درک فیلترهای بالاگذر
تعریف: فیلتر بالاگذر چیست؟
فیلتر بالاگذر (HPF) یک عنصر پردازش سیگنال با فرکانس انتخابی است که امکان ... لرزش اجزای بالاتر از یک فرکانس قطع مشخص را عبور می‌دهد در حالی که اجزای پایین‌تر از فرکانس قطع را تضعیف (کاهش) می‌دهد. در vibration analysis, فیلترهای بالاگذر برای حذف ارتعاشات فرکانس پایین (از عدم تعادل, ناهم‌ترازی) و تمرکز بر محتوای با فرکانس بالا (از عیوب بلبرینگ, ، شبکه دنده، فرکانس‌های الکتریکی)، یا برای از بین بردن اثرات رزونانس نصب سنسور و آفست‌های DC.
فیلترهای بالاگذر اجزای اساسی در تحلیل پوششی, سیستم‌های ضد لغزش و آماده‌سازی سیگنال، استخراج اطلاعات تشخیصی از محدوده‌های فرکانسی خاص را امکان‌پذیر می‌کنند و در عین حال اجزای فرکانس پایین ناخواسته را که ممکن است سیگنال‌های مورد نظر را بپوشانند یا تحت الشعاع قرار دهند، رد می‌کنند.
مشخصات فیلتر
فرکانس قطع (fc)
- تعریف: فرکانسی که در آن پاسخ فیلتر به -۳ دسی‌بل کاهش می‌یابد (۷۰.۷۱TP3T دامنه باند عبور)
- زیر FC: فرکانس‌ها به تدریج ضعیف می‌شوند
- بالای FC: فرکانس‌ها با حداقل تضعیف عبور می‌کنند
- انتخاب: انتخاب fc بر اساس کاربرد و محتوای فرکانسی مورد نظر
شیب فیلتر (نرخ لغزش)
- نرخ میرایی زیر فرکانس قطع
- بیان شده بر حسب دسی‌بل در هر اکتاو یا دسی‌بل در هر دهه
- سفارش اول: ۶ دسی‌بل بر اکتاو (۲۰ دسی‌بل بر دهک) - شیب ملایم
- سفارش دوم: ۱۲ دسی‌بل بر اکتاو (۴۰ دسی‌بل بر دهه) - شیب متوسط
- سفارش چهارم: ۲۴ دسی‌بل بر اکتاو (۸۰ دسی‌بل بر دهک) – شیب تند
- مرتبه بالاتر: انتقال واضح‌تر، رد بهتر، اما پیچیده‌تر
انواع فیلتر
- باترورث: پاسخ پهنای باند حداکثر مسطح
- چبیشف: قطع واضح‌تر اما با موج در باند عبور
- بسل: بهترین ویژگی‌های حوزه زمان (حداقل اعوجاج فاز)
- بیضوی: تیزترین گذار اما موج‌دار در هر دو باند عبور و توقف
کاربردها در تحلیل ارتعاشات
۱. تشخیص عیب یاتاقان
رایج‌ترین کاربرد:
- حد نصاب: معمولاً ۵۰۰ تا ۲۰۰۰ هرتز
- هدف: حذف عدم تعادل فرکانس پایین و ارتعاش ناهمراستایی
- نتیجه: تمرکز بر سیگنال‌های برخورد با یاتاقان با فرکانس بالا
- استفاده: مرحله اول در پردازش تحلیل پوششی
۲. انتگرال‌گیری برای سرعت/جابجایی
- هنگام انتگرال گیری شتاب از سرعت یا جابجایی
- HPF در فرکانس ۲ تا ۱۰ هرتز، آفست DC و فرکانس‌های بسیار پایین را حذف می‌کند.
- از خطاهای ادغام و رانش جلوگیری می‌کند
- ضروری برای ادغام دقیق فرکانس پایین
۳. حذف رزونانس نصب سنسور
- رزونانس نصب شتاب‌سنج (معمولاً ۳-۱۰ کیلوهرتز برای نصب مغناطیسی)
- HPF این مصنوع رزونانس را حذف می‌کند
- تضمین می‌کند که اندازه‌گیری‌ها نشان‌دهنده ارتعاش دستگاه هستند، نه اثرات حسگر
۴. حذف آفست DC
- HPF با قطع بسیار پایین (0.5-2 هرتز) مولفه DC را حذف می‌کند
- برای پردازش صحیح سیگنال لازم است
- از خطاهای FFT و رانش ادغام جلوگیری می‌کند
پیاده‌سازی عملی
فیلترهای آنالوگ در مقابل دیجیتال
فیلترهای بالاگذر آنالوگ
- مدارهای سخت‌افزاری در آماده‌سازی سیگنال
- عملیات در زمان واقعی
- ضد لغزش و تنظیم حسگر
- ویژگی‌های ثابت پس از طراحی
فیلترهای دیجیتال بالاگذر
- پس‌پردازش مبتنی بر نرم‌افزار
- قابلیت تنظیم قطع و ترتیب فیلتر
- پس از جمع‌آوری داده‌ها می‌توان اعمال/حذف کرد
- آنالایزرهای مدرن گزینه‌های فیلتر متعددی ارائه می‌دهند
انتخاب فرکانس قطع
برای تحلیل بلبرینگ
- تنظیم fc زیر کمترین فرکانس خطای یاتاقان
- معمول: قطع ۵۰۰-۱۰۰۰ هرتز
- شبکه دنده ۱×، ۲× و غیره را حذف می‌کند.
- فرکانس‌های خطای یاتاقان (معمولاً ۵۰ تا ۵۰۰ هرتز) و مدولاسیون فرکانس بالای آنها را عبور می‌دهد.
برای ادغام
- fc را روی ۲-۵ برابر کمترین فرکانس مورد نظر تنظیم کنید
- خیلی پایین: باعث رانش می‌شود
- خیلی زیاد: اجزای فرکانس پایین معتبر را تضعیف می‌کند
- معمول: ۲-۱۰ هرتز برای یکپارچه‌سازی عمومی
تأثیرات بر اندازه‌گیری‌ها
اثرات دامنه
- فرکانس‌های پایین‌تر از حد قطع، دامنه‌شان کاهش می‌یابد
- فرکانس‌های بسیار پایین اساساً حذف می‌شوند
- فرکانس‌های بسیار بالاتر از حد قطع بدون تغییر
- منطقه گذار کاهش تدریجی را نشان می‌دهد
اثرات فاز
- فیلترها معرفی می‌شوند فاز شیفت
- تغییر فاز وابسته به فرکانس
- می‌تواند بر شکل موج حوزه زمان تأثیر بگذارد
- فیلترهای بسل اعوجاج فاز را به حداقل می‌رسانند
جلوه‌های شکل موج
- تغییرات خط پایه با فرکانس پایین را حذف می‌کند
- شکل موج مراکز در اطراف صفر
- می‌تواند شخصیت شکل موج ظاهری را تغییر دهد
- درک فیلترینگ هنگام تفسیر شکل موج‌ها مهم است
همراه با فیلترهای دیگر
بالاگذر + پایین‌گذر = میان‌گذر
- HPF فرکانس‌های پایین را مسدود می‌کند
- LPF فرکانس‌های بالا را مسدود می‌کند
- ترکیب فقط از باند میانی عبور می‌کند
- فیلتر میان‌گذر را برای محدوده فرکانسی خاص ایجاد می‌کند
بالاگذر در پردازش چند مرحله‌ای
- ضد حساسیت (پایین گذر) قبل از دیجیتالی کردن
- بالاگذر برای حذف جریان مستقیم
- میان‌گذر برای تحلیل پوشش
- فیلترینگ متوالی برای آماده‌سازی سیگنال‌های پیچیده
فیلترهای بالاگذر ابزارهای ضروری پردازش سیگنال در تحلیل ارتعاشات هستند که با حذف اجزای غالب فرکانس پایین، امکان جداسازی اطلاعات تشخیصی فرکانس بالا را فراهم می‌کنند. درک ویژگی‌های فیلتر بالاگذر - فرکانس قطع، ترتیب فیلتر و اثرات آن بر دامنه و فاز - برای کاربرد صحیح در تحلیل یاتاقان، ادغام سیگنال و هر تحلیلی که نیاز به اندازه‌گیری فرکانس-گزینشی دارد، بسیار مهم است.
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 