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• Joel Ortiz

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Aplicaciones de las ventanas Hanning, Uniforme y Flat top en análisis vibracional. Prepare un cuadro escueto con sus aplicaciones, y otras características importantes: Existen diferentes tipos de ventanas según la aplicación que se vaya a desarrollar. Así, se puede encontrar la ventara Rectangular, la Hanning, la Transitoria, etc. Son funciones que se aplican a la señal muestreada para poder analizarla. Cada una de las ventanas enfatizará sobre partes de la señal de cierta manera obteniéndose así diferentes espectros como resultado. Las ventanas se emplean para que las señales muestreadas cumplan mejor los requisitos de periodicidad de la Transdormada de Fourier (operación matemática que transforma una señal en el dominio del tiempo a otra en el dominio de la frecuencia y viceversa), además de minimizar la potencial distorsión que pueden producir en efectos de leakage (se debe a que la Transformada de Fourier Discreta asume que la señal es periódica en la longitud de muestreo). En general las ventanas producen una reducción de la precisión de la amplitud del pico medido de la función, y aparecerá como si hubiera un amortiguamiento mayor del que realmente hay en la estructura. UNIFORME Características

Aplicaciones

No realiza ningún tipo de ponderación en el tiempo que dura el registro. Su función de ponderación (W(t)) es igual a 1, cuando t es mayor o igual a 0 y menor que T.

Sólo se debe emplear en aquellos casos en los que no sea necesario realizar un filtrado para eliminar el leakage. Se usa para medida de transitorios excepto en los casos especiales en los que se emplea la ventana Exponencial Sólo se puede emplear para el análisis de señales sinusoidales cuando sus frecuencias coincidan exactamente con las frecuencias centrales de los filtros. No se debe emplear para señales periódicas. Sin embargo hay ciertas señales periódicas (señales

pseudoaleatorias) en las que esta ventana proporciona resultados excelentes. Dichas señales se caracterizan por ser periódicas con la longitud de su período ajustado a la longitud del registro T del análisis. HANNING Características

Aplicaciones Se debe emplear en la mayoría de los casos en los que se quieran analizar señales continuas Esta ventana es

Realiza una ponderación que da menor importancia a los datos tomados al principio y al final del muestreo. Su función de ponderación se puede expresar con la siguiente fórmula:

recomendable para los análisis de señales periódicas Es la mejor ventana para realizar análisis de sistemas en los que la excitación sea una señal aleatoria Se emplea para ciertos casos especiales de señales transitorias, en las que hay varios pulsos que disminuyen rápidamente dentro del período T de la ventana. Para otros casos de señales transitorias hay que tener mucho cuidado

FLAT TOP Características

Aplicaciones

Su función de ponderación tiene la siguiente expresión

Es excelente para determinar amplitudes pero muy mala para obtener cierta resolución en frecuencia con señales periódicas

Presenta un factor de rizado y un error en la medida de amplitudes en frecuencia despreciables.

Sí es efectiva en la medida de amplitudes cuando las componentes en frecuencia de

No tiene una selectividad tan buena como la ventana Kaiser-Bessel.

la señal están separadas varias líneas (al menos cinco o seis) No se recomienda su uso para señales aleatorias ni transitorias. Esta ventana se ha diseñado para propósitos de calibración principalmente, aunque para la mayoría de las aplicaciones es preferible usar la ventanaHanning

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/3828/fichero/Cap%C3%ADtulos%252F4+An%C3%A1lisis+en+el+dominio +de+la+frecuencia.pdf

ANÁLISIS MODAL OPERACIONAL: TEORÍA Y PRÁCTICA. Capítulo 4: Análisis en el dominio de la frecuencia Aplicaciones de las ventanas Hanning, Uniforme y Flat top en análisis vibracional. escueto con sus aplicaciones, y otras características importantes.

Prepare un cuadro

OMNITREND: ¿Para qué se usan las funciones de ventana? Cuando se mide una señal periódica, el comienzo y/o final de la señal de tiempo se truncan (quedan fuera) cuando la medición comienza y termina. Este fenómeno hace que los picos en el espectro de frecuencia aparezcan ligeramente más anchos y más cortos que en una descripción perfectamente precisa. Las funciones de ventana se utilizan para compensar estos efectos para determinar las frecuencias pico y las amplitudes de espectro de manera más precisa. VipXpert: Las ventanas son un parámetro para la medición de las señales. En la medición de las señales periódicas, hay conjuntos de datos temporales con brechas periódicas como resultado del período de observación finito. Así pues, las líneas de frecuencia parecen más anchas en el espectro correspondiente. Las funciones de la ventana suprimen esoslóbulos laterales. Microlog: El tipo de ventana utilizada en el proceso FFT. Debe aplicarse una función de ventana a todo registro de tiempo periódico, antes de realizar un FFT, a fin de minimizar los errores de dispersión.

Tabla 1. Diferentes tipos de ventanas. Fuentes

Al aplicar una ventana a una señal, esta afecta el espectro de la señal original, para comprender la forma en que la ventana afecta al espectro, se deben conocer las características en frecuencias de las ventanas. Características de las Ventanas En la siguiente tabla se muestran las características de varias ventanas, sus efectos en resolución y pérdida espectral. Ventana

Ancho en -3 dB del Lóbulo principal

Ancho en -6 dB del Lóbulo principal

Máximo Nivel del Lóbulo Lateral (dB)

Tasa de Disminución

Rectangular o Uniforme

0.88

1.21

-13

20

Hanning

1.44

2.00

-32

60

Flat Top

2.94

3.56

-44

20

Ventana Hanning:

del Lóbulo Lateral (dB/década)

La ventana Hanning es la más comúnmente utilizada. Su expresión matemática es la de un coseno al cuadrado, y se aplica habitualmente cuando se pretenden analizar señales periódicas que no se repiten en el tiempo de registro.

Ventana Rectangular o Uniforme: Es la ventana que se utiliza por defecto cuando se trunca una señal para obtener su espectro. Posee un delgado lóbulo principal de lo cual se obtiene buena resolución espectral, pero tiene lóbulos laterales grandes que implican ondulación.

Ventana Flat Top: Para entender el motivo por el cual es necesario este tipo de ventana se matiza sobre la forma en que se efectúa la FFT, que es equivalente al empleo de un conjunto de filtros en paralelo, cuando la señal coincide con la intersección de dos filtros, se produce una atenuación de aproximadamente 1,5dB, una solución a este problema es utilizar una ventana que genere unos filtros pasa-banda con una respuesta mucho más plana en el dominio de la frecuencia. La ventana que produce este tipo de filtros es la que denominamos ¿Flattop¿. Del mismo modo que la Hanning, se aplica cuando la función no es periódica en el registro de tiempo, produciendo resultados precisos en la medida de la amplitud pero peores que la Hanning en la medida de la frecuencia.