Závady jsou vypsány pod sebou pod záhlavím jakési neohraničené tabulky. Nad záhlavím je navíc ještě jeden řádek s údaji o převodovce, času testu a zkušebním stavu (číslo převodovky je zamaskováno, neboť se jedná o tajný údaj). Na tomto obrázku vidíme převodovku typu QCL, u které byly zjištěny hned tři závady. Co přesně tyto údaje v tabulce a pojmy v jejím záhlaví znamenají, si vysvětlíme dále. Ještě než tak učiníme, se však budeme muset seznámit se základními principy rotačně synchronní analýzy.
8. Teorie zvukové analýzy
V této kapitole je podrobněji vysvětleno vědecké pozadí rotačně synchronní analýzy. Zde uvedené informace sice nejsou z počátku nezbytně nutné pro práci s programem TasAlyser, avšak my se zaměříme i na toto téma, neboť jedním z cílů této práce je také co možná nejdetailnější porozumění celé problematice.
8.1 Rotačně synchronní analýza
Rotačně synchronní analýza tvoří klíčový prvek při procesu zpracování výstupního signálu ze senzoru na zkušebním stavu. Díky ní je možné vyčlenit vnitřní prvky převodovky, které se společně podílejí na získaném zvukovém signálu a rozložit jej zpět na jednotlivé části podle původního zdroje zvuku.
Celá analýza je založena na výstupu z rychlosti otáčení hřídele a na informacích z databáze parametrů, jež obsahuje konstrukční data všech typů převodovek. TasAlyser tyto informace zpracovává a je díky nim schopný spočítat rychlost otáčení jednotlivých součástek uvnitř převodovky. Těmito součástmi máme samozřejmě na mysli hnací hřídel, hnanou hřídel a diferenciál. Na samotných hřídelích jsou rovněž ozubená kola, která se ovšem otáčejí stejnou rychlostí jako hřídel, na které jsou umístěny. Tyto celky, které mají jednotnou rychlost otáčení, nazýváme jako rotory. Uvědomme si, že různé rotory mají různou rychlost a tedy i dobu otáčení a právě díky tomu je možné jediný výstupní signál rozložit a získat tak přibližné hodnoty pro jednotlivé rotory, které se na něm společně podílejí.
Tento proces začíná tím, že na základě současné rychlosti hnací hřídele je vypočítána doba jedné otáčky všech ostatních rotorů v převodovce. V dalším bodě této analýzy je pro každý z rotorů vytvořena jedna kopie výstupního signálu. Každá z těchto kopií je pak upravena tak, aby pokryla přesně jednu otáčku daného rotoru. Tyto zvukové stopy jsou vytvořené zprůměrováním několika otáček rotoru, díky čemuž je potlačen podíl frekvencí těch součástí převodovky, které nejsou s daným rotorem synchronní, neboli nepocházejí z rotoru se stejnou rychlostí otáčení.
Obrázek 11: Ukázka jedné vadné převodovky z denního výpisu závad Zdroj: interní dokument
8.1.1 Synchronní kanály a „mix“
Jak již bylo řečeno, výsledkem rotačně synchronní analýzy je několik od sebe odlišných kopií původního signálu. Data, která jsou získána pomocí této analýzy, se nazývají jako synchronní hodnoty. Tyto dílčí synchronní hodnoty spolu následně tvoří celkem čtyři synchronní kanály. Kromě třech již zmíněných základních kanálů máme totiž možnost odlišit i kanál hřídele vloženého kola zpátečky, který je ovšem používán pouze při zařazeném zpětném chodu.
Ne všechny zvuky však pocházejí přímo z těchto rotorů a nesmíme proto zapomenout na zvuky nerotorového původu. Tyto zvuky jsou ve výše popisovaném procesu potlačeny ve všech čtyřech synchronních kanálech. Avšak není možné jejich existenci úplně ignorovat. Z tohoto důvodu, je kromě nově vzniklých synchronních kanálů ponechána také nezměněná kopie původního signálu, která se nazývá společný kanál neboli „mix“.
V zásadě tedy odlišujeme čtyři synchronní kanály a jeden společný. Jejich význam by měl
závady se jedná. Kupříkladu vadný zub na ozubeném kole se projeví v synchronním kanálu příslušného rotoru, zatímco zvuky hlučných ložisek, která nejsou synchronní s žádným z nich, mohou být nalezeny spíše v kanálu smíšeném.
Kromě těchto kanálů existuje ještě jeden zvláštní kanál, který se nazývá fixní. V našem konkrétním případě je na fixní kanál zaznamenáván počet otáček za minutu, které jsou po celou dobu snímány na hnací hřídeli. Během testování se může stát, že i na tomto kanálu dojde k závadě neboli k překročení hranice. Z toho plynou pouze dvě možné chybové hlášky. První z nich říká, že byl překročen maximální počet otáček a v tom druhém případě naopak nebyl dosažen minimální počet otáček.
8.2 Frekvence, řády a jejich harmonické
Každé jednoduché mechanické vlnění může být definováno svou frekvencí a velikostí amplitudy. Pokud chceme mechanické vlnění zaznamenat v čase, použijeme k tomu graf s osou x, která bude představovat čas a osou y představující velikost amplitudy. Hodnoty stupnice osy y mohou být zvolené různě, avšak musí mít střed v nule a umožnit tak zobrazení výkyvů do kladných i záporných hodnot. Frekvence je udávána v jednotce Hertz a představuje počet kmitů za sekundu. Člověk je svým sluchem schopen vnímat zvuky o frekvenci od 20 Hz do 20000 Hz, přičemž s přibývajícím věkem bývá schopnost vnímání vysokých frekvencí snižována až o několik tisíc Hertzů. Mechanické vlnění, které se na několik jednoduchých vlnění se základním tvarem sinusoidy.
A právě díky tomu, že lze signál rozložit na jednoduchá vlnění, je možné určit, jak velký je podíl různých frekvencí na celkovém signálu v nějakém časovém období. K tomuto účelu se používá FFT, což je algoritmus, který převádí signál v čase na jeho frekvenční spektrum. Frekvenční spektrum postrádá časovou osu, která je namísto toho nahrazena
osou frekvenční. Pokud tento převod provedeme teoreticky s nějakým jednoduchým signálem, který se skládá například ze třech jednoduchých vlnění o frekvencích 300, 500 a 700 Hz, objeví se na frekvenčním spektru tři čáry v těch místech na ose x. Jejich výška pak odpovídá síle daného vlnění a tedy i jeho podílu na složeném signálu.