लो-पास फ़िल्टर के समझल
A लो-पास फिल्टर (LPF) एगो फ्रीक्वेंसी-सिलेक्टिव सिग्नल-प्रोसेसिंग एलिमेंट ह जे वाइब्रेशन चुनल कटऑफ फ्रीक्वेंसी से नीचे के कंपोनेंट के पास होखे देला जबकि ओकरा से ऊपर के कंपोनेंट के अटेन्युएट (कमजोर) कर देला। में वाइब्रेशन एनालिसिस ई तीन गो काम करेला जेकरा बिना कवनो एनालाइज़र नईखे चल सकत: एंटी-अलियासिंग (डिजिटल डेटा में झूठा फ्रीक्वेंसी आवे से रोकल), नॉइज़ कम कईल, आ फोकस्ड स्टडी खातिर लो-फ्रीक्वेंसी क्षेत्र के अलग कईल। ई एकर मिरर इमेज ह हाई-पास फिल्टर, आ दुनो मिलके हर दोसर सिग्नल फिल्टरिंग स्कीम के बिल्डिंग ब्लॉक हवें।
वाइब्रेशन इंस्ट्रुमेंटेशन में लो-पास फ़िल्टर साइद सभसे ढेर इस्तेमाल होखे वाला फ़िल्टर हवें। हर डिजिटाइज़िंग सिस्टम में कनवर्टर से पहिले एगो अनिवार्य एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर के रूप में लागल रहेला, आ इहे फंक्शन डेटा के स्मूथ करे, हाई-फ्रीक्वेंसी नॉइज़ हटावे, आ लो-फ्रीक्वेंसी घटना पर ध्यान केंद्रित करे खातिर एनालिसिस टूल के रूप में भी दिहल जाला। ई सिग्नल के कईसे आकार देला, ई समझल एहसे जरूरी बा कि कवनो स्पेक्ट्रम जवन रउआ पढ़त बानी।
1. फिल्टर के विशेषता
कटऑफ फ्रीक्वेंसी (fc)
- परिभाषा: ऊ फ्रीक्वेंसी जेह पर फ़िल्टर रिस्पॉन्स घटके −3 dB हो जाला, यानी पासबैंड एम्प्लीट्यूड के 70.7%।
- नीचे fc (पासबैंड): फ्रीक्वेंसी कम से कम अटेन्युएशन के साथ पास होले।
- ऊपर fc (स्टॉपबैंड): फ्रीक्वेंसी धीरे-धीरे अटेन्युएट होत जाले।
- ट्रांजिशन बैंड: f के आसपास के क्षेत्रc जहाँ अटेन्युएशन लगातार बढ़त जाला।
फ़िल्टर ऑर्डर आ रोल-ऑफ
फ़िल्टर के ऑर्डर ई तय करेला कि ऊ पासबैंड से स्टॉपबैंड में केतना तेज़ी से ट्रांजिशन करेला:
- पहिला ऑर्डर: 6 dB/ऑक्टेव (20 dB/डेकेड) — धीरे रोल-ऑफ।
- दूसरा ऑर्डर: 12 dB/ऑक्टेव (40 dB/डेकेड) — मध्यम।
- चौथा ऑर्डर: 24 dB/ऑक्टेव (80 dB/डेकेड) — तीखा।
- आठवाँ ऑर्डर: 48 dB/ऑक्टेव (160 dB/डेकेड) — बहुत तीखा।
- अउरी ऊँच ऑर्डर: जादा तीखा ट्रांजिशन आ बढ़िया स्टॉपबैंड रिजेक्शन, मुला एकरा खातिर जादा फेज शिफ्ट आ लमहर ट्रांजिएंट रिस्पॉन्स के कीमत देवे के पड़ेला।
फ़िल्टर रिस्पॉन्स के प्रकार
एक्के कटऑफ आ ऑर्डर के अलग-अलग गणितीय आकार से बनावल जा सकेला, हर एक फ्लैटनेस, तीखापन, आ फेज बिहेवियर में अलग-अलग समझौता करेला:
- बटरवर्थ: बिना रिपल के अधिकतम फ्लैट पासबैंड।
- चेबिशेव: जादा तीखा कटऑफ, मुला पासबैंड में रिपल स्वीकार करेला।
- बेसेल: लीनियर फेज, मतलब न्यूनतम वेवफॉर्म डिस्टॉर्शन — सही चुनाव बा जब टाइम वेवफॉर्म मायने राखेला।
- एलिप्टिक: सबसे तीखा संभव ट्रांजिशन, पासबैंड आ स्टॉपबैंड दुनों में रिपल के साथ।
2. मुख्य अनुप्रयोग
एंटी-अलियासिंग (सबसे जरूरी)
ई ओ फंक्शन ह जेकरा बिना कवनो डिजिटाइज़र नईखे चल सकत। एकरा बिना, नाइक्विस्ट लिमिट से ऊपर के फ्रीक्वेंसी फोल्ड बैक होके झूठा पीक के रूप में देखाला — ई घटना कहल जाला एलियासिंग.
- उद्देश्य: नाइक्विस्ट फ्रीक्वेंसी (सैंपल रेट के आधा) से ऊपर के फ्रीक्वेंसी के ब्लॉक करेला।
- आवश्यकता: एकरा जरूर काम करे के पड़ी पहिले एनालॉग-से-डिजिटल कनवर्शन से पहिले — सॉफ्टवेयर बाद में अलियास हटा नईखे सकत।
- सामान्य कटऑफ: 0.4–0.8 × (सैंपल रेट / 2)।
- ढाल: आमतौर पर अच्छा अलियासिंग रिजेक्शन खातिर आठवाँ ऑर्डर या ओकरा से ऊपर।
- उपेक्षा के नतीजा: अपर्याप्त एंटी-अलियासिंग से झूठा स्पेक्ट्रल पीक बन जाला जे असली खराबी नियन देखाला।
शोर घटाव
- हाई-फ्रीक्वेंसी इलेक्ट्रिकल नॉइज़ हटावेला।
- सेंसर-केबल नॉइज़ के फिल्टर करेला।
- डेटा के स्मूथ करेला रुझान.
- रुचि के लो-फ्रीक्वेंसी कंपोनेंट सभ खातिर सिग्नल-टू-नॉइज़ रेशियो के बेहतर बनावेला।
फ्रीक्वेंसी रेंज सीमन
- एनालिसिस के रुचि के फ्रीक्वेंसी रेंज पर केंद्रित करेला।
- उदाहरण: कम-गति वाला मशीनरी खातिर 0–100 Hz के एनालिसिस।
- अप्रासंगिक हाई-फ्रीक्वेंसी कंटेंट के हटावेला।
- डेटा-प्रोसेसिंग आ स्टोरेज के जरूरत के कम करेला।
इंटीग्रेशन खातिर तैयारी
- से पहिले लगावल जाला इंटीग्रेटिंग त्वरण तक वेग.
- बहुत हाई फ्रीक्वेंसी सभ के हटावेला — ऊ नॉइज़ जेकरा के इंटीग्रेशन अन्यथा बढ़ा देत।
- सामान्य कटऑफ: एप्लीकेशन के मोताबिक 1000–5000 Hz।
- ओह नॉइज़ एम्प्लीफिकेशन के रोकेला जे अनियंत्रित इंटीग्रेशन में समस्या पैदा करेला।
3. कटऑफ फ्रीक्वेंसी के चयन
एंटी-एलियासिंग एप्लीकेशन
- नियम: fc = 0.4 × सैंपल रेट (कंज़र्वेटिव) से 0.8 × सैंपल रेट (एग्रेसिव) तक।
- उदाहरण: 10 kHz सैंपल रेट से fc = 4000 Hz.
- मापदंड: नाइक्विस्ट फ्रीक्वेंसी पर 60 dB से जादे स्टॉपबैंड एटेन्युएशन।
विश्लेषणात्मक एप्लीकेशन
- f के सेट करींc रुचि के सबसे ऊँच फ्रीक्वेंसी से बस ऊपर।
- लो-फ्रीक्वेंसी एनालिसिस (0–200 Hz) खातिर: fc = 200–300 Hz.
- खातिर अनबैलेंस खाली (1× कंपोनेंट): fc = 5–10× रनिंग स्पीड.
- हमेशा फिल्टर ट्रांजिशन बैंड खातिर मार्जिन छोड़ीं।
शोर घटाव
- स्पेक्ट्रम से नॉइज़ फ्रीक्वेंसी रेंज के पहचान करीं।
- f के सेट करींc सिग्नल फ्रीक्वेंसी सभ के पास होखे दीं जबकि नॉइज़ फ्रीक्वेंसी सभ के रिजेक्ट करीं।
- नॉइज़ हटावे आ सिग्नल संरक्षण के बीच संतुलन बनाईं।
4. मापन पर प्रभाव
एम्प्लीट्यूड डोमेन
- पासबैंड: न्यूनतम एम्प्लिट्यूड बदलाव, आमतौर पर 0.5 dB से कम।
- स्टॉपबैंड: मजबूत एटेन्युएशन, 40–80 dB या ओहू से जादे।
- समग्र स्तर: अगर काफी हाई-फ्रीक्वेंसी कंटेंट मौजूद रहे त फिल्टर समग्र वाइब्रेशन रीडिंग के कम क देला।
टाइम डोमेन
- जइसे-जइसे हाई-फ्रीक्वेंसी वैरिएशन हटावल जाला, वेवफॉर्म स्मूथ हो जाला।
- तेज किनारा आ स्पाइक सभ गोल हो जाला।
- ट्रांजिएंट रिस्पांस (फिल्टर रिंगिंग) वेवफॉर्म के आकार के प्रभावित क सकेला।
- फेज डिस्टॉर्शन एह बात के बदल सकेला कि वेवफॉर्म के कइसे इंटरप्रेट कइल जाला।
फ्रीक्वेंसी डोमेन
- स्पेक्ट्रम कटऑफ से ऊपर घटल एम्प्लिट्यूड देखावेला।
- हाई-फ्रीक्वेंसी पीक सभ कम हो जाला भा खतम हो जाला।
- अगर नॉइज़ हाई-फ्रीक्वेंसी रहे त नॉइज़ फ्लोर कम हो जाला।
5. आम समस्या आ समाधान
अपर्याप्त एंटी-एलियासिंग
- लक्षण: स्पेक्ट्रम में फर्जी लो-फ्रीक्वेंसी पीक।
- कारण: हाई फ्रीक्वेंसी सभ नाइक्विस्ट से नीचे मुड़ के वापस आवत बा।
- समाधान: एगो ढेर तीखा फिल्टर इस्तेमाल करीं, सैंपल रेट बढ़ाईं, आ ई सत्यापित करीं कि फिल्टर असल में काम क रहल बा।
कटऑफ बहुत कम
- लक्षण: वैध हाई-फ्रीक्वेंसी सिग्नल एटेन्युएट हो जाला।
- उदाहरण: बेयरिंग फॉल्ट फ्रीक्वेंसी एगो जादे एग्रेसिव LPF से कम हो गइल।
- समाधान: कटऑफ फ्रीक्वेंसी बढ़ाईं भा एगो हल्का फिल्टर स्लोप इस्तेमाल करीं।
फ़िल्टर आर्टिफैक्ट
- रिंगिंग: तेज फिल्टर कटऑफ से टाइम डोमेन में होखे वाला ऑसिलेशन।
- फेज डिस्टॉर्शन: फेज शिफ्ट से पैदा होखे वाला वेवफॉर्म आकार में बदलाव।
- समाधान: ओह क्रिटिकल वेवफॉर्म एप्लीकेशन खातिर बेसेल फिल्टर इस्तेमाल करीं जहाँ फेज लीनियरिटी मायने राखेला।
6. पूरक फिल्टर
लो-पास बनाम हाई-पास
- लो-पास: कम फ्रीक्वेंसी के गुजरे देला, ऊँच के रोक देला।
- हाई-पास: ऊँच फ्रीक्वेंसी के गुजरे देला, कम के रोक देला।
- पूरक: एक साथ इस्तेमाल हो के बैंड-पास फ़िल्टर बनावेला।
बैंड-पास फ़िल्टर
- हाई-पास आ लो-पास स्टेज सभ के संयोजन।
- परिणामी बैंड-पास फ़िल्टर खाली एगो तय बैंड के भीतर के फ्रीक्वेंसी के गुजरे देला।
- ई ओह बैंड के नीचे आ ऊपर, दुनो तरफ के कंटेंट के रोक देला।
- ई फ्रंट एंड एह एनवलप एनालिसिस, जहाँ बेयरिंग के संरचनात्मक रेजोनेंस के आसपास के एगो बैंड के डिमॉड्युलेशन से पहिले अलग कइल जाला।
7. फील्ड में लो-पास फ़िल्टर के भूमिका
डिजिटल फील्ड इंस्ट्रूमेंट में लो-पास फ़िल्टर ज्यादातर अदृश्य रहेला — ई एक्विजिशन चेन के भीतर चुपचाप अपना एंटी-एलियासिंग के काम करेला — फिर भी ई हर रीडिंग के भरोसेमंदी के आधार होला। एगो पोर्टेबल टू-चैनल एनालाइज़र, जइसे कि Balanset-1A हर एक्सेलेरोमीटर चैनल के सैम्पलिंग से पहिले बैंडलिमिट करेला, ताकि FFT ई जे बैलेंसिंग आ डायग्नोस्टिक्स खातिर गणना करेला, ऊ अपना वर्किंग रेंज में एलियास्ड पीक सभ से मुक्त होला। स्पेक्ट्रम साफ रहला पर, एनालाइज़र 1× आयाम आ फेज जवन रोटर के बैलेंस करे आ सही रेजिड्यूअल अनबैलेंस, ना कि खराब फ़िल्टरिंग से बनल भूत फ्रीक्वेंसी के पाछा भागल जाला।
लो-पास फ़िल्टर वाइब्रेशन मापन सिस्टम सभ के बुनियादी घटक हवें, जे एंटी-एलियासिंग सुरक्षा से लेके नॉइज़ रिडक्शन आ फ्रीक्वेंसी-रेंज चयन तक के जरूरी काम करेलें। इनहन के काम करे के तरीका समझल, कटऑफ फ्रीक्वेंसी के सही तरीका से चुनल, आ मापल गइल सिग्नल पर इनहन के असर के समझल, सटीक विश्लेषण खातिर आ डिजिटल डेटा एक्विजिशन में मापन के गड़बड़ी से बचे खातिर बहुत जरूरी बा।
