Pochopení filtrování signálu

1. Definice: Co je filtrování signálu?

Filtrování signálu je klíčová technika zpracování signálu používaná v analýza vibrací k odstranění nežádoucích frekvenčních složek ze signálu nebo k izolaci specifických sledovaných frekvencí. Filtr je v podstatě elektronický obvod nebo softwarový algoritmus, který umožňuje určitým frekvencím „procházet“, zatímco jiné blokuje nebo zeslabuje.

Filtrování se v digitální technologii hojně používá analyzátory vibrací aby se zajistilo, že analyzovaná data jsou čistá, přesná a relevantní pro daný diagnostický úkol.

2. Běžné typy filtrů ve vibrační analýze

Při zpracování signálu se používají čtyři základní typy filtrů:

1. Nízkofrekvenční filtr: Propouští nízké frekvence, ale blokuje vysoké frekvence. Frekvence, při které se signál začíná utlumovat, se nazývá „mezní frekvence“.
2. Hornopropustný filtr: Opak dolnopropustného filtru. Propouští vysoké frekvence, ale blokuje nízké frekvence.
3. Pásmový filtr: Umožňuje průchod specifického pásma nebo rozsahu frekvencí a zároveň blokuje nižší i vyšší frekvence.
4. Pásmový zádržný (nebo zářezový) filtr: Opak pásmové propusti. Blokuje specifické pásmo frekvencí, zatímco všem ostatním umožňuje průchod.

3. Klíčové aplikace filtrování

Filtry se v analyzátoru vibrací používají několika klíčovými způsoby:

a) Filtry proti aliasingu

Toto je pravděpodobně nejdůležitější aplikace filtrování. anti-aliasingový filtr je strmý dolní propust, který se aplikuje na analogový signál *před* jeho digitalizací. Jeho účelem je odstranit veškerý frekvenční obsah, který je vyšší než maximální frekvence (Fmax) zvolená uživatelem pro měření.

To je nezbytné k zabránění aliasování, což je závažná chyba digitálního zpracování signálu, kdy se vysoké frekvence „ohýbají“ a maskují se jako nízké frekvence, což vede ke zcela nesprávnému spektrumAnti-aliasingový filtr je kritickou součástí, která zajišťuje integritu všech digitálních vibračních dat.

b) Integrace a diferenciace

Vibrace se měří jako akcelerace, rychlostnebo přemístěníZatímco akcelerometr je nejběžnějším senzorem, analytik často chce zobrazit data z hlediska rychlosti. Aby to analyzátor mohl provést, musí integrovat signál zrychlení. Tento integrační proces může výrazně zesílit velmi nízkofrekvenční šum (někdy nazývaný efekt „sjezdovky“). Před integrací se k odstranění tohoto šumu používá vysokofrekvenční filtr, aby se vytvořilo čisté a použitelné spektrum rychlosti nebo posunutí.

C) Analýza obálky (Demodulace)

Analýza obálek, primární technika pro detekci vady ložisek, silně závisí na filtrování. Proces zahrnuje:

1. Použití pásmový filtr izolovat vysokofrekvenční pásmo, kde jsou přítomny signály nárazu ložiska.
2. Zpracování tohoto filtrovaného signálu za účelem extrakce opakovací frekvence („obálky“) nárazů.
3. Analýza spektra tohoto obálkového signálu za účelem identifikace poruchových frekvencí ložisek.

Pásmová propust je klíčová pro odstranění vysokoenergetických nízkofrekvenčních signálů (jako je nevyváženost), které by jinak přehlušily nízkoenergetické signály vad ložiska.

d) Diagnostické filtrování

Analytici mohou také po shromáždění dat použít digitální filtry, které jim pomohou s diagnostikou. Mohou například použít pásmovou propust k izolaci vibrací v okolí specifické frekvence záběru ozubených kol, aby získali jasnější pohled na... postranní pásma.

← Zpět na hlavní index