Κατανόηση του φιλτραρίσματος σήματος

1. Ορισμός: Τι είναι το φιλτράρισμα σήματος;

Φιλτράρισμα σήματος είναι μια κρίσιμη τεχνική επεξεργασίας σήματος που χρησιμοποιείται ανάλυση κραδασμών για την αφαίρεση ανεπιθύμητων συνιστωσών συχνότητας από ένα σήμα ή για την απομόνωση συγκεκριμένων συχνοτήτων ενδιαφέροντος. Ένα φίλτρο είναι ουσιαστικά ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ή ένας αλγόριθμος λογισμικού που επιτρέπει σε ορισμένες συχνότητες να «διέρχονται» ενώ μπλοκάρει ή εξασθενεί άλλες.

Το φιλτράρισμα χρησιμοποιείται εκτενώς στα ψηφιακά αναλυτές κραδασμών για να διασφαλιστεί ότι τα δεδομένα που αναλύονται είναι σαφή, ακριβή και σχετικά με την τρέχουσα διαγνωστική εργασία.

2. Κοινοί τύποι φίλτρων στην ανάλυση κραδασμών

Υπάρχουν τέσσερις βασικοί τύποι φίλτρων που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία σήματος:

1. Φίλτρο χαμηλής διέλευσης: Επιτρέπει τη διέλευση χαμηλών συχνοτήτων, αλλά μπλοκάρει τις υψηλές συχνότητες. Η συχνότητα στην οποία το σήμα αρχίζει να εξασθενεί ονομάζεται «συχνότητα αποκοπής».
2. Φίλτρο υψηλής διέλευσης: Το αντίθετο ενός φίλτρου χαμηλής διέλευσης. Επιτρέπει τη διέλευση των υψηλών συχνοτήτων αλλά μπλοκάρει τις χαμηλές συχνότητες.
3. Φίλτρο διέλευσης ζώνης: Επιτρέπει τη διέλευση μιας συγκεκριμένης ζώνης ή εύρους συχνοτήτων, ενώ παράλληλα μπλοκάρει τόσο τις χαμηλότερες όσο και τις υψηλότερες συχνότητες.
4. Φίλτρο διακοπής ζώνης (ή εγκοπής): Το αντίθετο ενός φίλτρου διέλευσης ζώνης. Αποκλείει μια συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων ενώ επιτρέπει σε όλες τις άλλες να περάσουν.

3. Βασικές εφαρμογές του φιλτραρίσματος

Τα φίλτρα χρησιμοποιούνται με διάφορους κρίσιμους τρόπους σε έναν αναλυτή κραδασμών:

α) Φίλτρα εξάλειψης ψευδωνυμίας

Αυτή είναι αναμφισβήτητα η πιο σημαντική εφαρμογή του φιλτραρίσματος. φίλτρο εξομάλυνσης είναι ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης απότομων συχνοτήτων που εφαρμόζεται στο αναλογικό σήμα *πριν* ψηφιοποιηθεί. Σκοπός του είναι να αφαιρέσει όλο το περιεχόμενο συχνότητας που είναι υψηλότερο από τη μέγιστη συχνότητα (Fmax) που έχει επιλέξει ο χρήστης για τη μέτρησή του.

Αυτό είναι απαραίτητο για την πρόληψη ψευδώνυμο, ένα σοβαρό σφάλμα επεξεργασίας ψηφιακού σήματος όπου οι υψηλές συχνότητες «διπλώνονται» και μεταμφιέζονται σε χαμηλές συχνότητες, οδηγώντας σε μια εντελώς λανθασμένη φάσμαΤο φίλτρο εξομάλυνσης είναι ένα κρίσιμο στοιχείο που διασφαλίζει την ακεραιότητα όλων των ψηφιακών δεδομένων δόνησης.

β) Ολοκλήρωση και Διαφοροποίηση

Η δόνηση μετριέται ως επιτάχυνση, ταχύτητα, ή εκτόπισμαΕνώ ένα επιταχυνσιόμετρο είναι ο πιο συνηθισμένος αισθητήρας, ένας αναλυτής συχνά θέλει να δει τα δεδομένα με όρους ταχύτητας. Για να το κάνει αυτό, ο αναλυτής πρέπει να ενσωματώσει το σήμα επιτάχυνσης. Αυτή η διαδικασία ολοκλήρωσης μπορεί να ενισχύσει σημαντικά τον θόρυβο πολύ χαμηλής συχνότητας (μερικές φορές ονομάζεται φαινόμενο «πλαγιάς σκι»). Χρησιμοποιείται ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης για την αφαίρεση αυτού του θορύβου πριν από την ολοκλήρωση, ώστε να παραχθεί ένα καθαρό, χρησιμοποιήσιμο φάσμα ταχύτητας ή μετατόπισης.

ντο) Ανάλυση Φακέλου (Αποδιαμόρφωση)

Ανάλυση φακέλου, η κύρια τεχνική για την ανίχνευση ελαττώματα ρουλεμάν, βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στο φιλτράρισμα. Η διαδικασία περιλαμβάνει:

1. Χρησιμοποιώντας ένα φίλτρο ζώνης διέλευσης για την απομόνωση μιας ζώνης υψηλής συχνότητας όπου υπάρχουν τα σήματα πρόσκρουσης του ρουλεμάν.
2. Επεξεργασία αυτού του φιλτραρισμένου σήματος για την εξαγωγή του ρυθμού επανάληψης (του «περιβλήματος») των κρούσεων.
3. Ανάλυση του φάσματος αυτού του σήματος περιβάλλουσας για τον εντοπισμό των συχνοτήτων σφάλματος των ρουλεμάν.

Το φίλτρο ζώνης διέλευσης είναι κρίσιμο για την αφαίρεση των σημάτων υψηλής ενέργειας, χαμηλής συχνότητας (όπως η ανισορροπία) που διαφορετικά θα κατέκλυζαν τα σήματα ελαττωμάτων ρουλεμάν χαμηλής ενέργειας.

δ) Διαγνωστικό φιλτράρισμα

Οι αναλυτές μπορούν επίσης να εφαρμόσουν ψηφιακά φίλτρα στα δεδομένα μετά τη συλλογή τους για να βοηθήσουν στη διάγνωση. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα φίλτρο ζώνης διέλευσης για να απομονώσουν τη δόνηση γύρω από μια συγκεκριμένη συχνότητα πλέγματος γραναζιών, ώστε να έχουν μια πιο καθαρή εικόνα της πλευρικές ζώνες.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο