Vibrationssignale

Vibrationssignale sind zeitabhängige mechanische Signale, die die Bewegung eines Körpers infolge von Schwingungen beschreiben. Sie werden üblicherweise in den Größen Beschleunigung, Geschwindigkeit oder Verschiebung gemessen, meist in Einheiten wie m/s², mm/s oder mm. Das Frequenzspektrum solcher Signale reicht von niedrigen bis zu hohen Frequenzen; die Frequenzinhalte geben Hinweise auf die Ursache der Schwingungen. Typische Sensoren sind Beschleunigungssensoren, gelegentlich auch Laser- oder Lochsensoren.

Ursachen und Entstehung: Vibrationssignale entstehen durch mechanische Quellen wie Unwucht, Lagerdefekte, Fehlstellungen, Transmissionselemente oder äußere Anregungen durch Wind, Mobilität oder Gebäudeeinflüsse. Resonanzen können Signale verstärken. In der Praxis werden oft Signale von mehreren Achsen gleichzeitig erfasst, um die Ursachen differenziert analysieren zu können.

Signalverarbeitung: Die Auswertung erfolgt in Zeit- oder Frequenzdomäne. Häufige Methoden umfassen Filterung, Bestimmung der Leistungsspektraldichte (PSD), Fourier-Transformation, Hüllkurvenanalyse und gelegentlich Wavelet-Analysen. Typische Merkmale sind RMS, Spitzenwert, Crest-Factor sowie die dominanten Frequenzen und die Spektralbreite. Die Interpretation hängt zudem von der Sensorplatzierung und dem mechanischen System ab.

Anwendungen: Vibrationssignale dienen der Zustandsüberwachung in der Instandhaltung, der Fehlerdiagnose (z. B. Lager-, Wellen- oder Unwuchtprobleme) sowie der Strukturellen Gesundheitsüberwachung in Bauwesen und Maschinenbau. Sie unterstützen Prognosen, Wartungsentscheidungen und die Optimierung von Designs.

Herausforderungen: Wichtige Aspekte sind Rauschen, Messfehler, Aliasing, geeignete Samplingraten, Kalibrierung und die Komplexität Mehrkanalanalysen sowie die korrekte Zuordnung von Signatren zu Ursachen.

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