MATLAB Ordnungsanalyse
Willkommen in der Schwingungsanalyse
Ordnungsanalyse
Die Ordnungsanalyse ist ein Werkzeug zur Untersuchung von Schwingungen in Systemen mit rotatorischem Ursprung. Im Gegensatz zur klassischen Frequenzanalyse, bei der Signale im Bezug zur Zeit betrachtet werden, basiert die Ordnungsanalyse auf der Auswertung von Schwingungen in Bezug auf die Drehbewegung eines Systems. Dabei werden die Signalanteile nicht in festen Frequenzen, sondern in Ordnungen (eigentlich Ordnungsnummern k) beschrieben, die Vielfachen der jeweils aktuellen Drehfrequenz entsprechen. Dies ermöglicht die Interpretation aller schwingungsrelevanten Effekte, die direkt mit der Rotation gekoppelt sind.
Ein wesentlicher Vorteil der Ordnungsanalyse liegt in der Behandlung von Systemen mit variabler Drehzahl. In solchen Fällen stößt die klassische Frequenzanalyse an ihre Grenzen, da sich die charakteristischen Frequenzanteile mit der Drehzahl verschieben und somit im Spektrum ”verschmieren”. Die Ordnungsanalyse hingegen transformiert das Signal in eine drehwinkeläquidistante Darstellung, sodass drehzahlabhängige Effekte stabil bei festen Ordnungen erscheinen. Dadurch lassen sich Drehfrequenzen und deren Vielfache unabhängig von Drehzahlschwankungen klar identifizieren und analysieren.
Typische Anwendungen finden sich in der Untersuchung von Maschinen mit rotierenden Komponenten, bei denen Unwuchten, Verzahnungsfehler oder periodische Anregungen auftreten.
Trotz ihrer Vorteile gilt die Ordnungsanalyse als vergleichsweise wenig verbreitet, insbesondere in rein digitaler Umsetzung. Moderne digitale Signalverarbeitung ist häufig auf klassische Frequenzspektren fokussiert. Ein Grund hierfür liegt in der üblich eingesetzten digitalen Technik. Diese liefert einen zeitäquidistanten Datenstrom und über die Fourier-Transformation die klassischen Frequenzspektren.
Der erhöhte Aufwand, für die notwendige Transformation von zeitäquidistant aufgenommenen Signalen in drehwinkeläquidistante Daten ist nicht trivial und wird in der Praxis vergleichsweise selten konsequent umgesetzt.
Insgesamt stellt die Ordnungsanalyse eine leistungsfähige Ergänzung zur klassischen Frequenzanalyse für rotatorische Systeme mit instationären Betriebszuständen dar.