Comprensión del filtrado de señales

1. Definición: ¿Qué es el filtrado de señales?

Filtrado de señales es una técnica crucial de procesamiento de señales utilizada en análisis de vibraciones Para eliminar componentes de frecuencia no deseados de una señal o aislar frecuencias específicas de interés. Un filtro es esencialmente un circuito electrónico o un algoritmo de software que permite el paso de ciertas frecuencias mientras bloquea o atenúa otras.

El filtrado se utiliza ampliamente en el ámbito digital. analizadores de vibraciones para garantizar que los datos que se analizan sean limpios, precisos y relevantes para la tarea de diagnóstico en cuestión.

2. Tipos comunes de filtros en el análisis de vibraciones

Hay cuatro tipos básicos de filtros utilizados en el procesamiento de señales:

1. Filtro de paso bajo: Permite el paso de las frecuencias bajas, pero bloquea las altas. La frecuencia a la que la señal comienza a atenuarse se denomina «frecuencia de corte».
2. Filtro de paso alto: Lo opuesto a un filtro paso bajo. Permite el paso de las frecuencias altas, pero bloquea las bajas.
3. Filtro de paso de banda: Permite el paso de una banda o rango específico de frecuencias mientras bloquea tanto las frecuencias más bajas como las más altas.
4. Filtro de banda supresora (o de muesca): Lo opuesto a un filtro pasa banda. Bloquea una banda específica de frecuencias y permite el paso de todas las demás.

3. Aplicaciones clave del filtrado

Los filtros se utilizan de varias maneras críticas dentro de un analizador de vibraciones:

a) Filtros anti-aliasing

Esta es posiblemente la aplicación más importante del filtrado. filtro anti-aliasing Es un filtro paso bajo pronunciado que se aplica a la señal analógica *antes* de digitalizarla. Su propósito es eliminar cualquier contenido de frecuencia superior a la frecuencia máxima (Fmax) seleccionada por el usuario para su medición.

Esto es esencial para prevenir alias, un grave error de procesamiento de señales digitales donde las frecuencias altas se "pliegan" y se disfrazan de frecuencias bajas, lo que da lugar a una señal completamente incorrecta. espectroEl filtro anti-aliasing es un componente crítico que garantiza la integridad de todos los datos de vibración digital.

b) Integración y diferenciación

La vibración se mide como aceleración, velocidad, o desplazamiento. Mientras que un acelerómetro Es el sensor más común; un analista suele querer visualizar los datos en términos de velocidad. Para ello, el analizador debe integrar la señal de aceleración. Este proceso de integración puede amplificar considerablemente el ruido de muy baja frecuencia (a veces llamado efecto "pista de esquí"). Se utiliza un filtro paso alto para eliminar este ruido antes de la integración y producir un espectro de velocidad o desplazamiento limpio y utilizable.

do) Análisis de envolvente (Desmodulación)

Análisis de envolvente, la técnica principal para detectar defectos de los cojinetesSe basa en gran medida en el filtrado. El proceso implica:

1. Usando un filtro de paso de banda para aislar una banda de alta frecuencia donde están presentes las señales de impacto del rodamiento.
2. Procesando esta señal filtrada para extraer la tasa de repetición (la “envolvente”) de los impactos.
3. Analizando el espectro de esta señal envolvente para identificar las frecuencias de falla del cojinete.

El filtro de paso de banda es crucial para eliminar las señales de alta energía y baja frecuencia (como el desequilibrio) que de otro modo inundarían las señales de defecto de cojinete de baja energía.

d) Filtrado de diagnóstico

Los analistas también pueden aplicar filtros digitales a los datos una vez recopilados para facilitar el diagnóstico. Por ejemplo, podrían usar un filtro de paso de banda para aislar la vibración alrededor de una frecuencia específica de engranaje y obtener una visión más clara de... bandas laterales.

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