¿Qué es un filtro de paso alto? Herramienta de selección de frecuencia • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, desbrozadoras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores. ¿Qué es un filtro de paso alto? Herramienta de selección de frecuencia • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, desbrozadoras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores.

¿Qué es un filtro de paso alto? Herramienta de selección de frecuencia

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Comprensión de los filtros de paso alto

Definición: ¿Qué es un filtro de paso alto?

Filtro de paso alto (HPF) es un elemento de procesamiento de señales selectivo en frecuencia que permite vibración Se permite el paso de los componentes con una frecuencia de corte superior a una determinada, mientras que se atenúan (reducen) los componentes con una frecuencia de corte inferior a dicha frecuencia. análisis de vibraciones, Los filtros de paso alto se utilizan para eliminar las vibraciones de baja frecuencia (de desequilibrar, desalineación) y centrarse en el contenido de alta frecuencia (desde defectos de los cojinetes, engranaje, frecuencias eléctricas), o para eliminar los efectos de resonancia del montaje del sensor y las compensaciones de CC.

Los filtros de paso alto son componentes fundamentales en análisis de envolvente, sistemas anti-aliasing y acondicionamiento de señal, que permiten extraer información de diagnóstico de rangos de frecuencia específicos al tiempo que se rechazan los componentes de baja frecuencia no deseados que podrían enmascarar o saturar las señales de interés.

Características del filtro

Frecuencia de corte (fc)

  • Definición: Frecuencia en la que la respuesta del filtro cae a -3 dB (70,7% de amplitud de banda de paso)
  • Abajo fc: Frecuencias progresivamente atenuadas
  • Arriba fc: Las frecuencias pasan con una atenuación mínima.
  • Selección: Elija fc en función de la aplicación y la frecuencia del contenido de interés.

Pendiente del filtro (tasa de atenuación)

  • Tasa de atenuación por debajo de la frecuencia de corte
  • Expresado en dB por octava o dB por década
  • Primer pedido: 6 dB/octava (20 dB/década) – pendiente suave
  • 2do Orden: 12 dB/octava (40 dB/década) – pendiente moderada
  • 4.º orden: 24 dB/octava (80 dB/década) – pendiente pronunciada
  • Orden superior: Transición más nítida, mejor rechazo, pero más complejo.

Tipos de filtros

  • Butterworth: Respuesta de banda de paso máximamente plana
  • Chebyshev: Corte más preciso, pero con ondulación en la banda de paso.
  • Bessel: Mejores características en el dominio del tiempo (distorsión de fase mínima)
  • Elíptico: Transición muy pronunciada, pero con ondulación tanto en la banda de paso como en la de rechazo.

Aplicaciones en el análisis de vibraciones

1. Detección de defectos en rodamientos

Aplicación más común:

  • Cierre: Normalmente entre 500 y 2000 Hz
  • Objetivo: Eliminar vibraciones de desequilibrio y desalineación de baja frecuencia
  • Resultado: Centrarse en las señales de impacto de los rodamientos de alta frecuencia
  • Usar: Primera etapa en el procesamiento del análisis de envolvente

2. Integración para velocidad/desplazamiento

  • Al integrar la aceleración para obtener la velocidad o el desplazamiento
  • El filtro paso alto (HPF) de 2 a 10 Hz elimina la componente continua y las frecuencias muy bajas.
  • Evita errores de integración y deriva.
  • Esencial para una integración precisa de baja frecuencia

3. Eliminación de la resonancia de montaje del sensor

  • Resonancia de montaje del acelerómetro (normalmente de 3 a 10 kHz para montaje magnético)
  • El filtro paso alto (HPF) elimina este artefacto de resonancia.
  • Garantiza que las mediciones representen la vibración de la máquina, no los efectos del sensor.

4. Eliminación de la compensación de CC

  • El filtro paso alto con una frecuencia de corte muy baja (0,5-2 Hz) elimina la componente continua.
  • Necesario para un correcto procesamiento de la señal
  • Evita errores de FFT y la deriva de integración

Implementación práctica

Filtros analógicos frente a filtros digitales

Filtros analógicos de paso alto

  • Circuitos de hardware en el acondicionamiento de señales
  • Operación en tiempo real
  • Antialiasing y acondicionamiento del sensor
  • Características fijas una vez diseñadas

Filtros digitales de paso alto

  • Postprocesamiento basado en software
  • Orden de corte y filtro ajustable
  • Puede aplicarse/eliminarse después de la recopilación de datos.
  • Los analizadores modernos ofrecen múltiples opciones de filtrado.

Selección de la frecuencia de corte

Para el análisis de rodamientos

  • Ajuste fc por debajo de la frecuencia de fallo de rodamiento más baja
  • Típico: frecuencia de corte de 500-1000 Hz
  • Elimina 1×, 2×, engranaje, etc.
  • Pasa por zonas con frecuencias de fallo (normalmente de 50 a 500 Hz) y su modulación de alta frecuencia.

Para la integración

  • Ajuste fc a 2-5 veces la frecuencia de interés más baja.
  • Demasiado bajo: permite la deriva
  • Demasiado alto: atenúa los componentes válidos de baja frecuencia.
  • Típico: 2-10 Hz para integración general

Efectos en las mediciones

Efectos de amplitud

  • Las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte reducen su amplitud.
  • Las frecuencias muy bajas prácticamente desaparecen
  • Las frecuencias muy por encima del umbral no se ven afectadas.
  • La región de transición muestra una reducción gradual

Efectos de fase

  • Los filtros introducen fase cambio
  • Frecuencia dependiente del desplazamiento de fase
  • Puede afectar la forma de onda en el dominio del tiempo.
  • Los filtros Bessel minimizan la distorsión de fase.

Efectos de forma de onda

  • Elimina las variaciones de línea base de baja frecuencia
  • Centra la forma de onda alrededor de cero
  • Puede cambiar el carácter aparente de la forma de onda.
  • Es importante comprender el filtrado al interpretar formas de onda.

Combinado con otros filtros

Filtro paso alto + filtro paso bajo = filtro paso banda

  • El filtro de paso alto (HPF) bloquea las bajas frecuencias.
  • El filtro de paso bajo (LPF) bloquea las altas frecuencias.
  • La combinación solo pasa la banda media
  • Crea un filtro de paso de banda para un rango de frecuencia específico.

Filtro paso alto en procesamiento multietapa

  • Antialiasing (filtro de paso bajo) antes de la digitalización
  • Filtro de paso alto para eliminación de CC
  • Análisis de banda de paso para análisis de envolvente
  • Filtrado secuencial para el acondicionamiento de señales complejas

Los filtros de paso alto son herramientas esenciales de procesamiento de señales en el análisis de vibraciones, ya que permiten aislar la información diagnóstica de alta frecuencia eliminando los componentes dominantes de baja frecuencia. Comprender las características de los filtros de paso alto —frecuencia de corte, orden del filtro y efectos en la amplitud y la fase— es fundamental para su correcta aplicación en el análisis de rodamientos, la integración de señales y cualquier análisis que requiera mediciones selectivas en frecuencia.

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