ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ВІБРАЦІЙ ЗА ДОПОМОГОЮ ШВИДКОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ ФУР’Є ТА ВЕЙВЛЕТ-ПЕРЕТВОРЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-004X.2025.2(12).20Ключові слова:
вібраційна діагностика, швидке перетворення Фур’є, безперервне вейвлет-перетворення, дискретне вейвлет-перетворення, аналіз сигналів, роторна система, дисбаланс, нестаціонарний процесАнотація
У статті розглянуто застосування методів обробки вібраційних сигналів для діагностики технічного стану роторних систем. Проведено порівняльний аналіз швидкого перетворення Фур’є (ШПФ), безперервного (БВП) та дискретного (ДВП) вейвлет-перетворення з метою виявлення аномалій та імпульсних збурень. ШПФ дозволяє оцінити спектральний склад сигналу, однак не дає інформації про час появи частот. На відміну від нього, БВП та ДВП забезпечують часо-частотну локалізацію та виявлення прихованих дефектів, що є ключовим для нестаціонарних процесів. Отримані результати з експериментального стенда RK-4 підтверджують ефективність вейвлет-аналізу при високошвидкісному обертанні ротора та моделюванні дефектів, таких як дисбаланс, тріщина чи тертя. Запропоноване поєднання методів дозволяє покращити точність діагностики та реалізувати ефективний моніторинг стану обладнання.
Посилання
Tiboni M, Remino C, Bussola R, Amici C. A Review on Vibration-Based Condition Monitoring of Rotating Machinery. Applied Sciences. 2022; 12(3):972. https://doi.org/10.3390/app12030972.
Yavtushenko, A. V. Modern technologies for vibration diagnostics of vehicles and industrial mechanisms / A. V. Yavtushenko, S. O. Gubsky // Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Automobile and Tractor Construction = Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Automobile and Tractor Construction : collection of scientific works / National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”. – Kharkiv : NTU “KhPI”, 2025. – No. 1. – Pp. 87-96.
Sopcik P. Detecting and Diagnosing Misalignment in a System [Electronic resource] / CBM Connect. – 2020. – October 2. – Available at: https://www.cbmconnect.com/detecting-and-diagnosing-misalignments-in-a-system/ (accessed 1 August 2025).
Kaur A. Comparative Analysis of Wavelet Transform and Fourier Transform. Global Journal for Research Analysis. 2016. Vol. 5, Issue 1. P. 106–108. ISSN 2277–8160. URL: https://www.worldwidejournals.com/global-journal-for-research-analysis-GJRA/recent_issues_pdf/2016/January/January_2016_1452608183__42.pdf (accessed 20 August 2025).
Cherkashyn, D. V. Use of vibration diagnostics for monitoring and controlling the technical condition of automotive components / D. V. Cherkashyn, O. F. Saienko, S. O. Gubskyi // Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Automobile and Tractor Construction = Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Automobile and Tractor Construction: collection of scientific works / National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”. – Kharkiv: NTU “KhPI”, 2024. – No. 2. – P. 97-107.
V. P. Kvasnikov and A. P. Stakhova, “Spectral Analysis of Vibration Signals Using Fourier Transform,” Collection of Scientific Papers of the Odessa State Academy of Technical Regulation and Quality, vol. 2(21), pp. 28-33, December 2022.
Weisinger C. The Fourier Transform for Anomaly Detection [Electronic resource] / KNIME Blog. – 2022. – February 21. – Available at: https://www.knime.com/blog/fourier-transform-anomaly-detection (accessed 02 September 2025).
Drozenko, A. Complexity of algorithms: simple words about time complexity [Electronic resource] / Medium. – 2025. – March 15. – Access mode: https://surl.lu/izfaks (accessed September 8, 2025).
Fiveable Content Team. FFT Algorithms and Computational Efficiency [Electronic resource] / Fiveable. – 2025, September. – URL: https://fiveable.me/fourier-analysis-wavelets-and-signal-processing/unit-8/fft-algorithms-computational-efficiency/study-guide/PyTpHBaBhhGaMeEN (accessed 11 September 2025).
FFT Vibration Analyzer – What Is FFT Analysis & How It Works? [Electronic resource] / Tomarok. – URL: https://tomarok.com/fft-vibration-analyzer-what-is-fft-analysis-how-it-works/ (accessed 12 September 2025).
Lilly J. M. Element analysis: a wavelet-based method for analysing time-localized events in noisy time series. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2017. Vol. 473. Article ID 20160776. https://doi.org/10.1098/rspa.2016.0776.
Anosov, A. O., Protsenko, M. M., Dubinko, O. L., Pavlunko, M. Ya. Application of wavelet transform for digital signal analysis / A. O. Anosov, M. M. Protsenko, O. L. Dubinko, M. Ya. Pavlunko // Modern Information Protection. – 2018. – No. 1(33). – P. 38–44. – ISSN 2409-7292. – Access mode: https://www.researchgate.net/publication/340828504_ZASTOSUVANNA_VEJVLET-PERETVORENNA_DLA_ANALIZU_CIFROVIH_SIGNALIV.
Hranyak, V. F. Use of discrete wavelet analysis of vibroacoustic signals to detect rotor imbalance in rotating electrical machines / V. F. Hranyak, S. Sh. Katsiv, V. V. Kukharchuk // Scientific Works of Donetsk National Technical University. Series: Informatics, Cybernetics, and Computing Technology. - 2021. - No. 1. - P. 32-40. - Access mode: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Npdntu_inf_2021_1_7.
Christopher Torrence and Gilbert Compo, "A Practical Guide to Wavelet Analysis", Bulletin of the American Meteorological Society, v.79, no.1, p.61-78. January 1998.
Konstantinovsky T. Wavelet Transform: A Practical Approach to Time-Frequency Analysis. Medium. 2024, October 5. URL: https://medium.com/pythoneers/wavelet-transform-a-practical-approach-to-time-frequency-analysis-662bdadeb08b (accessed 17 September 2025).
Continuous Wavelet Transform and Scale-Based Analysis [Electronic resource] / MathWorks. – URL: https://www.mathworks.com/help/wavelet/gs/continuous-wavelet-transform-and-scale-based-analysis.html (accessed 19 September 2025).
Continuous Wavelet Transform (CWT) [Electronic resource] / Weisang. – URL: https://www.weisang.com/en/support/know/flexpro-documentation/additional-topics/continuous-wavelet-transformation-cwt/ (accessed 20 September 2025).
Habbouche H., Benkedjouh T., Amirat Y., Benbouzid M. A Wavelet Transform-Based Transfer Learning Approach for Enhanced Shaft Misalignment Diagnosis in Rotating Machinery [Electronic resource] // Electronics. – 2025. – Vol. 14, No. 2. – Article 341. – URL: https://www.mdpi.com/2079-9292/14/2/341 (accessed 23 September 2025).
Discrete Wavelet Transform (DWT) [Electronic resource] / PyWavelets Documentation. – URL: https://pywavelets.readthedocs.io/en/latest/ref/dwt-discrete-wavelet-transform.html (accessed 26 September 2025).
Discrete Wavelet Transform [Electronic resource] / DataView. – URL: https://www.st-andrews.ac.uk/~wjh/dataview/tutorials/dwt.html (accessed 27 September 2025).
Wavelet Transforms [Electronic resource] / GeeksforGeeks. – Last updated: 08.05.2025. – URL: https://www.geeksforgeeks.org/data-science/wavelet-transforms/ (accessed 2 October 2025).
Introduction to Wavelet Families [Electronic resource] / MathWorks. – URL: https://www.mathworks.com/help/wavelet/gs/introduction-to-the-wavelet-families.html (accessed 10 October 2025).
Wang W. J. Wavelet Transform in Vibration Analysis for Mechanical Fault Diagnosis [Electronic resource] / Shock and Vibration, Wiley. – 1996. – Vol. 3, No. 1. – P. 17–26. – DOI:10.1155/1996/375635. – URL: https://www.researchgate.net/publication/273515567_Wavelet_Transform_in_Vibration_Analysis_for_Mechanical_Fault_Diagnosis (accessed 20 October 2025).
Tchomeni B. X., Alugongo A. Experimental Diagnosis of Multiple Faults on a Rotor-Stator System by Fast Fourier Transform and Wavelet Scalogram [Electronic resource] / Extrica. – 2019. – June 30. – URL: https://www.extrica.com/article/19639 (accessed 31 October 2025).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Технологiї в машинобудуваннi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
