Forståelse af signalfiltrering

1. Definition: Hvad er signalfiltrering?

Signalfiltrering er en afgørende signalbehandlingsteknik, der anvendes i Vibrationsanalyse at fjerne uønskede frekvenskomponenter fra et signal eller at isolere specifikke frekvenser af interesse. Et filter er i bund og grund et elektronisk kredsløb eller en softwarealgoritme, der tillader bestemte frekvenser at "passere" igennem, mens andre blokeres eller dæmpes.

Filtrering bruges i vid udstrækning i digital vibrationsanalysatorer for at sikre, at de data, der analyseres, er rene, nøjagtige og relevante for den aktuelle diagnostiske opgave.

2. Almindelige typer filtre i vibrationsanalyse

Der er fire grundlæggende typer filtre, der bruges i signalbehandling:

1. Lavpasfilter: Tillader lave frekvenser at passere igennem, men blokerer for høje frekvenser. Den frekvens, hvor signalet begynder at blive dæmpet, kaldes "afskæringsfrekvensen".
2. Højpasfilter: Det modsatte af et lavpasfilter. Det tillader høje frekvenser at passere igennem, men blokerer for lave frekvenser.
3. Båndpasfilter: Tillader et specifikt bånd eller frekvensområde at passere igennem, mens både lavere og højere frekvenser blokeres.
4. Band-Stop (eller Notch) filter: Det modsatte af et båndpasfilter. Det blokerer et specifikt frekvensbånd, mens det tillader alle andre at passere igennem.

3. Nøgleanvendelser af filtrering

Filtre bruges på flere kritiske måder i en vibrationsanalysator:

a) Anti-aliasing-filtre

Dette er uden tvivl den vigtigste anvendelse af filtrering. anti-aliasing-filter er et stejlt lavpasfilter, der anvendes på det analoge signal *før* det digitaliseres. Dets formål er at fjerne alt frekvensindhold, der er højere end den maksimale frekvens (Fmax), som brugeren har valgt til sin måling.

Dette er essentielt for at forhindre aliasing, en alvorlig digital signalbehandlingsfejl, hvor høje frekvenser "folder sig ned" og forklæder sig som lave frekvenser, hvilket fører til en helt forkert spektrumAnti-aliasing-filteret er en kritisk komponent, der sikrer integriteten af alle digitale vibrationsdata.

b) Integration og differentiering

Vibration måles som acceleration, hastighed, eller forskydningMens en accelerometer er den mest almindelige sensor, og en analytiker ønsker ofte at se dataene i form af hastighed. For at gøre dette skal analysatoren integrere accelerationssignalet. Denne integrationsproces kan forstærke meget lavfrekvent støj kraftigt (undertiden kaldet "skipiste"-effekten). Et højpasfilter bruges til at fjerne denne støj før integration for at producere et rent, brugbart hastigheds- eller forskydningsspektrum.

c) Konvolutanalyse (Demodulation)

Envelope-analyse, den primære teknik til at detektere lejefejl, er i høj grad afhængig af filtrering. Processen involverer:

1. Brug af en båndpasfilter at isolere et højfrekvensbånd, hvor lejepåvirkningssignalerne er til stede.
2. Behandling af dette filtrerede signal for at udtrække gentagelseshastigheden ("konvolutten") af stødene.
3. Analyse af spektret af dette envelope-signal for at identificere lejefejlfrekvenserne.

Båndpasfilteret er afgørende for at fjerne de højenergiske, lavfrekvente signaler (som ubalance), der ellers ville overdøve de lavenergiske lejefejlsignaler.

d) Diagnostisk filtrering

Analytikere kan også anvende digitale filtre på dataene, efter de er blevet indsamlet, for at hjælpe med diagnosen. For eksempel kan de bruge et båndpasfilter til at isolere vibrationen omkring en specifik gearindgrebsfrekvens for at få et klarere overblik over sidebånd.

← Tilbage til hovedindekset