Hvad er et højpasfilter? Frekvensvalgsværktøj • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hvad er et højpasfilter? Frekvensvalgsværktøj • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hvad er et højpasfilter? Værktøj til frekvensvalg

Udgivet af admin på

Forståelse af højpasfiltre

Definition: Hvad er et højpasfilter?

Højpasfilter (HPF) er et frekvensselektivt signalbehandlingselement, der tillader vibrationer komponenter over en specificeret afskæringsfrekvens at passere igennem, mens komponenter under afskæringsfrekvensen dæmpes (reduceres). I Vibrationsanalyse, højpasfiltre bruges til at fjerne lavfrekvente vibrationer (fra ubalance, forskydning) og fokusere på indhold med høj frekvens (fra lejefejl, gearindgreb, elektriske frekvenser) eller for at eliminere resonanseffekter og DC-forskydninger fra sensormontering.

Højpasfiltre er grundlæggende komponenter i konvolutanalyse, anti-aliasing-systemer og signalbehandling, der muliggør udtrækning af diagnostisk information fra specifikke frekvensområder, samtidig med at uønskede lavfrekvente komponenter, der kan maskere eller overvælde de interessante signaler, afvises.

Filterkarakteristika

Grænsefrekvens (fc)

  • Definition: Frekvens hvor filterresponsen falder til -3 dB (70,7% af passbåndsamplitude)
  • Under fc: Frekvenser gradvist dæmpet
  • Ovenfor fc: Frekvenser passerer med minimal dæmpning
  • Udvælgelse: Vælg fc baseret på anvendelse og frekvensindhold af interesse

Filterhældning (afrulningshastighed)

  • Dæmpningshastighed under afskæringsfrekvensen
  • Udtrykt i dB pr. oktav eller dB pr. dekade
  • 1. ordre: 6 dB/oktav (20 dB/dekade) – blid hældning
  • 2. ordre: 12 dB/oktav (40 dB/dekade) – moderat hældning
  • 4. ordre: 24 dB/oktav (80 dB/dekade) – stejl hældning
  • Højere orden: Skarpere overgang, bedre afvisning, men mere kompleks

Filtertyper

  • Butterworth: Maksimalt fladt passbåndsrespons
  • Tjebysjov: Skarpere afskæring, men med ripple i passbåndet
  • Bessel: Bedste tidsdomæneegenskaber (minimal faseforvrængning)
  • Elliptisk: Skarpeste overgang, men ripple i både passbånd og stopbånd

Anvendelser inden for vibrationsanalyse

1. Detektering af lejefejl

Mest almindelige anvendelse:

  • Afskæring: Typisk 500-2000 Hz
  • Formål: Fjern lavfrekvent ubalance og vibrationer ved forkert justering
  • Resultat: Fokus på højfrekvente lejepåvirkningssignaler
  • Bruge: Første fase i konvolutanalysebehandling

2. Integration for hastighed/forskydning

  • Når man integrerer acceleration med hastighed eller forskydning
  • HPF ved 2-10 Hz fjerner DC-offset og meget lave frekvenser
  • Forhindrer integrationsfejl og afdrift
  • Essentiel for præcis lavfrekvensintegration

3. Eliminering af resonans ved sensormontering

  • Accelerometermonteringsresonans (typisk 3-10 kHz for magnetisk montering)
  • HPF fjerner denne resonansartefakt
  • Sikrer at målingerne repræsenterer maskinvibrationer, ikke sensoreffekter

4. Fjernelse af DC-forskydning

  • HPF med meget lav cutoff (0,5-2 Hz) fjerner DC-komponenten
  • Nødvendig for korrekt signalbehandling
  • Forhindrer FFT-fejl og integrationsdrift

Praktisk implementering

Analoge vs. digitale filtre

Analoge højpasfiltre

  • Hardwarekredsløb i signalbehandling
  • Drift i realtid
  • Anti-aliasing og sensorkonditionering
  • Faste egenskaber, når de først er designet

Digitale højpasfiltre

  • Softwarebaseret efterbehandling
  • Justerbar afskæring og filterrækkefølge
  • Kan anvendes/fjernes efter dataindsamling
  • Moderne analysatorer tilbyder flere filtermuligheder

Valg af afskæringsfrekvens

Til lejeanalyse

  • Indstil fc under den laveste lejefejlfrekvens
  • Typisk: 500-1000 Hz afbrydelse
  • Fjerner 1×, 2×, tandhjulsnet osv.
  • Passerer lejefejlfrekvenser (typisk 50-500 Hz) og deres højfrekvente modulation

Til integration

  • Sæt fc til 2-5× laveste interessefrekvens
  • For lav: tillader afdrift
  • For høj: dæmper gyldige lavfrekvente komponenter
  • Typisk: 2-10 Hz til generel integration

Effekter på målinger

Amplitudeeffekter

  • Frekvenser under cutoff reduceret i amplitude
  • Meget lave frekvenser er i det væsentlige elimineret
  • Frekvenser langt over grænseværdien upåvirket
  • Overgangsregionen viser gradvis reduktion

Faseeffekter

  • Filtre introducerer fase flytte
  • Faseforskydningsfrekvensafhængig
  • Kan påvirke tidsdomænebølgeformen
  • Bessel-filtre minimerer faseforvrængning

Bølgeformseffekter

  • Fjerner lavfrekvente baselinevariationer
  • Centrerer bølgeformen omkring nul
  • Kan ændre den tilsyneladende bølgeforms karakter
  • Vigtigt at forstå filtrering ved fortolkning af bølgeformer

Kombineret med andre filtre

Højpas + Lavpas = Båndpas

  • HPF blokerer lave frekvenser
  • LPF blokerer høje frekvenser
  • Kombinationen passerer kun midterbåndet
  • Opretter båndpasfilter for et specifikt frekvensområde

Højpas i flertrinsbehandling

  • Anti-aliasing (lavpas) før digitalisering
  • Højpas til DC-fjernelse
  • Båndpas til envelope-analyse
  • Sekventiel filtrering til kompleks signalbehandling

Højpasfiltre er essentielle signalbehandlingsværktøjer i vibrationsanalyse, da de muliggør isolering af højfrekvent diagnostisk information ved at fjerne dominerende lavfrekvente komponenter. Forståelse af højpasfiltrets egenskaber - afskæringsfrekvens, filterrækkefølge og effekter på amplitude og fase - er afgørende for korrekt anvendelse i lejeanalyse, signalintegration og enhver analyse, der kræver frekvensselektiv måling.

← Tilbage til hovedindekset

Kategorier:
WhatsApp