상호 스펙트럼(CSD) 그래프

교차 스펙트럼은 VibrationVIEW 랜덤 및 충격 시험 모듈의 분석기 그래프 옵션입니다.

교차 스펙트럼 그래프는 특정 주파수 대역에서 두 파형 간의 관계를 찾을 때 유용합니다. 파형의 진폭은 다르지만 주파수 내용이 유사한 특성을 나타내는 경우 한 파형의 활동으로 인해 다른 파형의 가속 스파이크가 발생할 수 있습니다.

또는 두 신호가 공진을 공유할 수도 있고 노이즈나 두 파형에 영향을 미치는 다른 외부 요인이 있을 수도 있습니다.

CSD란 무엇입니까?

교차 스펙트럼 그래프는 신호 쌍에 대한 CSD(교차 스펙트럼 밀도)를 표시합니다. CSD는 상호상관 함수의 푸리에 변환입니다. 주파수 범위에 대한 전력 분포를 추정합니다. 교차 스펙트럼 밀도 수학 수업에서 이 추정의 수학에 대해 자세히 알아보세요.

CSD의 값은 신호 y에 대한 신호 x의 영향을 나타냅니다. 주파수 f로부터 CSD 곡선 아래의 면적₁ 주파수 f로₂ 는 해당 주파수 대역의 전력(RMS)입니다. 0 값은 신호가 전혀 상관되지 않음을 나타냅니다.

CSD에 메인 로브가 있는 경우 신호 쌍에는 어느 정도 상관 관계가 있습니다. 일반적으로 주엽이 넓을수록 쌍의 상관관계는 더 커지고, 주엽의 폭이 좁을수록 쌍의 상관관계는 더 커집니다.

CSD는 한 쌍의 신호에서 상호 공진 주파수를 나타낼 수도 있습니다. 특정 주파수(f)에서 스파이크가 있는 CSD는 신호 쌍이 1/f초마다 주기적으로 상관되어 있음을 나타냅니다. 상관관계는 f에서의 상호 공명 주파수로 인해 발생할 수 있습니다. 0Hz에서 단일 스파이크가 있는 CSD는 두 신호 모두에 큰 DC 오프셋이 있기 때문일 가능성이 높습니다.

CSD 및 PSD

교차 스펙트럼 밀도는 PSD(전력 스펙트럼 밀도)와 유사합니다. PSD는 정의된 주파수 범위에 대한 신호의 전력을 표시합니다. 주파수 분포는 시간 파형과 비교하여 공진과 고조파를 명확하게 정의합니다.

우리는 PSD를 사용하여 랜덤 파형의 주파수 내용을 분석합니다. 마찬가지로 CSD 플롯을 사용하여 특정 주파수 대역에 대한 두 개의 랜덤 파형을 비교할 수 있습니다. 교차 스펙트럼 그래프는 충격파에도 적용할 수 있습니다. 주파수 영역에서의 분석은 시간 영역에 숨겨진 유사성을 드러낼 수도 있습니다.

단계 정보

두 소스의 신호를 비교할 때 측정 시 시간 지연이 발생할 수 있습니다. 결과적으로 두 신호 사이에도 위상차가 발생합니다. CSD에는 피크가 통계적으로 유의한 경우 이러한 차이에 대한 데이터가 포함됩니다.

교차 스펙트럼 플롯은 두 파형의 진폭 및 위상에 대한 정보를 제공한다는 점에서 전달함수 그래프와 유사합니다. 그러나 CSD는 두 신호 간의 상관 관계를 설명하고 전달함수는 입력과 출력 간의 관계를 설명합니다.

실제로 두 가지 모두 시험 동작에 대한 통찰력을 수집하는 데 유용하며 엔지니어는 두 가지를 함께 사용해야 합니다.

교차 스펙트럼 및 다축 시험

교차 스펙트럼 그래프는 한 축의 진동이 다른 축의 진동에 어떻게 영향을 미치는지 확인할 수 있으므로 다축 시스템을 연구할 때 유용합니다.

지난 수십 년 동안 진동 시험 산업에서는 다축 시험 방법이 개선되었습니다. 다축 시험은 실제 진동에 더 가깝지만 여러 방향의 모션은 새로운 과제를 제기합니다. 한 방향의 자극은 다른 축의 응답에 영향을 미칠 수 있습니다. 엔지니어가 DUT의 응답과 관련이 없는 가속 활동을 기록한 경우 교차 스펙트럼 그래프를 사용하여 다양한 축의 응답을 비교할 수 있습니다.

예를 들어 다음 다축 시스템을 고려하십시오(그림 2.6). 수직축을 따라 진동하는 얇은 강철 막대 위에 알루미늄 덩어리가 장착되어 있습니다.

진동으로 인해 물체가 회전하거나 흔들릴 수 있습니다. 이런 일이 발생하면 개체는 z축에서 진동할 때마다 x축 구성요소를 갖게 됩니다. 다축 진동의 경우 시험 엔지니어는 교차 스펙트럼 밀도를 사용하여 동작 사이에 관계가 있는지 확인할 수 있습니다.

다음 교차 스펙트럼 밀도 플롯에서는 대부분의 스펙트럼에 대해 x축 또는 y축에 중요한 신호가 없습니다. 그러나 약 60Hz, 300Hz, 400Hz에서 수직 진동은 x축과 y축을 자극합니다(그림 2.7).

결론

엔지니어는 교차 스펙트럼 그래프를 사용하여 특정 주파수 대역에 대한 두 개의 랜덤 파형/충격 이벤트를 비교할 수 있습니다. 그 값은 신호 y에 대한 신호 x의 영향을 나타내며 신호 쌍의 상호 공진 주파수를 가리킬 수도 있습니다. 교차 스펙트럼 밀도 플롯은 한 축의 진동이 다른 축의 진동에 영향을 미치는지 확인하는 데 자주 사용됩니다.