Ribapääsfiltrite mõistmine
Definitsioon: Mis on ribapääsfilter?
Ribapääsfilter (BPF) on sagedusselektiivne signaalitöötluselement, mis võimaldab vibratsioon sagedusribas olevaid komponente, mis läbivad samal ajal nii sellest ribast allpool kui ka üleval pool asuvaid komponente. See ühendab kõrgpääsfiltri (blokeerib madalaid sagedusi) ja madalpääsfiltri (blokeerib kõrgeid sagedusi) omadused, et luua “aken”, mis laseb läbi ainult valitud keskmise sagedusvahemiku. Ribapääsfiltrid on defineeritud nende kesksageduse, ribalaiuse ja filtri astme/järsuse järgi.
Vibratsioonianalüüsis on ribapääsfiltrid olulised ümbriku analüüs (laagri lööksageduste isoleerimine), fokuseeritud diagnostika (teatud sagedusvahemike uurimine) ja soovimatu vibratsiooni kõrvaldamine väljaspool huvipakkuvat sagedusriba, et parandada signaali-müra suhet ning mõõtmiste selgust.
Filtri parameetrid
Kesksagedus (f0)
- Läbilaskvusriba keskel
- Maksimaalse filtri reageerimissagedus
- Valitud huvipakkuva sagedussisu põhjal
- Tavaliselt valitakse resonantsi või rikke sageduse sobitamiseks
Ribalaius (mustaval laius)
- Definitsioon: Sagedusvahemik -3 dB punktide vahel (f_high – f_low)
- Kitsas riba: Mustvalge < 10% kesksagedusest (väga selektiivne)
- Lairiba: Kesksageduse BW > 50% (vähem selektiivne)
- Q-tegur: Q = f0 / BW (kõrgem Q = kitsam, selektiivsem)
Filtri omadused
- Alumine piirväärtus (f_low): Sagedus, mille alumine kalle ulatub -3 dB-ni
- Ülemine piirväärtus (f_high): Sagedus, mille ülemine kalle ulatub -3 dB-ni
- Kuju tegur: Stoppriba ja läbilaskvusriba laiuse suhe (selektiivsuse mõõt)
Rakendused vibratsioonianalüüsis
1. Ümbriku analüüs (põhirakendus)
Laagri defektide tuvastamise esimene ja kõige olulisem samm:
- Bändi valik: 500 Hz – 10 kHz või tüüpiliselt 1 kHz – 20 kHz
- Eesmärk: Isoleerige löökide poolt ergastatud kõrgsageduslikke laagriresonante
- Protsess: BPF → ümbriku tuvastamine → FFT ümbrikust
- Tulemus: Täiustatud laagri rikete sagedused selgelt nähtav
2. Resonantsriba analüüs
- Filtreeri struktuurilise või laagri resonantsi sageduse ümber
- Isoleerige resonantsienergiat teistest sagedustest
- Hinnake ergastust ja vastust konkreetses režiimis
- Kasulik resonantsi tõrkeotsinguks
3. Sagedusvahemiku isolatsioon
- Keskenduge konkreetsele diagnostilisele sagedusvahemikule
- Näide: 10–100 Hz madalsagedusliku analüüsi jaoks
- Eemaldab madalsagedusliku triivi ja kõrgsagedusliku müra
- Parandab huvipakkuvate sageduste selgust
4. Hammasratta võrgu isolatsioon
- Hammasratta haardesagedusele tsentreeritud BPF
- Läbib võrgusageduse ja külgribad
- Blokeerib teisi käiguastmeid ja laagrite sagedusi
- Võimaldab keskendunud käigukasti analüüsi
Ribapääsfiltri disain
Kaskaadne madalpääs- ja kõrgpääs
Kõige levinum teostus:
- Kõrgpääsfilter blokeerib sagedused alla f_low
- Madalpääsfilter blokeerib sagedused üle f_high
- Seeriakombinatsioon loob ribapääsvoolu
- Iga filter aitab kaasa täielikule selektiivsusele
Otsene ribapääs
- Optimeeritud ühe filtrina, mitte kaskaadina
- Keerulisem, aga paremate omadustega
- Kasutatakse spetsiaalsetes rakendustes
Praktilised kaalutlused
Ribalaiuse valiku kompromissid
Kitsas ribalaius
- Eelised: Parem selektiivsus, tugevam külgnevate sageduste tõrjutus
- Puudused: Võib sagedusvariatsioone vahele jätta, nõuab täpset häälestamist
- Kasutamine: Kui täpne sagedus on teada ja stabiilne
Lai ribalaius
- Eelised: Jäädvustab sagedusvariatsioone, vähem kriitilist häälestamist
- Puudused: Lähedalasuvate soovimatute sageduste vähem tõrjumist
- Kasutamine: Kui sagedus varieerub või on vaja sagedusvahemikku
Ümbriku analüüsi jaoks
- Tüüpilised ansamblid: 500-2000 Hz, 1000-5000 Hz, 5000-20000 Hz
- Valik: Valige hea laagriresonantsi ergutusega sagedusriba
- Kinnitage: Resonantsi tuvastamiseks kontrollige toorkiirendusspektrit
- Optimeerimine: Reguleerige laagri defekti signaali maksimeerimiseks
Filtriefektid signaalidele
Aja lainekuju efektid
- Filtreeritud lainekuju näitab ainult pääsuriba sagedusi
- Ilmub moduleeritud kandjana (kui on kitsas riba)
- Eemaldab madalsageduslikud kõikumised ja kõrgsagedusliku müra
- Võib lihtsustada lainekujude tõlgendamist
Spektriefektid
- Pääsriba amplituudid säilivad
- Stoppriba amplituudid vähendatud (tüüpiliselt 40–80 dB)
- Puhas spekter, mis keskendub huvipakkuvale ribale
- Müratase langeb, kui müra on väljaspool pääsuriba
Digitaalsed vs. analoogribapääsfiltrid
Analoogfiltrid
- Riistvara rakendamine signaaliteel
- Reaalajas toimimine
- Fikseeritud omadused pärast disainimist
- Kasutatakse anti-aliasingus ja signaali töötlemisel
Digitaalsed filtrid
- Tarkvara töötlemine pärast digiteerimist
- Reguleeritavad parameetrid
- Saab pärast kogumist peale kanda/eemaldada
- Kaasaegsed analüsaatorid pakuvad laia valikut digitaalseid BPF-e
Levinumad rakendused sagedusvahemiku järgi
Madala sagedusega ribapääs (10–200 Hz)
- Tasakaalustamatuse ja joondusvea analüüs
- Madala kiirusega masinate jälgimine
- Vundamendi ja konstruktsiooni vibratsioon
Kesksagedusriba läbilaskvus (200–2000 Hz)
- Hammasrataste ühendussagedused
- Labade/tiibade läbimissagedused
- Madalamad laagririkete sagedused
Kõrgsageduslik sagedusriba läbilaskvus (2–40 kHz)
- Laagri defektiümbrise analüüs
- Kõrgsageduslikud löögid
- Ultraheli sagedused
- Laagriresonantsi ergastamine
Ribapääsfiltrid on mitmekülgsed signaalitöötlustööriistad, mis võimaldavad teatud sagedusvahemike fokuseeritud analüüsi, jättes samal ajal kõrvale soovimatud madal- ja kõrgsageduskomponendid. Ribapääsfiltrite valiku ja rakendamise valdamine – eriti mähisjoone analüüsi ja sagedusvahemiku isoleerimise puhul – on oluline täiustatud vibratsioonidiagnostika ja keerukatest vibratsioonisignatuuridest diagnostilise teabe tõhusa eraldamise jaoks.
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 