Forståelse af båndpasfiltre

Bærbar afbalanceringsapparat, vibrationsanalysator

Enheder

Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A.

Dele

Optisk sensor (laser-tachometer)

Komplet vibrationsdiagnostik- og afbalanceringssæt fra Vibromera, inklusive fire vibrationssensorer med kabler, et signalinterfacemodul, lasertachometer med magnetisk stativ, digital skala, USB-kabel og en bæretaske. Systemet er designet til feltrotorafbalancering og tilstandsovervågning på industrielt udstyr.

Enheder

Magnetisk stativ i størrelse 60 kgf

Dele

Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM.

Definition: Hvad er et båndpasfilter?

Båndpasfilter (BPF) er et frekvensselektivt signalbehandlingselement, der tillader vibrationer komponenter inden for et specificeret frekvensbånd at passere igennem, mens komponenter både under og over dette bånd dæmpes. Det kombinerer egenskaberne ved et højpasfilter (blokerer lave frekvenser) og et lavpasfilter (blokerer høje frekvenser) for at skabe et "vindue", der kun passerer et valgt mellemfrekvensområde. Båndpasfiltre er defineret af deres centerfrekvens, båndbredde og filterrækkefølge/stejlhed.

I vibrationsanalyse er båndpasfiltre afgørende for konvolutanalyse (isolering af lejepåvirkningsfrekvenser), fokuseret diagnostik (undersøgelse af specifikke frekvensområder) og eliminering af uønskede vibrationer uden for det pågældende frekvensbånd for at forbedre signal-støj-forholdet og måleklarheden.

Filterparametre

Centerfrekvens (f0)

Midten af passbåndet
Frekvens for maksimal filterrespons
Udvalgt baseret på frekvensindhold af interesse
Typisk valgt til at matche resonans- eller fejlfrekvens

Båndbredde (S/H)

Definition: Frekvensområde mellem -3 dB punkter (f_høj – f_lav)
Smalt bånd: Sort/hvid < 10% af centerfrekvensen (meget selektiv)
Bredbånd: BW > 50% af centerfrekvensen (mindre selektiv)
Q-faktor: Q = f0 / BW (højere Q = smallere, mere selektiv)

Filterkarakteristika

Nedre grænse (f_low): Frekvens hvor den nedre hældning når -3 dB
Øvre grænse (f_high): Frekvens hvor den øvre hældning når -3 dB
Formfaktor: Forholdet mellem stopbånds- og passbåndsbredder (mål for selektivitet)

Anvendelser inden for vibrationsanalyse

1. Envelope-analyse (primær anvendelse)

Kritisk første skridt i detektering af lejefejl:

Valg af bånd: Typisk 500 Hz – 10 kHz eller 1 kHz – 20 kHz
Formål: Isoler højfrekvente lejeresonanser exciteret af stød
Proces: BPF → kuvertdetektion → FFT af kuvert
Resultat: Forbedret lejefejlfrekvenser tydeligt synligt

2. Analyse af resonansbånd

Filtrer omkring strukturel eller lejers resonansfrekvens
Isoler energi ved resonans fra andre frekvenser
Vurder excitation og respons ved specifik tilstand
Nyttig til fejlfinding af resonans

3. Isolering af frekvensområde

Fokus på specifikt diagnostisk frekvensområde
Eksempel: 10-100 Hz til lavfrekvensanalyse
Fjerner lavfrekvent drift og højfrekvent støj
Forbedrer klarheden for interessante frekvenser

4. Isolering af gearnet

BPF centreret ved gearindgrebsfrekvens
Sender mesh-frekvens og sidebånd
Blokerer andre geartrin og lejefrekvenser
Muliggør fokuseret gearanalyse

Båndpasfilterdesign

Kaskaderet lavpas og højpas

Mest almindelige implementering:

Højpasfilter blokerer frekvenser under flow-niveau
Lavpasfilter blokerer frekvenser over f_high
Seriekombination skaber båndpas
Hvert filter bidrager til total selektivitet

Direkte båndpasdesign

Optimeret som enkeltfilter i stedet for kaskade
Mere kompleks, men kan opnå bedre egenskaber
Anvendes i specialiserede applikationer

Praktiske overvejelser

Afvejninger ved valg af båndbredde

Smal båndbredde

Fordele: Bedre selektivitet, stærkere afvisning af tilstødende frekvenser
Ulemper: Kan overse frekvensvariationer, kræver præcis tuning
Bruge: Når den nøjagtige frekvens er kendt og stabil

Bred båndbredde

Fordele: Opfanger frekvensvariationer, mindre kritisk tuning
Ulemper: Mindre afvisning af uønskede frekvenser i nærheden
Bruge: Når frekvensen varierer eller det nødvendige frekvensområde

Til konvolutanalyse

Typiske bånd: 500-2000 Hz, 1000-5000 Hz, 5000-20000 Hz
Udvælgelse: Vælg et bånd med god lejeresonansexcitation
Verificere: Tjek det rå accelerationsspektrum for at identificere resonans
Optimer: Juster for at maksimere signalet for lejefejl

Filtereffekter på signaler

Tidsbølgeformseffekter

Filtreret bølgeform viser kun frekvenser i passbåndet
Vises som moduleret bærebølge (hvis smalt bånd)
Fjerner lavfrekvente variationer og højfrekvent støj
Kan forenkle fortolkningen af bølgeform

Spektrumeffekter

Bevarede passbåndsamplituder
Reducerede stopbåndsamplituder (typisk 40-80 dB)
Renere spektrum med fokus på interessebåndet
Støjgulvet sænkes, hvis støjen er uden for passbåndet

Digitale vs. analoge båndpasfiltre

Analoge filtre

Hardwareimplementering i signalvejen
Drift i realtid
Faste egenskaber, når de først er designet
Bruges i antialiasing og signalbehandling

Digitale filtre

Softwarebehandling efter digitalisering
Justerbare parametre
Kan påføres/fjernes efter afhentning
Moderne analysatorer tilbyder omfattende digitale BPF-muligheder

Almindelige anvendelser efter frekvensområde

Lavfrekvent båndpas (10-200 Hz)

Analyse af ubalance og skævhed
Overvågning af lavhastighedsmaskiner
Fundaments- og strukturvibrationer

Mellemfrekvensbåndpas (200-2000 Hz)

Gear mesh-frekvenser
Frekvenser for blad-/vingepassage
Lavere lejefejlfrekvenser

Højfrekvent båndpas (2-40 kHz)

Analyse af lejedefekthylster
Højfrekvente påvirkninger
Ultralydfrekvenser
Lejeresonans excitation

Båndpasfiltre er alsidige signalbehandlingsværktøjer, der muliggør fokuseret analyse af specifikke frekvensområder, samtidig med at uønskede lav- og højfrekvente komponenter afvises. Det er afgørende at mestre valg og anvendelse af båndpasfiltre – især til envelope-analyse og frekvensområdeisolering – for avanceret vibrationsdiagnostik og effektiv udvinding af diagnostisk information fra komplekse vibrationssignaturer.

← Tilbage til hovedindekset

Hvad er et båndpasfilter? Valg af frekvensbånd

Udgivet af admin på oktober 31, 2025 oktober 31, 2025