiarowego. W punkcie 5 mowa o usprawnieniach systemu pomiarowego. Autorzy przedstawiają kilka propozycji, które możnazrealizować, aby zwiększyć dokładność przyrządu i uniezależnić od przyrządów zewnętrznych.

EN

The article includes description of measurement system, its adventages and disadvantages. That systemperforms impedance measurement. Described is amethod and its implementation. Point 1 is about structural part of project. Then the idea of measurement using three voltmeters is discussed and supported by analytical equations. In the next part is presented in detail how to implement algorithmic measurement. Divided the point 3 for six paragraphs, each of which relates to the next stage of processing input signals up to receive the result Point 4 is purposed to determining input parameters ranges. In Point 5, talking about improvements to the measuring system. The authors presents some suggestions that can be implemented to increase the accuracy of the instrument, and independence from external devices.

13

Zastosowanie algorytmu poszukiwania snopowego opartego na szybkiej transformacie Fouriera do cyfrowej analizy sygnałów

Bożejko W., Wodecki M., Walczyński M.

Zeszyty Naukowe. Automatyka / Politechnika Śląska

|

2008

|

z. 150

31-36

PL

W pracy proponujemy algorytm poszukiwania snopowego analizowania sygnałów akustycznych oparty na kodowaniu sygnału za pomocą szybkiej transformaty Fouriera (FFT). Wykonano obliczenia na reprezentatywnej grupie przykładów, a uzyskane wyniki wskazują na dużą aplikacyjność proponowanej metody w zastosowaniu do zagadnień praktyki przemysłowej.

EN

In this paper we propose a beam search algorithm to analyze an acoustic signals, which is based on FFT coding. Calculations executed on representative group of benchmark instances show that the method has a big chance for application in the factory practice problems.

14

Diagnostyka lokalnych uszkodzeń zębów kół przekładni przy użyciu szybkiej transformaty Fouriera i logiki rozmytej

Czech P.

Diagnostyka

|

2008

|

nr 1(45)

43-52

PL

W artykule przedstawiono wyniki prób mających na celu budowę klasyfikatora lokalnych uszkodzeń zębów kół przekładni, zbudowanego w oparciu o logikę rozmytą. Obiekt badań stanowiła przekładnia zębata o zębach prostych, pracująca na stanowisku mocy krążącej FZG. Badaniami objęto przekładnie z kołami bez uszkodzeń oraz z lokalnymi uszkodzeniami zębów w postaci pęknięcia u podstawy zęba oraz wykruszenia wierzchołka zęba. Zaproponowano również sposób budowy systemów diagnozujących lokalne uszkodzenia zębów kół. Do tego celu wykorzystano sygnały drganiowe poddane odpowiedniej filtracji oraz przetwarzaniu.

EN

This article presents the tests results showing the construction of the local damages classifier of the transmission gear teeth, built on the basis of the fuzzy logic. The tested object was the transmission gear with straight teeth, working on the circulating power FZG stand. The tests included the gears with the undamaged teeth and with the locally damaged teeth in the form of the crack root and the chip tip of the tooth. The construction of the systems diagnosing the local damages of the teeth was also proposed. To achieve this aim, the vibration signals which had undergone proper filtration and processing were used.

15

FFT-based spectral dynamic analysis for linear discrete dynamic systems

Lee U., Cho J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 25, nr 1

95-102

EN

Purpose: An FFT-based spectral dynamic analysis method is developed for the viscously damped, linear discrete dynamic systems subjected to nonzero initial conditions. Design/methodology/approach: The discrete Fourier transform (DFT) theory is used to develop a spectral dynamic analysis method. The dynamic response of a linear system is assumed as the sum of the forced and free vibration response parts. The forced vibration response part is obtained by convolving the dynamic stiffness matrix and Fourier components of excitation force through the Duhamel's integral, and the free vibration response part is obtained by determining its integral constants so as to satisfy initial conditions in frequency-domain. Findings: It is shown through some numeral examples that the proposed FFT-based spectral dynamic analysis method provides the solutions which accurately satisfy all initial conditions. Practical implications: This analysis method is applicable to viscously damped, linear discrete dynamic systems subjected to nonzero arbitrary initial conditions. In this study, two types of viscous damping are considered: proportional damping and non-proportional damping. Originality/value: The FFT-based spectral dynamic analysis method proposed in this paper is unique because the pseudo-force concept or the superposition of corrective free vibration solution used by other researchers is not used to take into account non-zero initial conditions.

16

Zastosowanie probabilistycznego modelu obliczania niepewności pomiaru przy wzorcowaniu omomierza i woltomierza

Fotowicz P., Korczyński M. J., Hetman A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2006

|

R. 52, nr 11

20-24

PL

Przedmiotem niniejszego artykułu jest zagadnienie obliczania niepewności pomiaru przy wzorcowaniu woltomierza i omomierza z wykorzystaniem probabilistycznego modelu opisu matematycznego wielkości mierzonej. Liniowy model pomiaru umożliwia zastosowanie zasady propagacji rozkładów w oparciu o splot wielkości wejściowych. W obliczeniach posłużono się przybliżoną metodą analityczną oraz metoda dokładną z zastosowaniem szybkiej transformaty Fouriera. Obie metody są oryginalnymi opracowaniami autorów.

EN

The calculation of uncertainties in calibration of voltmeter and ohmmeter calibration based on probabilistic model is presented here. The probabilistic model used for calculation of uncertainties allowed to apply two methods: so called analytical method and FFT method based on Fast Fourier Transform. Both methods are original work of all three co-authors of the paper.