Ylipäästösuodattimien ymmärtäminen
Määritelmä: Mikä on ylipäästösuodin?
Ylipäästösuodin (HPF) on taajuusselektiivinen signaalinkäsittelyelementti, joka mahdollistaa tärinä tietyn rajataajuuden yläpuolella olevien komponenttien läpi samalla kun vaimennetaan (vähennetään) rajataajuuden alapuolella olevia komponentteja. värähtelyanalyysi, ylipäästösuodattimia käytetään poistamaan matalataajuista värähtelyä (mistä epätasapaino, virheasento) ja keskittyä usein toistuvaan sisältöön (alkaen laakeriviat, hammaspyöräkytkentä, sähköiset taajuudet) tai anturin kiinnityksen resonanssivaikutusten ja DC-offsettien poistamiseksi.
Ylipäästösuodattimet ovat olennaisia komponentteja kirjekuorianalyysi, anti-aliasing-järjestelmät ja signaalinmuokkaus, jotka mahdollistavat diagnostiikkatiedon poiminnan tietyiltä taajuusalueilta ja samalla hylkäävät ei-toivotut matalataajuiset komponentit, jotka saattavat peittää tai ylikuormittaa kiinnostuksen kohteena olevia signaaleja.
Suodattimen ominaisuudet
Katkaisutaajuus (fc)
- Määritelmä: Taajuus, jolla suotimen vaste putoaa -3 dB:iin (70,7% päästökaistan amplitudista)
- FC:n alapuolella: Taajuudet vaimenevat asteittain
- FC:n yläpuolella: Taajuudet kulkevat minimaalisella vaimennuksella
- Valinta: Valitse fc sovelluksen ja kiinnostuksen kohteena olevan taajuussisällön perusteella
Suodattimen kulmakerroin (vierimisnopeus)
- Vaimennusnopeus rajataajuuden alapuolella
- Ilmaistuna dB:nä oktaavia kohden tai dB:nä dekadia kohden
- 1. tilaus: 6 dB/oktaavi (20 dB/vuosikymmen) – loiva kaltevuus
- 2. järjestys: 12 dB/oktaavi (40 dB/kymmenvuosi) – kohtalainen jyrkkyys
- 4. järjestys: 24 dB/oktaavi (80 dB/vuosikymmen) – jyrkkä kulmakerroin
- Korkeampi järjestys: Terävämpi siirtymä, parempi hylkäys, mutta monimutkaisempi
Suodatintyypit
- Butterworth: Maksimaalisen tasainen päästökaistan vaste
- Tšebyšev: Terävämpi raja-arvo, mutta päästökaistalla on aaltoilua
- Bessel: Parhaat aikataso-ominaisuudet (minimaalinen vaiheen vääristymä)
- Elliptinen: Terävin siirtymä, mutta aaltoilu sekä päästö- että estokaistalla
Sovellukset värähtelyanalyysissä
1. Laakerivikojen havaitseminen
Yleisin sovellus:
- Raja: Tyypillisesti 500–2000 Hz
- Tarkoitus: Poistaa matalataajuisen epätasapainon ja linjausvirheen tärinän
- Tulos: Keskitytään korkeataajuisiin laakerin iskusignaaleihin
- Käyttää: Ensimmäinen vaihe kirjekuorianalyysin käsittelyssä
2. Nopeuden/siirtymän integrointi
- Kun integroidaan kiihtyvyys nopeuteen tai siirtymään
- Ylipäästösuodin 2–10 Hz:n taajuudella poistaa tasavirtapoikkeaman ja erittäin matalat taajuudet
- Estää integrointivirheet ja ajautumisen
- Olennaista tarkkaa matalataajuista integrointia varten
3. Anturin kiinnityksen resonanssin poistaminen
- Kiihtyvyysanturin kiinnitysresonanssi (tyypillisesti 3–10 kHz magneettikiinnityksessä)
- HPF poistaa tämän resonanssiartefaktin
- Varmistaa, että mittaukset edustavat koneen tärinää, eivät anturien vaikutuksia
4. DC-offsetin poisto
- Hyvin matalalla katkaisutaajuudella (0,5–2 Hz) varustettu HPF poistaa tasavirtakomponentin
- Tarpeellinen asianmukaiselle signaalinkäsittelylle
- Estää FFT-virheet ja integroinnin ajautumisen
Käytännön toteutus
Analogiset vs. digitaaliset suodattimet
Analogiset ylipäästösuodattimet
- Signaalinmuokkauksen laitteistopiirit
- Reaaliaikainen toiminta
- Anti-aliasing ja anturin käsittely
- Kiinteät ominaisuudet suunnittelun jälkeen
Digitaaliset ylipäästösuodattimet
- Ohjelmistopohjainen jälkikäsittely
- Säädettävä raja-arvo ja suodatusjärjestys
- Voidaan asentaa/poistaa tiedonkeruun jälkeen
- Nykyaikaiset analysaattorit tarjoavat useita suodatusvaihtoehtoja
Rajataajuuden valitseminen
Laakerianalyysiin
- Aseta fc laakerin pienimmän vikataajuuden alapuolelle
- Tyypillinen: 500–1000 Hz:n katkaisu
- Poistaa 1×, 2×, hammaspyörän kytkentää jne.
- Läpäisee laakerivikataajuudet (tyypillisesti 50–500 Hz) ja niiden korkeataajuisen moduloinnin
Integrointia varten
- Aseta fc arvoon 2–5 × alhaisin kiinnostuksen kohteena oleva taajuus
- Liian matala: sallii ajelehtimisen
- Liian korkea: vaimentaa kelvollisia matalataajuisia komponentteja
- Tyypillinen: 2–10 Hz yleiseen integrointiin
Vaikutukset mittauksiin
Amplitudivaikutukset
- Raja-arvon alapuolella olevat taajuudet pienenevät amplitudiltaan
- Hyvin matalat taajuudet on käytännössä eliminoitu
- Raja-arvon yläpuolella olevat taajuudet eivät muuttuneet
- Siirtymäalue osoittaa asteittaista vähenemistä
Vaihevaikutukset
- Suodattimet esitellään vaihe siirtää
- Vaihesiirron taajuusriippuvainen
- Voi vaikuttaa aikatason aaltomuodon muotoon
- Bessel-suodattimet minimoivat vaihevääristymän
Aaltomuodon vaikutukset
- Poistaa matalataajuiset lähtötason vaihtelut
- Keskittää aaltomuodon nollan ympärille
- Voi muuttaa näennäisen aaltomuodon luonnetta
- Suodatuksen ymmärtäminen on tärkeää aaltomuotoja tulkittaessa
Yhdessä muiden suodattimien kanssa
Ylipäästö + alipäästö = kaistanpäästö
- Ylipäästösuodin estää matalat taajuudet
- LPF estää korkeita taajuuksia
- Yhdistelmä kulkee vain keskikaistan läpi
- Luo kaistanpäästösuodattimen tietylle taajuusalueelle
Ylipäästö monivaiheisessa prosessoinnissa
- Alipäästösuodin ennen digitointia
- Ylipäästö DC-poistoon
- Kaistanpäästö verhokäyräanalyysiä varten
- Peräkkäissuodatus monimutkaiseen signaalinmuokkaukseen
Ylipäästösuodattimet ovat olennaisia signaalinkäsittelytyökaluja värähtelyanalyysissä, sillä ne mahdollistavat korkeataajuisen diagnostiikkatiedon eristämisen poistamalla hallitsevat matalataajuiset komponentit. Ylipäästösuodattimien ominaisuuksien – rajataajuuden, suodattimen kertaluvun sekä vaikutusten amplitudiin ja vaiheeseen – ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää laakerianalyysin, signaalien integroinnin ja minkä tahansa taajuusselektiivistä mittausta vaativan analyysin asianmukaisen soveltamisen kannalta.
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 