Κατανόηση των φίλτρων υψηλής διέλευσης
Ορισμός: Τι είναι ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης;
Φίλτρο υψηλής διέλευσης (HPF) είναι ένα στοιχείο επεξεργασίας σήματος επιλεκτικής συχνότητας που επιτρέπει δόνηση στοιχεία πάνω από μια καθορισμένη συχνότητα αποκοπής να διέρχονται, ενώ παράλληλα εξασθενούν (μειώνονται) στοιχεία κάτω από τη συχνότητα αποκοπής. ανάλυση κραδασμών, τα φίλτρα υψηλής διέλευσης χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση κραδασμών χαμηλής συχνότητας (από ανισορροπία, κακή ευθυγράμμιση) και να επικεντρωθούν σε περιεχόμενο υψηλής συχνότητας (από ελαττώματα ρουλεμάν, πλέγμα γραναζιών, ηλεκτρικές συχνότητες), ή για την εξάλειψη των φαινομένων συντονισμού της τοποθέτησης του αισθητήρα και των μετατοπίσεων DC.
Τα φίλτρα υψηλής διέλευσης είναι βασικά εξαρτήματα ανάλυση φακέλου, συστήματα εξομάλυνσης και επεξεργασία σήματος, επιτρέποντας την εξαγωγή διαγνωστικών πληροφοριών από συγκεκριμένες περιοχές συχνοτήτων, ενώ παράλληλα απορρίπτουν ανεπιθύμητα στοιχεία χαμηλής συχνότητας που ενδέχεται να καλύπτουν ή να υπερφορτώνουν τα σήματα ενδιαφέροντος.
Χαρακτηριστικά φίλτρου
Συχνότητα αποκοπής (fc)
- Ορισμός: Συχνότητα όπου η απόκριση του φίλτρου πέφτει στα -3 dB (70,7% πλάτους ζώνης διέλευσης)
- Κάτω από το fc: Οι συχνότητες μειώνονται προοδευτικά
- Πάνω από το fc: Οι συχνότητες περνούν με ελάχιστη εξασθένηση
- Επιλογή: Επιλέξτε fc με βάση την εφαρμογή και το περιεχόμενο συχνότητας που σας ενδιαφέρει
Κλίση φίλτρου (ρυθμός κύλισης)
- Ρυθμός εξασθένησης κάτω από τη συχνότητα αποκοπής
- Εκφράζεται σε dB ανά οκτάβα ή dB ανά δεκαετία
- 1η Παραγγελία: 6 dB/οκτάβα (20 dB/δεκαετία) – ήπια κλίση
- 2η Τάξη: 12 dB/οκτάβα (40 dB/δεκαετία) – μέτρια κλίση
- 4η Τάξη: 24 dB/οκτάβα (80 dB/δεκαετία) – απότομη κλίση
- Ανώτερη Τάξη: Πιο γρήγορη μετάβαση, καλύτερη απόρριψη, αλλά πιο περίπλοκη
Τύποι φίλτρων
- Μπάτεργουορθ: Μέγιστη απόκριση επίπεδης ζώνης διέλευσης
- Τσεμπίσεφ: Ευκρινέστερη αποκοπή αλλά με κυματισμό στη ζώνη διέλευσης
- Μπέσελ: Βέλτιστα χαρακτηριστικά χρονικού πεδίου (ελάχιστη παραμόρφωση φάσης)
- Ελλειπτικός: Η πιο ευκρινής μετάβαση αλλά και η κυμάτωση τόσο στη ζώνη διέλευσης όσο και στη ζώνη διακοπής
Εφαρμογές στην Ανάλυση Δονήσεων
1. Ανίχνευση ελαττωμάτων ρουλεμάν
Η πιο συνηθισμένη εφαρμογή:
- Αποκοπή: Συνήθως 500-2000 Hz
- Σκοπός: Αφαιρέστε την ανισορροπία χαμηλής συχνότητας και τους κραδασμούς κακής ευθυγράμμισης
- Αποτέλεσμα: Εστίαση σε σήματα πρόσκρουσης ρουλεμάν υψηλής συχνότητας
- Χρήση: Πρώτο στάδιο στην επεξεργασία ανάλυσης φακέλων
2. Ολοκλήρωση για Ταχύτητα/Μετατόπιση
- Κατά την ενσωμάτωση της επιτάχυνσης στην ταχύτητα ή τη μετατόπιση
- Το HPF στα 2-10 Hz αφαιρεί την μετατόπιση DC και τις πολύ χαμηλές συχνότητες
- Αποτρέπει τα σφάλματα ενσωμάτωσης και την απόκλιση
- Απαραίτητο για ακριβή ενσωμάτωση χαμηλών συχνοτήτων
3. Εξάλειψη συντονισμού τοποθέτησης αισθητήρα
- Συντονισμός στήριξης επιταχυνσιόμετρου (συνήθως 3-10 kHz για μαγνητική στήριξη)
- Το HPF αφαιρεί αυτό το τεχνητό φαινόμενο συντονισμού
- Διασφαλίζει ότι οι μετρήσεις αντιπροσωπεύουν τους κραδασμούς της μηχανής, όχι τις επιδράσεις των αισθητήρων
4. Αφαίρεση μετατόπισης DC
- Το HPF με πολύ χαμηλή αποκοπή (0,5-2 Hz) αφαιρεί το στοιχείο DC
- Απαραίτητο για την σωστή επεξεργασία σήματος
- Αποτρέπει τα σφάλματα FFT και την απόκλιση ολοκλήρωσης
Πρακτική Εφαρμογή
Αναλογικά έναντι ψηφιακών φίλτρων
Αναλογικά φίλτρα υψηλής διέλευσης
- Κυκλώματα υλικού σε επεξεργασία σήματος
- Λειτουργία σε πραγματικό χρόνο
- Anti-aliasing και βελτίωση αισθητήρων
- Σταθερά χαρακτηριστικά μόλις σχεδιαστούν
Ψηφιακά φίλτρα υψηλής διέλευσης
- Επεξεργασία μετά την επεξεργασία που βασίζεται σε λογισμικό
- Ρυθμιζόμενη αποκοπή και σειρά φίλτρου
- Μπορεί να εφαρμοστεί/αφαιρεθεί μετά τη συλλογή δεδομένων
- Οι σύγχρονοι αναλυτές παρέχουν πολλαπλές επιλογές φίλτρων
Επιλογή συχνότητας αποκοπής
Για την ανάλυση ρουλεμάν
- Ορίστε το fc κάτω από τη χαμηλότερη συχνότητα σφάλματος ρουλεμάν
- Τυπικό: Αποκοπή 500-1000 Hz
- Αφαιρεί 1×, 2×, πλέγμα γραναζιών, κ.λπ.
- Περνάει συχνότητες σφάλματος ρουλεμάν (συνήθως 50-500 Hz) και τη διαμόρφωση υψηλής συχνότητας αυτών
Για την Ενσωμάτωση
- Ορίστε το fc στη χαμηλότερη συχνότητα ενδιαφέροντος 2-5×
- Πολύ χαμηλό: επιτρέπει την απόκλιση
- Πολύ υψηλό: εξασθενεί τα έγκυρα στοιχεία χαμηλής συχνότητας
- Τυπικά: 2-10 Hz για γενική ολοκλήρωση
Επιδράσεις στις μετρήσεις
Εφέ πλάτους
- Οι συχνότητες κάτω από την οριακή τιμή μειώθηκαν σε πλάτος
- Οι πολύ χαμηλές συχνότητες ουσιαστικά εξαλείφονται
- Οι συχνότητες πολύ πάνω από το όριο δεν επηρεάζονται
- Η περιοχή μετάβασης παρουσιάζει σταδιακή μείωση
Εφέ φάσης
- Εισαγωγή φίλτρων φάση αλλαγή
- Εξαρτώμενη από τη συχνότητα μετατόπισης φάσης
- Μπορεί να επηρεάσει το σχήμα της κυματομορφής στο πεδίο του χρόνου
- Τα φίλτρα Bessel ελαχιστοποιούν την παραμόρφωση φάσης
Εφέ κυματομορφής
- Αφαιρεί τις διακυμάνσεις της γραμμής βάσης χαμηλής συχνότητας
- Κέντρα κυματομορφής γύρω από το μηδέν
- Μπορεί να αλλάξει τον φαινομενικό χαρακτήρα της κυματομορφής
- Σημαντικό να κατανοήσετε το φιλτράρισμα κατά την ερμηνεία κυματομορφών
Σε συνδυασμό με άλλα φίλτρα
Υψηλή διέλευση + Χαμηλή διέλευση = Ζωνική διέλευση
- Το HPF μπλοκάρει τις χαμηλές συχνότητες
- Το LPF μπλοκάρει τις υψηλές συχνότητες
- Ο συνδυασμός περνάει μόνο τη μεσαία ζώνη
- Δημιουργεί φίλτρο διέλευσης ζώνης για συγκεκριμένη περιοχή συχνοτήτων
Υψηλή διέλευση σε πολυβάθμια επεξεργασία
- Anti-aliasing (χαμηλής διέλευσης) πριν από την ψηφιοποίηση
- Υψηλή διέλευση για αφαίρεση DC
- Ζωνοπερατότητα για ανάλυση περιβλήματος
- Διαδοχικό φιλτράρισμα για σύνθετη επεξεργασία σήματος
Τα φίλτρα υψηλής διέλευσης είναι απαραίτητα εργαλεία επεξεργασίας σήματος στην ανάλυση κραδασμών, επιτρέποντας την απομόνωση διαγνωστικών πληροφοριών υψηλής συχνότητας αφαιρώντας τα κυρίαρχα στοιχεία χαμηλής συχνότητας. Η κατανόηση των χαρακτηριστικών των φίλτρων υψηλής διέλευσης - συχνότητα αποκοπής, σειρά φίλτρων και επιδράσεις στο πλάτος και τη φάση - είναι κρίσιμη για την ορθή εφαρμογή τους στην ανάλυση ρουλεμάν, την ολοκλήρωση σήματος και οποιαδήποτε ανάλυση που απαιτεί μέτρηση επιλεκτική ως προς τη συχνότητα.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 