Разбиране на лентовите филтри

Устройства

Преносим балансьор и виброанализатор Balanset-1A

$2,336.95 Първоначалната цена беше: $2,336.95.$2,011.55Текущата цена е: $2,011.55.

Части

Сензор за вибрации

$106.49 Първоначалната цена беше: $106.49.$82.83Текущата цена е: $82.83.

Части

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

$146.72 Първоначалната цена беше: $146.72.$106.49Текущата цена е: $106.49.

Устройства

Balanset-4

$8,049.74

Части

Магнитна стойка с размер 60 kgf

$54.43

Части

Рефлективна лента

$11.83

Устройства

Динамичен балансьор "Balanset-1A" OEM

$2,052.96 Първоначалната цена беше: $2,052.96.$1,774.90Текущата цена е: $1,774.90.

Определение: Какво е лентов филтър?

Лентов филтър (BPF) е честотно-селективен елемент за обработка на сигнали, който позволява вибрация компоненти в определена честотна лента, през които да се пропускат, като същевременно се затихват компоненти както под, така и над тази лента. Той комбинира характеристиките на високочестотен филтър (блокиращ ниски честоти) и нискочестотен филтър (блокиращ високи честоти), за да създаде “прозорец”, който пропуска само избран средночестотен диапазон. Лентовите филтри се определят от тяхната централна честота, честотна лента и ред/стръмност на филтъра.

При вибрационния анализ, лентовите филтри са от съществено значение за анализ на обвивката (изолиране на честотите на удар на лагерите), фокусирана диагностика (изследване на специфични честотни диапазони) и елиминиране на нежелани вибрации извън интересуващата честотна лента за подобряване на съотношението сигнал/шум и яснотата на измерването.

Параметри на филтъра

Централна честота (f0)

• Средата на пропускателната лента
• Честота на максималния филтърен отговор
• Избрани въз основа на честотата на интересуващото съдържание
• Обикновено се избира, за да съответства на резонансната или честотата на повредата

Честотна лента (BW)

• Определение: Честотен диапазон между -3 dB точки (f_high – f_low)
• Тесна лента: ЧЗ < 10% с централна честота (високо селективно)
• Широка лента: BW > 50% от централната честота (по-малко селективно)
• Q-фактор: Q = f0 / BW (по-високо Q = по-тясно, по-селективно)

Характеристики на филтъра

• Долна граница (f_low): Честота, при която долният наклон достига -3 dB
• Горна граница (f_high): Честота, при която горният наклон достига -3 dB
• Фактор на формата: Съотношение на ширината на лентата на спиране към ширината на лентата на пропускане (мярка за селективност)

Приложения в анализа на вибрациите

1. Анализ на обвивката (основно приложение)

Първа критична стъпка при откриване на дефекти в лагерите:

• Избор на лента: 500 Hz – 10 kHz или 1 kHz – 20 kHz типично
• Цел: Изолиране на високочестотни резонанси на лагери, възбудени от удари
• Процес: BPF → откриване на обвивка → Бързо преобразуване (FFT) от плик
• Резултат: Подобрено честоти на повреди в лагерите ясно видим

2. Анализ на резонансната лента

• Филтър около структурната или лагерната резонансна честота
• Изолиране на енергията при резонанс от други честоти
• Оценка на възбуждането и реакцията в специфичен режим
• Полезно за отстраняване на проблеми с резонанса

3. Изолация на честотния диапазон

• Фокус върху специфичен диагностичен честотен диапазон
• Пример: 10-100 Hz за нискочестотен анализ
• Премахва нискочестотния дрейф и високочестотния шум
• Подобрява яснотата на интересуващите ни честоти

4. Изолация на зъбната мрежа

• BPF, центриран на честотата на зацепване на зъбното колело
• Пропуска мрежова честота и странични ленти
• Блокира други степени на предавките и честоти на лагерите
• Позволява фокусиран анализ на предавките

Дизайн на лентов филтър

Каскадни нискочестотни и високочестотни

Най-често срещано изпълнение:

• Високочестотният филтър блокира честотите под f_low
• Нискочестотният филтър блокира честотите над f_high
• Серийната комбинация създава лентов пропуск
• Всеки филтър допринася за пълната селективност

Директен лентов пропуск

• Оптимизиран като единичен филтър, а не като каскада
• По-сложно, но може да постигне по-добри характеристики
• Използва се в специализирани приложения

Практически съображения

Компромиси при избора на честотна лента

Тясна честотна лента

• Предимства: По-добра селективност, по-силно отхвърляне на съседни честоти
• Недостатъци: Може да пропуска честотни вариации, изисква прецизна настройка
• Употреба: Когато точната честота е известна и стабилна

Широка честотна лента

• Предимства: Улавя честотни вариации, по-малко критична настройка
• Недостатъци: По-малко отхвърляне на нежелани честоти в близост
• Употреба: Когато честотата варира или е необходим диапазон от честоти

За анализ на обвивката

• Типични ленти: 500-2000 Hz, 1000-5000 Hz, 5000-20000 Hz
• Избор: Изберете лента с добро възбуждане на резонанса на лагера
• Проверете: Проверете суровия спектър на ускорение, за да идентифицирате резонанса
• Оптимизиране: Регулирайте, за да увеличите максимално сигнала за дефект на лагера

Ефекти на филтрите върху сигналите

Ефекти на времевата вълнова форма

• Филтрираната форма на вълната показва само честотите в пропускателната лента
• Появява се като модулиран носещ (ако е тяснолентов)
• Премахва нискочестотните вариации и високочестотния шум
• Може да опрости интерпретацията на вълновата форма

Спектърни ефекти

• Запазени амплитуди на пропускателната лента
• Намалени амплитуди на задържащата лента (типично 40-80 dB)
• По-чист спектър, фокусиран върху интересуващата ни лента
• Шумовият праг се понижава, ако шумът е извън пропускателната лента.

Цифрови срещу аналогови лентови филтри

Аналогови филтри

• Хардуерна имплементация в сигналния път
• Работа в реално време
• Фиксирани характеристики веднъж проектирани
• Използва се в анти-алиасинг и кондициониране на сигнали

Цифрови филтри

• Обработка на софтуер след дигитализация
• Регулируеми параметри
• Може да се приложи/премахне след събиране
• Съвременните анализатори предлагат богати опции за цифров BPF.

Често срещани приложения по честотен диапазон

Нискочестотен лентов пропуск (10-200 Hz)

• Анализ на дисбаланс и несъосност
• Мониторинг на нискоскоростни машини
• Вибрации на основите и конструкциите

Средночестотна лента (200-2000 Hz)

• Честоти на зъбно зацепване
• Честоти на преминаване на лопатките/перките
• По-ниски честоти на повреди в лагерите

Високочестотен лентов пропуск (2-40 kHz)

• Анализ на обвивката на дефектите на лагера
• Високочестотни въздействия
• Ултразвукови честоти
• Възбуждане на резонанса на лагера

Лентово-пропускащите филтри са универсални инструменти за обработка на сигнали, които позволяват фокусиран анализ на специфични честотни диапазони, като същевременно отхвърлят нежелани ниско- и високочестотни компоненти. Овладяването на избора и приложението на лентово-пропускащи филтри – особено за анализ на обвивката и изолиране на честотния диапазон – е от съществено значение за усъвършенстваната вибрационна диагностика и ефективното извличане на диагностична информация от сложни вибрационни сигнатури.

---

← Обратно към основния индекс