Κατανόηση των φίλτρων διέλευσης ζώνης
Ορισμός: Τι είναι ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης;
Φίλτρο διέλευσης ζώνης (BPF) είναι ένα στοιχείο επεξεργασίας σήματος επιλεκτικής συχνότητας που επιτρέπει δόνηση εξαρτήματα εντός μιας καθορισμένης ζώνης συχνοτήτων για να διέρχονται, ενώ εξασθενεί τα εξαρτήματα τόσο κάτω όσο και πάνω από αυτήν τη ζώνη. Συνδυάζει τα χαρακτηριστικά ενός φίλτρου υψιπερατού (αποκλεισμός χαμηλών συχνοτήτων) και ενός φίλτρου χαμηλοπερατού (αποκλεισμός υψηλών συχνοτήτων) για να δημιουργήσει ένα “παράθυρο” που διέρχεται μόνο μια επιλεγμένη μεσαία περιοχή συχνοτήτων. Τα φίλτρα ζώνης διέλευσης ορίζονται από την κεντρική τους συχνότητα, το εύρος ζώνης και τη σειρά/κλίση των φίλτρων.
Στην ανάλυση κραδασμών, τα φίλτρα διέλευσης ζώνης είναι απαραίτητα για ανάλυση φακέλου (απομόνωση συχνοτήτων πρόσκρουσης ρουλεμάν), εστιασμένη διάγνωση (εξέταση συγκεκριμένων περιοχών συχνοτήτων) και εξάλειψη ανεπιθύμητων κραδασμών εκτός της ζώνης συχνοτήτων ενδιαφέροντος για τη βελτίωση της αναλογίας σήματος προς θόρυβο και της σαφήνειας των μετρήσεων.
Παράμετροι φίλτρου
Κεντρική συχνότητα (f0)
- Μέση της ζώνης διέλευσης
- Συχνότητα μέγιστης απόκρισης φίλτρου
- Επιλέχθηκε με βάση το περιεχόμενο συχνότητας ενδιαφέροντος
- Συνήθως επιλέγεται για να ταιριάζει με τη συχνότητα συντονισμού ή σφάλματος
Εύρος ζώνης (ασπρόμαυρο)
- Ορισμός: Εύρος συχνοτήτων μεταξύ σημείων -3 dB (f_high – f_low)
- Στενή Ζώνη: Ασπρόμαυρο < 10% κεντρικής συχνότητας (υψηλά επιλεκτική)
- Ευρεία ζώνη: BW > 50% κεντρικής συχνότητας (λιγότερο επιλεκτική)
- Παράγοντας Q: Q = f0 / BW (υψηλότερο Q = στενότερο, πιο επιλεκτικό)
Χαρακτηριστικά φίλτρου
- Κάτω όριο (f_low): Συχνότητα όπου η χαμηλότερη κλίση φτάνει τα -3 dB
- Ανώτερο όριο (f_high): Συχνότητα όπου η ανώτερη κλίση φτάνει τα -3 dB
- Συντελεστής σχήματος: Λόγος ζώνης διακοπής προς πλάτος ζώνης διέλευσης (μέτρο επιλεκτικότητας)
Εφαρμογές στην Ανάλυση Δονήσεων
1. Ανάλυση Φακέλου (Κύρια Εφαρμογή)
Κρίσιμο πρώτο βήμα στην ανίχνευση ελαττωμάτων ρουλεμάν:
- Επιλογή ζώνης: 500 Hz – 10 kHz ή 1 kHz – 20 kHz τυπικά
- Σκοπός: Απομόνωση συντονισμών ρουλεμάν υψηλής συχνότητας που διεγείρονται από κρούσεις
- Διαδικασία: BPF → ανίχνευση φακέλου → FFT του φακέλου
- Αποτέλεσμα: Βελτιωμένο συχνότητες σφάλματος ρουλεμάν σαφώς ορατό
2. Ανάλυση Ζωνών Συντονισμού
- Φιλτράρισμα γύρω από τη συχνότητα συντονισμού δομής ή ρουλεμάν
- Απομόνωση ενέργειας σε συντονισμό από άλλες συχνότητες
- Αξιολόγηση διέγερσης και απόκρισης σε συγκεκριμένη λειτουργία
- Χρήσιμο για την αντιμετώπιση προβλημάτων συντονισμού
3. Απομόνωση Εύρους Συχνοτήτων
- Εστίαση σε συγκεκριμένο εύρος διαγνωστικών συχνοτήτων
- Παράδειγμα: 10-100 Hz για ανάλυση χαμηλής συχνότητας
- Αφαιρεί την απόκλιση χαμηλών συχνοτήτων και τον θόρυβο υψηλής συχνότητας
- Βελτιώνει την ευκρίνεια για τις συχνότητες που μας ενδιαφέρουν
4. Απομόνωση πλέγματος γραναζιών
- BPF με κέντρο τη συχνότητα εμπλοκής γραναζιών
- Περνάει τη συχνότητα πλέγματος και τις πλευρικές ζώνες
- Μπλοκάρει άλλα στάδια γραναζιών και συχνότητες ρουλεμάν
- Επιτρέπει την εστιασμένη ανάλυση του εξοπλισμού
Σχεδιασμός φίλτρου διέλευσης ζώνης
Cascaded Low-Pass και High-Pass
Η πιο συνηθισμένη υλοποίηση:
- Το φίλτρο υψηλής διέλευσης μπλοκάρει συχνότητες κάτω από f_low
- Το φίλτρο χαμηλής διέλευσης μπλοκάρει συχνότητες πάνω από f_high
- Ο συνδυασμός σειρών δημιουργεί ζώνη διέλευσης
- Κάθε φίλτρο συμβάλλει στην πλήρη επιλεκτικότητα
Σχεδιασμός άμεσης διέλευσης ζώνης
- Βελτιστοποιημένο ως μονό φίλτρο αντί για καταρράκτη
- Πιο πολύπλοκο αλλά μπορεί να επιτύχει καλύτερα χαρακτηριστικά
- Χρησιμοποιείται σε εξειδικευμένες εφαρμογές
Πρακτικές Σκέψεις
Συμβιβασμοί Επιλογής Εύρους Ζώνης
Περιορισμένο εύρος ζώνης
- Φόντα: Καλύτερη επιλεκτικότητα, ισχυρότερη απόρριψη γειτονικών συχνοτήτων
- Μειονεκτήματα: Μπορεί να μην υπάρχουν διακυμάνσεις συχνότητας, απαιτείται ακριβής συντονισμός
- Χρήση: Όταν η ακριβής συχνότητα είναι γνωστή και σταθερή
Ευρύ εύρος ζώνης
- Φόντα: Καταγράφει τις διακυμάνσεις συχνότητας, λιγότερο κρίσιμο συντονισμό
- Μειονεκτήματα: Λιγότερη απόρριψη κοντινών ανεπιθύμητων συχνοτήτων
- Χρήση: Όταν η συχνότητα ποικίλλει ή το εύρος συχνοτήτων που απαιτείται
Για ανάλυση φακέλων
- Τυπικές ζώνες: 500-2000 Hz, 1000-5000 Hz, 5000-20000 Hz
- Επιλογή: Επιλέξτε ζώνη με καλή διέγερση συντονισμού ρουλεμάν
- Επαληθεύω: Ελέγξτε το ακατέργαστο φάσμα επιτάχυνσης για να προσδιορίσετε τον συντονισμό
- Βελτιστοποιώ: Προσαρμόστε για μεγιστοποίηση του σήματος ελαττώματος ρουλεμάν
Εφέ φίλτρου σε σήματα
Εφέ κυματομορφής χρόνου
- Η φιλτραρισμένη κυματομορφή εμφανίζει μόνο συχνότητες στη ζώνη διέλευσης
- Εμφανίζεται ως διαμορφωμένος φορέας (αν είναι στενής ζώνης)
- Αφαιρεί τις διακυμάνσεις χαμηλών συχνοτήτων και τον θόρυβο υψηλών συχνοτήτων
- Μπορεί να απλοποιήσει την ερμηνεία κυματομορφής
Εφέ Φάσματος
- Διατηρούνται τα πλάτη ζώνης διέλευσης
- Μειωμένα πλάτη ζώνης διακοπής (τυπικά 40-80 dB)
- Καθαρότερο φάσμα με επίκεντρο τη ζώνη ενδιαφέροντος
- Μειωμένο επίπεδο θορύβου εάν ο θόρυβος είναι εκτός της ζώνης διέλευσης
Ψηφιακά έναντι αναλογικών φίλτρων ζώνης διέλευσης
Αναλογικά φίλτρα
- Υλοποίηση υλικού στη διαδρομή σήματος
- Λειτουργία σε πραγματικό χρόνο
- Σταθερά χαρακτηριστικά μόλις σχεδιαστούν
- Χρησιμοποιείται σε εξομάλυνση και επεξεργασία σήματος
Ψηφιακά φίλτρα
- Επεξεργασία λογισμικού μετά την ψηφιοποίηση
- Ρυθμιζόμενες παράμετροι
- Μπορεί να εφαρμοστεί/αφαιρεθεί μετά τη συλλογή
- Οι σύγχρονοι αναλυτές προσφέρουν εκτεταμένες επιλογές ψηφιακής BPF
Κοινές εφαρμογές ανά εύρος συχνοτήτων
Ζωνοπερατότητα χαμηλής συχνότητας (10-200 Hz)
- Ανάλυση ανισορροπίας και κακής ευθυγράμμισης
- Παρακολούθηση μηχανημάτων χαμηλής ταχύτητας
- Θεμέλια και δομικοί κραδασμοί
Ζώνη διέλευσης μεσαίων συχνοτήτων (200-2000 Hz)
- Συχνότητες πλέγματος γραναζιών
- Συχνότητες διέλευσης πτερυγίων/ανεμοπτέρων
- Χαμηλότερες συχνότητες σφαλμάτων ρουλεμάν
Ζωνοπερατότητα Υψηλής Συχνότητας (2-40 kHz)
- Ανάλυση περιβλήματος ελαττωμάτων ρουλεμάν
- Κρούσεις υψηλής συχνότητας
- Υπερηχητικές συχνότητες
- Διέγερση συντονισμού ρουλεμάν
Τα φίλτρα ζώνης διέλευσης είναι ευέλικτα εργαλεία επεξεργασίας σήματος που επιτρέπουν την εστιασμένη ανάλυση συγκεκριμένων περιοχών συχνοτήτων, απορρίπτοντας παράλληλα ανεπιθύμητα στοιχεία χαμηλής και υψηλής συχνότητας. Η εξειδίκευση στην επιλογή και εφαρμογή φίλτρων ζώνης διέλευσης —ιδιαίτερα για την ανάλυση περιβλήματος και την απομόνωση εύρους συχνοτήτων— είναι απαραίτητη για την προηγμένη διάγνωση κραδασμών και την αποτελεσματική εξαγωγή διαγνωστικών πληροφοριών από σύνθετες υπογραφές κραδασμών.
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 