MATLAB ile Mühendislik #47 | Signal Processing Toolbox: Rulman Arızası Teşhisi, STFT ve Zarf Analizi

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

1800 d/dk dönen pompanın rulmanında küçücük bir çukur var, ama mil ve dişli o kadar baskın ki darbe görünmüyor. Bu derste arıza frekanslarını elle buluyor, etkin değer, kurtosis ve FFT'nin neden yetmediğini gösteriyor, spectrogram ve stft ile pencere boyunu seçiyor, pkurtosis ile bandı buluyor, bandpass ve envelope ile zarf spektrumundan teşhis koyuyoruz. Sinyal özgün benzetimdir, gerçek rulman ölçümü değildir. Gerekli eklentiler: Signal Processing Toolbox; yalnız kurtosis komutu için Statistics and Machine Learning Toolbox (aynı sayı e4 ile elle de hesaplanır). Elle: fr = 1800/60 = 30 Hz, d/D = 0.2, BPFO = 4×30×0.8 = 96 Hz, BPFI = 4×30×1.2 = 144 Hz, FTF = 15×0.8 = 12 Hz. Sağlama: 96 + 144 = 8×30, 8×12 = 96 (n, d/D, φ taramasında hep tutar). Benzetim (rng(47); üretim sırası değişirse bütün sayılar değişir): rms 1.09 / 1.14 / 1.18; kurtosis 2.65 / 2.76 / 3.11. Ham FFT'de 96 Hz 0.0194: en büyük tepenin 52'de biri, spektrumda 181. sırada. Pencere: Δf×Δt = 1; 64 örnek 312.5 Hz / 3.2 ms, 4096 örnek 4.88 Hz / 204.8 ms; darbe aralığı 208.33 örnek. Hann ile iki tonu ayırmak için N ≥ 4 fs/fark (yalnız Hann; başka pencerede katsayı değişir; numpy ile tarandı). 3B yüzeyde sırt aralığı 10.4 ms → 96 Hz. pkurtosis: N 256 0.487 @ 3818 Hz; N 64 1.339 @ 2773 Hz; 2.7–3.3 kHz 1.18–1.34: tepe bandı gösterir, rezonansı tam vermez. Eşik 0.160; sağlam sinyal 0.184 ile hafifçe aşar, karar büyüklükle verilir. Kısayol: N, darbe aralığının yarısından kısa (numpy taraması; 192 örnek bile bandı kaçırdı; çok kısa pencerede frekans çözünürlüğü kalmaz). 2–4 kHz süzgeçten sonra kurtosis 2.89 / 6.99 / 9.84. Zarf spektrumu 96 / 144 Hz: sağlam 0.0117 / 0.0091, dış 0.2332 / 0.0091, iç 0.0126 / 0.3184. envspectrum 0.2420 (%3.8 fark, süzgeç farklı). Sessiz hata: süzmeden zarf 570, 30, 540 Hz verir (dişli–mil vuruşu), BPFO dördüncü (0.0953). İç bilezikte 114 ve 174 Hz yan bantları: yük bölgesi modülasyonu, benzetime biz koyduk. Bant denetimi: 2ζfn = 300 Hz, 2×3×144 = 864 Hz, 2000 Hz yeter. Gerçek hata: bandpass(xO, [2000 4000]) → "Normalized passband frequency values must be in the (0,1) interval." bandpass(xO, [2000 12000], fs) yalnız uyarı verir, süzgeç yüksek geçirene döner. Sayılar bu tek benzetime aittir, genel eşik değildir. Bu derste: 1. Gerekli eklenti: Signal Processing Toolbox (kurtosis için Statistics and Machine Learning Toolbox) 2. Dış bilezik, iç bilezik, kafes frekansı: elle 3. Etkin değer, kurtosis ve ham FFT neden yetmiyor 4. Pencere boyu: Δf ve Δt, Hann ana lobu 5. stft ve spectrogram farkı 6. 3B spektrogram yüzeyinde darbeler 7. pkurtosis ile bant seçimi, eşik ve sınırı 8. bandpass, envelope, zarf spektrumu 9. Teşhis tablosu ve envspectrum 10. Sessiz hata: süzmeden zarf 11. Yan bant ve bant genişliği denetimi 12. bandpass hatası ve Nyquist uyarısı Bölümler: 0:00 Problem: gerekli eklenti 0:35 Kapsam ve benzetim notu 0:54 Mantık: çan ve zarf 1:23 Sınav sorusu: arıza frekansı 1:37 Mil frekansı ve çap oranı 1:59 Dış bilezik 2:18 İç bilezik, kafes, sağlama 2:53 MATLAB ve temas açısı 3:09 İkinci soru: üç sinyal 3:21 Benzetim 3:53 Etkin değer ve kurtosis 4:21 Ham FFT 4:50 Pencere boyu 5:16 Darbe ve ton: ikisi birden olmaz 6:04 stft ve spectrogram 6:17 3B spektrogram yüzeyi 6:43 pkurtosis ile bant 7:23 Eşik ve süzgeç 7:59 Zarf spektrumu 8:25 Teşhis tablosu 8:53 Sessiz hata 9:23 Üçüncü soru: bilinmeyen sinyal 9:37 Oranlarla teşhis 10:07 Yan bant 10:29 Bant yeterli mi? 11:01 Hata ve uyarı 11:26 Ne yaptık? 11:46 Kural Gerekli MATLAB eklentileri: Signal Processing Toolbox 26.2 (MATLAB R2026b): spectrogram, stft, hann, pkurtosis, bandpass, envelope, hilbert, envspectrum. Statistics and Machine Learning Toolbox 26.2: yalnız kurtosis (aynı sayı e4 ile eklentisiz). Temel MATLAB: fft, filter, maxk, rms, surf, xline, rng. Kaynak kitap: MathWorks R2026b Signal Processing Toolbox belgeleri temel alındı. Kitap örneği kullanılmadı; sinyal özgün benzetimdir, gerçek rulman ölçümü değildir, geometri belirli bir ticari rulman değildir. Formüller MATLAB çıktısı ve MATLAB'dan bağımsız bir Python denetimiyle sınandı (rulman frekansları, kendi FFT, STFT, spektral kurtosis, Hilbert zarfı, tuğla duvar süzgeci, kısayol taramaları). Anlatım yapay zekâ sesiyle (Gemini) seslendirildi; ders kurgusu, örnekler ve MATLAB çalıştırmaları özgündür. Hedef kitle: makine, elektrik ve endüstri mühendisliği öğrencileri; kestirimci bakım ve titreşim alanında çalışanlar. Ön koşul: FFT ve sinyal temelleri.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.