Kaistanpäästösuodattimien ymmärtäminen

Kannettava tasapainotin, tärinäanalysaattori

Laitteet

Kannettava tasapainotuslaite ja tärinäanalysaattori Balanset-1A

Osat

Optinen anturi (lasertakometri)

Täydellinen Vibromeran värähtelydiagnostiikka- ja tasapainotussarja, joka sisältää neljä värähtelyanturia kaapeleineen, signaaliliitäntämoduulin, lasertakometrin magneettijalustalla, digitaalisen vaa'an, USB-kaapelin ja kantolaukun. Järjestelmä on suunniteltu teollisuuslaitteiden roottorien tasapainotukseen ja kunnonvalvontaan.

Laitteet

Magneettinen jalusta Insize-60-kgf

Osat

Dynaaminen tasapainotin "Balanset-1A" OEM

Määritelmä: Mikä on kaistanpäästösuodatin?

Kaistanpäästösuodatin (BPF) on taajuusselektiivinen signaalinkäsittelyelementti, joka mahdollistaa tärinä tietyn taajuuskaistan sisällä olevat komponentit läpäisevät samalla vaimentaen sekä kyseisen kaistan ala- että yläpuolisia komponentteja. Se yhdistää ylipäästösuodattimen (estää matalat taajuudet) ja alipäästösuodattimen (estää korkeat taajuudet) ominaisuudet luodakseen "ikkunan", joka läpäisee vain valitun keskitaajuusalueen. Kaistanpäästösuodattimet määritellään niiden keskitaajuuden, kaistanleveyden ja suodattimen kertaluvun/jyrkkyyden perusteella.

Värähtelyanalyysissä kaistanpäästösuodattimet ovat välttämättömiä kirjekuorianalyysi (laakerin iskutaajuuksien eristäminen), kohdennettu diagnostiikka (tiettyjen taajuusalueiden tutkiminen) ja ei-toivotun värähtelyn poistaminen kiinnostuksen kohteena olevan taajuuskaistan ulkopuolella signaali-kohinasuhteen ja mittausten selkeyden parantamiseksi.

Suodatinparametrit

Keskitaajuus (f0)

Päästökaistan keskellä
Suodattimen maksimivasteen taajuus
Valittu kiinnostuksen kohteena olevan taajuussisällön perusteella
Tyypillisesti valittu vastaamaan resonanssia tai vikataajuutta

Kaistanleveys (mustavalkoinen)

Määritelmä: Taajuusalue -3 dB:n pisteiden välillä (f_high – f_low)
Kapea kaista: Mustavalkoinen < 10% keskitaajuudesta (erittäin selektiivinen)
Laajakaista: BW > 50% keskitaajuudesta (vähemmän selektiivinen)
Q-tekijä: Q = f0 / BW (korkeampi Q = kapeampi, selektiivisempi)

Suodattimen ominaisuudet

Alempi raja-arvo (f_low): Taajuus, jolla alempi kaltevuus saavuttaa -3 dB
Yläraja (f_high): Taajuus, jolla yläkulma saavuttaa -3 dB
Muotokerroin: Estokaistan ja päästökaistan leveyksien suhde (selektiivisyyden mitta)

Sovellukset värähtelyanalyysissä

1. Kirjekuorianalyysi (ensisijainen sovellus)

Ratkaiseva ensimmäinen vaihe laakerivikojen havaitsemisessa:

Bändivalinta: 500 Hz – 10 kHz tai 1 kHz – 20 kHz tyypillisesti
Tarkoitus: Eristä iskujen herättämät korkeataajuiset laakeriresonanssit
Prosessi: BPF → kirjekuoren tunnistus → FFT kirjekuoresta
Tulos: Parannettu laakerivikataajuudet selvästi näkyvissä

2. Resonanssikaistan analyysi

Suodata rakenteellisen tai laakeriresonanssitaajuuden ympärille
Eristä resonanssienergia muista taajuuksista
Arvioi herätettä ja vastetta tietyssä tilassa
Hyödyllinen resonanssin vianmäärityksessä

3. Taajuusalueen eristäminen

Keskity tiettyyn diagnostiseen taajuusalueeseen
Esimerkki: 10–100 Hz matalataajuista analyysiä varten
Poistaa matalataajuisen driftin ja korkeataajuisen kohinan
Parantaa selkeyttä kiinnostavilla taajuuksilla

4. Vaihteiston verkon eristys

BPF keskitetty hammaspyörän kytkentätaajuudelle
Läpäisee verkkotaajuuden ja sivukaistat
Estää muut vaihdevaiheet ja laakeritaajuudet
Mahdollistaa kohdennetun varusteanalyysin

Kaistanpäästösuodattimen suunnittelu

Kaskadoitu alipäästö- ja ylipäästö

Yleisin toteutus:

Ylipäästösuodin estää f_low-arvon alapuolella olevat taajuudet
Alipäästösuodin estää f_high-arvon yläpuolella olevat taajuudet
Sarjayhdistelmä luo kaistanpäästösuodin
Jokainen suodatin edistää kokonaisselektiivisyyttä

Suora kaistanpäästösuunnittelu

Optimoitu yksittäiseksi suodattimeksi kaskadin sijaan
Monimutkaisempi, mutta voi saavuttaa parempia ominaisuuksia
Käytetään erikoissovelluksissa

Käytännön näkökohtia

Kaistanleveyden valinnan kompromissit

Kapea kaistanleveys

Edut: Parempi selektiivisyys, vierekkäisten taajuuksien voimakkaampi hylkääminen
Haitat: Saattaa jäädä huomaamatta taajuusvaihteluita, vaatii tarkkaa viritystä
Käyttää: Kun tarkka taajuus tiedetään ja se on vakaa

Laaja kaistanleveys

Edut: Tallentaa taajuusvaihtelut, vähemmän kriittistä viritystä
Haitat: Vähemmän lähellä olevien ei-toivottujen taajuuksien hylkäämistä
Käyttää: Kun taajuus vaihtelee tai tarvitaan taajuusalue

Kirjekuorianalyysiin

Tyypilliset bändit: 500-2000 Hz, 1000-5000 Hz, 5000-20000 Hz
Valinta: Valitse taajuusalue, jolla on hyvä laakeriresonanssiheräte
Vahvista: Tarkista raaka kiihtyvyysspektri resonanssin tunnistamiseksi
Optimoida: Säädä maksimoidaksesi laakerivikasignaalin

Signaalien suodatusvaikutukset

Aika-aaltomuodon vaikutukset

Suodatettu aaltomuoto näyttää vain päästökaistan taajuudet
Näkyy moduloituna kantoaaltona (jos kapeakaistainen)
Poistaa matalataajuiset vaihtelut ja korkeataajuisen kohinan
Voi yksinkertaistaa aaltomuodon tulkintaa.

Spektrivaikutukset

Päästökaistan amplitudit säilyvät
Estokaistan amplitudit pienenevät (tyypillisesti 40–80 dB)
Puhtaampi spektri, joka keskittyy kiinnostuksen kohteena olevaan kaistaan
Kohinan pohjataso laskee, jos kohina on päästökaistan ulkopuolella

Digitaaliset vs. analogiset kaistanpäästösuodattimet

Analogiset suodattimet

Laitteiston toteutus signaalipolulla
Reaaliaikainen toiminta
Kiinteät ominaisuudet suunnittelun jälkeen
Käytetään anti-aliasingissa ja signaalinmuokkauksessa

Digitaaliset suodattimet

Ohjelmiston käsittely digitalisoinnin jälkeen
Säädettävät parametrit
Voidaan kiinnittää/poistaa keräyksen jälkeen
Nykyaikaiset analysaattorit tarjoavat laajat digitaaliset BPF-vaihtoehdot

Yleisiä sovelluksia taajuusalueen mukaan

Matalataajuinen kaistanpäästö (10–200 Hz)

Epätasapainon ja linjausvirheen analyysi
Hitaiden nopeuksien koneiden valvonta
Perustuksen ja rakenteen tärinä

Keskitaajuinen kaistanpäästö (200–2000 Hz)

Vaihteiden kytkennän taajuudet
Siipien/siipien ohitustaajuudet
Pienemmät laakerivikojen taajuudet

Korkean taajuuden kaistanpäästö (2–40 kHz)

Laakerivaurioiden vaippa-analyysi
Korkeataajuiset iskut
Ultraäänitaajuudet
Laakeriresonanssin heräte

Kaistanpäästösuodattimet ovat monipuolisia signaalinkäsittelytyökaluja, jotka mahdollistavat tiettyjen taajuusalueiden kohdennetun analysoinnin ja hylkäävät samalla ei-toivotut matala- ja korkeataajuiset komponentit. Kaistanpäästösuodattimien valinnan ja käytön hallitseminen – erityisesti verhokäyräanalyysissä ja taajuusalueen eristämisessä – on olennaista edistyneelle värähtelydiagnostiikalle ja diagnostisten tietojen tehokkaalle erottamiselle monimutkaisista värähtelysignaaleista.

← Takaisin päähakemistoon

Mikä on kaistanpäästösuodatin? Taajuuskaistan valinta

Julkaisija: admin, lokakuu 31, 2025, lokakuu 31, 2025