Aşağı keçirici filtrləri başa düşmək
Tərif: Aşağı keçid filtri nədir?
Aşağı keçirici filtr (LPF) imkan verən tezlik-selektiv siqnal emal elementidir vibrasiya kəsilmə tezliyindən yuxarı olan komponentləri zəiflədərkən (azaldarkən və ya bloklayarkən) keçmək üçün müəyyən bir kəsmə tezliyindən aşağı olan komponentlər. In vibration analysis, aşağı ötürücü filtrlər anti-aliasing (rəqəmsal sistemlərdə yanlış tezliklərin qarşısının alınması), səs-küyün azaldılması və fokuslanmış analiz üçün aşağı tezlikli vibrasiya komponentlərinin təcrid edilməsi daxil olmaqla kritik funksiyalara xidmət edir.
Aşağı ötürücü filtrlər vibrasiya cihazlarında bəlkə də ən çox istifadə edilən filtrlərdir, hər rəqəmsallaşdırma sistemində anti-aliasing filtrləri kimi mövcuddur və məlumatları hamarlamaq, yüksək tezlikli səs-küyü aradan qaldırmaq və aşağı tezlikli hadisələrə diqqət yetirmək üçün analiz alətləri kimi mövcuddur.
Filtr Xüsusiyyətləri
Kəsmə Tezliyi (fc)
- Tərif: Filtr reaksiyasının -3 dB-ə düşdüyü tezlik (70.7% amplituda)
- Aşağıda fc (keçid zolağı): Tezliklər minimal zəifləmə ilə keçir
- fc-dən yuxarı (Stopband): Tezliklər tədricən zəiflədi
- Keçid Bandı: Zəifləmənin artdığı fc ətrafındakı bölgə
Filtr Sifarişi və İstifadəsi
- 1-ci Sifariş: 6 dB/oktava (20 dB/onillik) – tədricən yuvarlanma
- 2-ci Sifariş: 12 dB/oktava (40 dB/onillik) – orta
- 4-cü Sifariş: 24 dB/oktava (80 dB/onillik) – dik
- 8-ci Sifariş: 48 dB/oktava (160 dB/onillik) – çox dik
- Ali Sifariş: Daha kəskin keçid, daha yaxşı dayandırma zolağının rədd edilməsi
Filtr Cavab Növləri
- Butterworth: Maksimum düz keçid bandı, dalğalanma yoxdur
- Çebışev: Daha kəskin kəsmə, keçid zolağının dalğalanmasına imkan verir
- Bessel: Xətti faza (minimal dalğa forması təhrifi)
- Elliptik: Ən kəskin keçid, hər iki bantda dalğalanma
İlkin Tətbiqlər
1. Anti-aliasing (Ən kritik)
Rəqəmsal sistemlərdə yanlış tezliklərin qarşısını alır:
- Məqsəd: Nyquist tezliyindən yuxarı tezlikləri bloklayın (nümunə nisbətinin yarısı)
- Tələb: Analoqdan rəqəmə çevrilmədən əvvəl
- Tipik kəsmə: 0,4-0,8 × (Nümunə dərəcəsi / 2)
- Diklik: Yaxşı ləqəbdən imtina üçün adətən 8-ci sıra və ya daha yüksəkdir
- Kritik: Qeyri-adekvat anti-aliasing saxta spektral zirvələr yaradır
2. Səs-küyün azaldılması
- Yüksək tezlikli elektrik səsini çıxarın
- Sensor kabelinin səs-küyünü süzün
- Trend üçün hamar məlumatlar
- Aşağı tezlikli komponentlər üçün siqnal-küy nisbətini yaxşılaşdırın
3. Tezlik diapazonunun məhdudlaşdırılması
- Analizləri maraq dairəsinə yönəldin
- Nümunə: aşağı sürətli maşınlar üçün 0-100 Hz analizi
- Uyğun olmayan yüksək tezlikli məzmunu silir
- Məlumatların işlənməsi və saxlanması tələblərini azaldır
4. İnteqrasiyaya hazırlıq
- Sürəti sürətə inteqrasiya etməzdən əvvəl
- Çox yüksək tezlikləri çıxarın (gücləndiriləcək səs-küy)
- Tipik kəsmə: tətbiqdən asılı olaraq 1000-5000 Hz
- İnteqrasiyada səs-küyün gücləndirilməsinin qarşısını alır
Kəsmə Tezliyinin seçilməsi
Anti-aliasing proqramları
- Qayda: fc = 0,4 × Nümunə Tezliyi (mühafizəkar) - 0,8 × Nümunə Tezliyi (aqressiv)
- Misal: 10 kHz nümunə sürəti → fc = 4000 Hz
- Meyar: Nyquist tezliyində dayandırma bandının zəifləməsi > 60 dB
Analitik Tətbiqlər
- Fc-ni ən yüksək maraq tezliyinin bir qədər yuxarısına təyin edin
- Aşağı tezlikli analiz üçün (0-200 Hz): fc = 200-300 Hz
- Yalnız balanssızlıq üçün (1×): fc = 5-10× qaçış sürəti
- Filtr keçid bandı üçün kənar buraxın
Noise Reduction
- Spektrdən səs-küy tezlik diapazonunu müəyyən edin
- Siqnal tezliklərini ötürmək, səs-küy tezliklərini rədd etmək üçün fc seçin
- Səs-küyün aradan qaldırılması və siqnalın qorunması arasında balans
Ölçmələrə Təsirlər
Amplituda Domeni
- Keçid zolağı: Minimum amplituda dəyişikliyi (< 0,5 dB adətən)
- Dayanacaq bandı: Güclü zəifləmə (40-80 dB və ya daha çox)
- Ümumi Səviyyə: Yüksək tezliklər mövcud olduqda ümumi vibrasiyanı azaldır
Zaman Domeni
- Dalğa forması hamarlandı (yüksək tezlikli dəyişikliklər silindi)
- Kəskin kənarlar və ya sünbüllər yuvarlaqlaşdırılmışdır
- Keçici reaksiya (filtr zəngi) dalğa formasına təsir göstərə bilər
- Faza təhrifi dalğa formasının şərhinə təsir göstərə bilər
Tezlik Domeni
- Spektr kəsimdən yuxarı azalmış amplitüdləri göstərir
- Yüksək tezlikli zirvələr azaldı və ya aradan qaldırıldı
- Səs-küy yüksək tezlikli olarsa, səs-küy səviyyəsi aşağı salınır
Ümumi məsələlər və həllər
Qeyri-adekvat Anti-Aliasing
- Simptom: Yanlış aşağı tezlikli piklər spektr
- Səbəb: Yüksək tezliklər Nyquist-in altına qayıdır
- Həll: Daha dik filtrdən istifadə edin, nümunə sürətini artırın, filtrin işləməsini yoxlayın
Kəsmə Çox Aşağı
- Simptom: Etibarlı yüksək tezlikli siqnallar zəiflədi
- Misal: Həddindən artıq aqressiv LPF ilə azaldılmış daşıyıcı tezliklər
- Həll: Kəsmə tezliyini artırın, daha yumşaq filtr yamacından istifadə edin
Artefaktları süzün
- Zəng: Kəskin filtr kəsilməsindən zaman domenində salınımlar
- Faza təhrifi: Faza keçidlərindən dalğa formasının forması dəyişir
- Həll: Kritik dalğa forması tətbiqləri üçün Bessel filtrindən istifadə edin
Tamamlayıcı Filtrlər
Low-Pass vs High-Pass
- Aşağı keçid: Aşağı tezlikləri keçir, yüksəkləri bloklayır
- Yüksək keçid: Yüksək tezlikləri keçir, aşağı bloklayır
- Tamamlayıcı: Bant keçirici filtrləmə üçün birlikdə istifadə olunur
Bant keçid filtri
- Qarışıq: HPF + LPF
- Yalnız müəyyən edilmiş diapazondakı tezlikləri keçir
- Həm aşağı, həm də yuxarı bandı rədd edir
- üçün vacibdir zərf təhlili
Aşağı ötürücü filtrlər vibrasiya ölçmə sistemlərinin əsas komponentləridir, anti-aliasing qorunmasından tutmuş səs-küyün azaldılması və tezlik diapazonunun seçiminə qədər vacib funksiyalara xidmət edir. Aşağı keçid filtrinin işini, düzgün kəsilmə tezliyinin seçimini və ölçülmüş siqnallara təsirləri başa düşmək dəqiq vibrasiya təhlili və rəqəmsal məlumat toplama sistemlərində ölçmə artefaktlarının qarşısını almaq üçün çox vacibdir.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 