Какво е нискочестотен филтър? Анти-алиасинг и изглаждане • Преносим балансьор, вибрационен анализатор "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори Какво е нискочестотен филтър? Анти-алиасинг и изглаждане • Преносим балансьор, вибрационен анализатор "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори

Какво е нискочестотен филтър? Антиалиасинг и изглаждане

Публикувано от admin на

Разбиране на нискочестотните филтри

Определение: Какво е нискочестотен филтър?

Нискочестотен филтър (LPF) е честотно-селективен елемент за обработка на сигнала, който позволява вибрация компоненти под определена гранична честота, през които да се преминава, докато се затихват (намаляват или блокират) компоненти над граничната честота. В анализ на вибрациите, Нискочестотните филтри изпълняват критични функции, включително анти-алиасинг (предотвратяване на фалшиви честоти в цифрови системи), намаляване на шума и изолиране на нискочестотните вибрационни компоненти за фокусиран анализ.

Нискочестотните филтри са може би най-често използваните филтри във вибрационната апаратура, присъстващи във всяка дигитализираща система като филтри против изглаждане и достъпни като инструменти за анализ за изглаждане на данни, премахване на високочестотен шум и фокусиране върху нискочестотни явления.

Характеристики на филтъра

Гранична честота (fc)

  • Определение: Честота, при която филтърната характеристика пада до -3 dB (амплитуда 70.7%)
  • Под fc (лента на пропускане): Честотите преминават с минимално затихване
  • Над fc (диапазон на спиране): Честотите прогресивно отслабват
  • Преходна лента: Област около fc, където затихването се увеличава

Ред на филтриране и свиване

  • Първа поръчка: 6 dB/октава (20 dB/декада) – постепенно намаляване
  • Втора поръчка: 12 dB/октава (40 dB/декада) – умерено
  • 4-ти ред: 24 dB/октава (80 dB/декада) – стръмно
  • 8-ми орден: 48 dB/октава (160 dB/декада) – много стръмно
  • По-висок ред: По-рязък преход, по-добро потискане на лентата на задържане

Типове отговори на филтри

  • Бътъруърт: Максимално плоска лента на пропускане, без пулсации
  • Чебишев: По-рязко срязване, позволява пулсации на пропускателната лента
  • Бесел: Линейна фаза (минимално изкривяване на формата на вълната)
  • Елиптичен тренажор: Най-рязък преход, пулсации и в двете ленти

Основни приложения

1. Анти-алиасинг (най-важно)

Предотвратява фалшиви честоти в цифровите системи:

  • Цел: Блокови честоти над честотата на Найкуист (половин честота на дискретизация)
  • Изискване: Преди аналогово-цифровото преобразуване
  • Типично гранично ниво: 0,4-0,8 × (Честота на дискретизация / 2)
  • Стръмност: Обикновено 8-ми ред или по-висок за добро отхвърляне на алиасинга
  • Критично: Неадекватното анти-алиасинг създава фалшиви спектрални пикове

2. Намаляване на шума

  • Премахване на високочестотен електрически шум
  • Филтрирайте шума от кабела на сензора
  • Плавни данни за тенденции
  • Подобряване на съотношението сигнал/шум за нискочестотни компоненти

3. Ограничение на честотния диапазон

  • Фокусиране на анализа върху интересуващия честотен диапазон
  • Пример: Анализ 0-100 Hz за нискоскоростни машини
  • Премахва неподходящо високочестотно съдържание
  • Намалява изискванията за обработка и съхранение на данни

4. Подготовка за интеграция

  • Преди интегриране на ускорението със скоростта
  • Премахнете много високи честоти (шум, който би бил усилен)
  • Типична гранична честота: 1000-5000 Hz в зависимост от приложението
  • Предотвратява усилването на шума при интегриране

Избор на гранична честота

Приложения за анти-алиасинг

  • Правило: fc = 0,4 × честота на дискретизация (консервативна) до 0,8 × честота на дискретизация (агресивна)
  • Пример: Честота на дискретизация 10 kHz → fc = 4000 Hz
  • Критерий: Затихване в лентата на задържане > 60 dB при честота на Найкуист

Аналитични приложения

  • Задайте fc точно над най-високата честота, която ви интересува
  • За нискочестотен анализ (0-200 Hz): fc = 200-300 Hz
  • Само за дисбаланс (1×): fc = 5-10× скорост на движение
  • Оставете поле за преходната лента на филтъра

Намаляване на шума

  • Идентифицирайте честотния диапазон на шума от спектъра
  • Задайте fc да пропуска честотите на сигнала, да отхвърля честотите на шума
  • Баланс между премахване на шум и запазване на сигнала

Влияние върху измерванията

Амплитуден домейн

  • Пропускателна лента: Минимална промяна на амплитудата (< 0,5 dB обикновено)
  • Спирачна лента: Силно затихване (40-80 dB или повече)
  • Общо ниво: Намалява общата вибрация, ако са налице високи честоти

Времева област

  • Изгладена форма на вълната (премахнати високочестотни вариации)
  • Остри ръбове или заоблени шипове
  • Преходният отговор (звънене на филтъра) може да повлияе на формата на вълновата форма
  • Фазовото изкривяване може да повлияе на интерпретацията на вълновата форма

Честотна област

  • Спектърът показва намалени амплитуди над граничната стойност
  • Високочестотните пикове са намалени или елиминирани
  • Нивото на шума е намалено, ако шумът е високочестотен

Често срещани проблеми и решения

Неадекватно изглаждане

  • Симптом: Фалшиви нискочестотни пикове в спектър
  • Причина: Високите честоти се сгъват под Найкуист
  • Решение: Използвайте по-стръмен филтър, увеличете честотата на дискретизация, проверете функционирането на филтъра

Прекъсването е твърде ниско

  • Симптом: Валидни високочестотни сигнали, затихнали
  • Пример: Честотите на лагерите са намалени от прекалено агресивния LPF
  • Решение: Увеличете граничната честота, използвайте по-плавен наклон на филтъра

Филтриране на артефакти

  • Звънене: Трептения във времевата област от рязко прекъсване на филтъра
  • Фазово изкривяване: Формата на вълновата форма се променя от фазови измествания
  • Решение: Използвайте филтър на Бесел за приложения с критична форма на вълната

Допълнителни филтри

Нискочестотен срещу високочестотен

  • Нискочестотен: Пропуска ниски честоти, блокира високи
  • Високочестотен пропуск: Пропуска високи честоти, блокира ниски
  • Допълнителни: Използват се заедно за лентово филтриране

Лентов филтър

  • Комбинация: HPF + LPF
  • Пропуска само честоти в определена лента
  • Отхвърля както под, така и над лентата
  • От съществено значение за анализ на обвивката

Нискочестотните филтри са основни компоненти в системите за измерване на вибрации, изпълнявайки важни функции - от защита срещу изглаждане до намаляване на шума и избор на честотен диапазон. Разбирането на работата на нискочестотните филтри, правилния избор на гранична честота и ефектите върху измерените сигнали е от решаващо значение за точния анализ на вибрациите и избягването на артефакти от измерването в цифровите системи за събиране на данни.

← Обратно към основния индекс

Категории:
WhatsApp