درک فیلترهای میان‌گذر

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

کیت کامل تشخیص ارتعاش و بالانس از Vibromera، شامل چهار سنسور ارتعاش با کابل، یک ماژول رابط سیگنال، تاکومتر لیزری با پایه مغناطیسی، ترازوی دیجیتال، کابل USB و یک کیف حمل. این سیستم برای بالانس روتور میدانی و نظارت بر وضعیت تجهیزات صنعتی طراحی شده است.

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

تعریف: فیلتر میان‌گذر چیست؟

فیلتر میان‌گذر (BPF) یک عنصر پردازش سیگنال با فرکانس انتخابی است که امکان ... لرزش اجزایی که در یک باند فرکانسی مشخص قرار دارند را عبور می‌دهد در حالی که اجزای زیر و بالای آن باند را تضعیف می‌کند. این فیلتر ویژگی‌های یک فیلتر بالاگذر (مسدود کردن فرکانس‌های پایین) و یک فیلتر پایین‌گذر (مسدود کردن فرکانس‌های بالا) را ترکیب می‌کند تا یک "پنجره" ایجاد کند که فقط یک محدوده فرکانس میانی انتخاب شده را عبور می‌دهد. فیلترهای میان‌گذر با فرکانس مرکزی، پهنای باند و ترتیب/شیب فیلتر تعریف می‌شوند.

در تحلیل ارتعاشات، فیلترهای میان‌گذر برای موارد زیر ضروری هستند: تحلیل پوششی (ایزوله کردن فرکانس‌های ضربه یاتاقان)، تشخیص متمرکز (بررسی محدوده‌های فرکانسی خاص) و حذف ارتعاشات ناخواسته خارج از باند فرکانسی مورد نظر برای بهبود نسبت سیگنال به نویز و وضوح اندازه‌گیری.

پارامترهای فیلتر

فرکانس مرکزی (f0)

وسط باند عبور
فرکانس حداکثر پاسخ فیلتر
بر اساس محتوای فرکانسی مورد نظر انتخاب شده است
معمولاً برای مطابقت با رزونانس یا فرکانس خطا انتخاب می‌شود

پهنای باند (BW)

تعریف: محدوده فرکانس بین نقاط -۳ دسی‌بل (f_high – f_low)
باند باریک: بی دبلیو فرکانس مرکزی < 10% (بسیار گزینشی)
باند پهن: فرکانس مرکزی BW > 50% (گزینش‌پذیری کمتر)
فاکتور کیو: Q = f0 / BW (Q بالاتر = محدودتر، گزینشی‌تر)

مشخصات فیلتر

حد پایین (f_low): فرکانسی که شیب پایین به -3 دسی‌بل می‌رسد
حد بالای برش (f_high): فرکانسی که شیب بالایی به -3 دسی‌بل می‌رسد
ضریب شکل: نسبت پهنای باند قطع به پهنای باند عبور (معیار گزینش‌پذیری)

کاربردها در تحلیل ارتعاشات

۱. تحلیل پوششی (کاربرد اصلی)

اولین گام حیاتی در تشخیص عیب یاتاقان:

انتخاب گروه موسیقی: ۵۰۰ هرتز – ۱۰ کیلوهرتز یا ۱ کیلوهرتز – ۲۰ کیلوهرتز (معمولاً)
هدف: رزونانس‌های یاتاقان فرکانس بالا را که توسط ضربه‌ها تحریک می‌شوند، ایزوله کنید.
روند: BPF → تشخیص پوشش → فورفورتو از پاکت
نتیجه: پیشرفته فرکانس‌های خطای یاتاقان به وضوح قابل مشاهده است

۲. تحلیل باند رزونانس

فیلتر در اطراف فرکانس رزونانس سازه یا یاتاقان
انرژی در رزونانس را از فرکانس‌های دیگر جدا کنید
ارزیابی تحریک و پاسخ در حالت خاص
برای عیب‌یابی رزونانس مفید است

۳. ایزولاسیون محدوده فرکانسی

تمرکز بر محدوده فرکانس تشخیصی خاص
مثال: ۱۰-۱۰۰ هرتز برای تحلیل فرکانس پایین
حذف نویز فرکانس پایین و نویز فرکانس بالا
وضوح فرکانس‌های مورد نظر را بهبود می‌بخشد

۴. ایزولاسیون توری چرخ‌دنده

BPF متمرکز بر فرکانس مش دنده
فرکانس مش و باندهای جانبی را عبور می‌دهد
سایر مراحل دنده و فرکانس‌های یاتاقان را مسدود می‌کند
تجزیه و تحلیل متمرکز دنده را فعال می‌کند

طراحی فیلتر میان‌گذر

پایین‌گذر و بالاگذر آبشاری

رایج‌ترین پیاده‌سازی:

فیلتر بالاگذر فرکانس‌های پایین‌تر از f_low را مسدود می‌کند
فیلتر پایین‌گذر فرکانس‌های بالاتر از f_high را مسدود می‌کند
ترکیب سری، باند-گذر ایجاد می‌کند.
هر فیلتر به گزینش‌پذیری کامل کمک می‌کند.

طراحی میان‌گذر مستقیم

به جای آبشاری، به صورت تک فیلتر بهینه شده است
پیچیده‌تر است اما می‌تواند به ویژگی‌های بهتری دست یابد
مورد استفاده در کاربردهای تخصصی

ملاحظات عملی

بده‌بستان‌های انتخاب پهنای باند

پهنای باند کم

مزایا: گزینش‌پذیری بهتر، رد قوی‌تر فرکانس‌های مجاور
معایب: ممکن است تغییرات فرکانس را از دست بدهد، نیاز به تنظیم دقیق دارد
استفاده: وقتی فرکانس دقیق مشخص و پایدار باشد

پهنای باند وسیع

مزایا: تغییرات فرکانس را ثبت می‌کند، تنظیم را آسان‌تر می‌کند
معایب: کاهش حذف فرکانس‌های ناخواسته‌ی مجاور
استفاده: وقتی فرکانس تغییر می‌کند یا محدوده فرکانسی مورد نیاز است

برای تحلیل پوششی

باندهای معمولی: 500-2000 هرتز، 1000-5000 هرتز، 5000-20000 هرتز
انتخاب: باندی با تحریک رزونانسی خوب برای یاتاقان انتخاب کنید
تأیید کنید: بررسی طیف شتاب خام برای شناسایی رزونانس
بهینه سازی: تنظیم کنید تا سیگنال نقص یاتاقان به حداکثر برسد

اثرات فیلتر بر سیگنال‌ها

اثرات شکل موج زمانی

شکل موج فیلتر شده فقط فرکانس‌های موجود در باند عبور را نشان می‌دهد
به صورت حامل مدوله شده (اگر باند باریک باشد) ظاهر می‌شود
حذف تغییرات فرکانس پایین و نویز فرکانس بالا
می‌تواند تفسیر شکل موج را ساده کند

اثرات طیف

دامنه‌های باند عبور حفظ شده‌اند
دامنه‌های باند توقف کاهش یافته است (معمولاً ۴۰-۸۰ دسی‌بل)
طیف پاک‌تر با تمرکز بر باند مورد نظر
اگر نویز خارج از باند عبور باشد، سطح نویز کاهش می‌یابد

فیلترهای میان‌گذر دیجیتال در مقابل آنالوگ

فیلترهای آنالوگ

پیاده‌سازی سخت‌افزاری در مسیر سیگنال
عملیات در زمان واقعی
ویژگی‌های ثابت پس از طراحی
در ضد لغزش و آماده‌سازی سیگنال استفاده می‌شود

فیلترهای دیجیتال

پردازش نرم‌افزار پس از دیجیتالی شدن
پارامترهای قابل تنظیم
قابل اعمال/حذف پس از جمع‌آوری
آنالایزرهای مدرن گزینه‌های گسترده BPF دیجیتال ارائه می‌دهند

کاربردهای رایج بر اساس محدوده فرکانس

باند عبور فرکانس پایین (10-200 هرتز)

تحلیل عدم تعادل و ناهمراستایی
نظارت بر ماشین آلات کم سرعت
ارتعاش فونداسیون و سازه

میان‌گذر فرکانس میانی (200-2000 هرتز)

فرکانس‌های مش دنده
فرکانس‌های عبور تیغه/پره
فرکانس‌های خطای پایین‌تر یاتاقان

باند عبور فرکانس بالا (2-40 کیلوهرتز)

تحلیل پوشش عیوب یاتاقان
تأثیرات فرکانس بالا
فرکانس‌های اولتراسونیک
تحریک رزونانس یاتاقان

فیلترهای میان‌گذر ابزارهای پردازش سیگنال همه‌کاره‌ای هستند که امکان تجزیه و تحلیل متمرکز محدوده‌های فرکانسی خاص را فراهم می‌کنند و در عین حال اجزای ناخواسته فرکانس پایین و بالا را حذف می‌کنند. تسلط بر انتخاب و کاربرد فیلتر میان‌گذر - به ویژه برای تجزیه و تحلیل پوشش و جداسازی محدوده فرکانسی - برای تشخیص ارتعاش پیشرفته و استخراج موثر اطلاعات تشخیصی از امضاهای ارتعاشی پیچیده ضروری است.

← بازگشت به فهرست اصلی

فیلتر میان‌گذر چیست؟ انتخاب باند فرکانسی

منتشر شده توسط admin در اکتبر 31, 2025 اکتبر 31, 2025