Comprendre les filtres Notch

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Equilibreur portable et analyseur de vibrations Balanset-1A

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Pièces détachées

Capteur de vibration

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Pièces détachées

Capteur optique (tachymètre laser)

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Dispositifs

Balanset-4

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Pièces détachées

Taille du support magnétique-60-kgf

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Pièces détachées

Bande réfléchissante

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Dispositifs

Equilibreur dynamique "Balanset-1A" OEM

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A filtre coupe-bande — également appelé filtre coupe-bande, filtre de réjection de bande ou piège de fréquence — est un élément de traitement du signal sélectif en fréquence qui atténue fortement Vibrations composantes situées dans une bande de fréquences étroite, tout en laissant passer pratiquement sans modification tout ce qui se trouve en dehors de cette bande. C'est exactement le contraire d'un filtre passe-bande: plutôt que de laisser passer une bande et d'en bloquer les autres, il bloque une bande et laisse passer les autres. Dans la boîte à outils de filtrage du signal, l'encoche est l'instrument chirurgical.

En analyse des vibrations, les filtres coupe-bande éliminent les interférences dominantes telles que le bruit électrique à 50/60 Hz et atténuent une composante vibratoire très importante (une très grande 1× déséquilibrer qui masque tout le reste), ou d'atténuer une résonance qui occulte des détails diagnostiques. En effet, elles permettent à l'analyste de « voir au-delà » d'une fréquence dominante afin de révéler des composantes plus faibles mais importantes sur le plan diagnostique qui se cachent sous celle-ci dans le spectre.

1. Caractéristiques du filtre

Fréquence centrale (encoche)

• La fréquence d'atténuation maximale — celle qui est « coupée ».
• Adapté à une interférence spécifique ou à une fréquence indésirable
• L'atténuation est généralement comprise entre 40 et 60 dB au centre.

Bande passante Notch

• Encoche étroite : filtre une gamme de fréquences très restreinte (Q élevé).
• Wide notch: réfuse une bande de fréquences plus large (faible Q).
• Facteur Q : fréquence centrale divisée par la largeur de bande.
• Typique: Q = 10–50 pour les applications de vibration.

Profondeur d'atténuation

• Dans quelle mesure la fréquence d'encoche est réduite.
• Généralement entre 40 et 60 dB, ce qui correspond à une réduction de 100 à 1 000 fois.
• Les filtres d'ordre supérieur permettent d'obtenir des creux plus marqués.
• Lorsque la conception est bien pensée, les fréquences adjacentes ne sont que très peu affectées.

2. Applications courantes

Suppression des interférences électriques

L'élimination des parasites sur le réseau électrique est l'application classique :

• Encoche 60 Hz : élimine les interférences électriques à 60 Hz en Amérique du Nord.
• Encoche 50 Hz : élimine les interférences à 50 Hz en Europe et en Asie.
• Harmoniques : Encoches supplémentaires à 120/180/240 Hz ou 100/150/200 Hz
• Avantage: un spectre plus net qui met en évidence les vibrations mécaniques sous-jacentes.
• Prudence: Ne l'utilisez pas si la fréquence double de la ligne (120 ou 100 Hz) a une valeur diagnostique — cette bande est un indicateur clé de pannes électriques in motors.

Suppression des composantes dominantes

• Déséquilibre grave : découpez une encoche de 1× pour mettre à nu les autres composants.
• High gear mesh: éliminer un dominant fréquence d'engrènement des engrenages to reveal fréquences des roulements.
• Une forte résonance : supprimer une structure résonance pour comprendre l'engouement qu'il suscite.
• But: révéler des informations de diagnostic masquées.

Élimination de la résonance du capteur

• Supprimer les artefacts de résonance de montage du capteur.
• Réglez l'encoche à la fréquence de résonance du support, qui varie en fonction du type de fixation.
• Garantit que la mesure reflète l'état de la machine, et non celui du capteur.

Éviter les artefacts d'aliasing

• Éliminez une fréquence spécifique avant de procéder au sous-échantillonnage.
• Prevents aliasing d'un composant dont la concentration est connue.
• Complète l'anticrénelage filtre passe-bas plutôt que de le remplacer.

3. Considérations relatives à la conception

Encoche étroite (Q élevé)

• Avantage: ablation chirurgicale d'une seule fréquence avec un impact minimal sur les voisins.
• Inconvénient: la fréquence cible doit être connue avec précision et rester stable.
• Exemple: un filtre coupe-bande à 60,0 Hz ± 0,5 Hz pour les interférences électriques.

Encoche large (faible Q)

• Avantage: permet de compenser les variations de fréquence, ce qui rend l'accord moins critique.
• Inconvénient: pourrait affecter les fréquences que vous souhaitiez conserver.
• Exemple: une bande passante de 1× ± 5 Hz pour éliminer le déséquilibre qui varie avec vitesse de déplacement fluctuations.

Compromis entre profondeur et largeur

• Les creux plus marqués (supérieurs à 60 dB) nécessitent souvent une bande passante plus large.
• Des encoches très étroites peuvent ne pas permettre une atténuation profonde
• Ajustez le réglage en fonction de l'application.

4. Avantages et limites

Avantages

• Élimine les fréquences parasites dominantes.
• Affiche les éléments de diagnostic masqués.
• Optimise l'utilisation des ressources disponibles gamme dynamique.
• Cela permet à l'analyste de se concentrer sur les signaux moins marqués mais importants.

Limitations et précautions

• Supprime les informations : le contenu supprimé est définitivement perdu dans l'enregistrement filtré.
• Peut masquer des problèmes : si la fréquence à encoche avait une valeur diagnostique, le défaut passerait inaperçu.
• Distorsion de phase : les filtres coupe-bande ont une influence considérable sur phase aux alentours de la fréquence d'encoche.
• Sonnerie: les creux marqués peuvent générer des artefacts dans le domaine temporel dans le forme d'onde temporelle.
• À utiliser avec précaution : Une approche de ce type devrait venir compléter, et non se substituer, à une analyse sans filtre.

5. Bonnes pratiques

Quand utiliser un filtre coupe-bande

• Des interférences connues, telles que le bruit électrique, faussent les résultats de la mesure.
• Une composante dominante (déséquilibre important) empêche d'exploiter pleinement la plage dynamique.
• Une analyse non filtrée a déjà confirmé que la fréquence en creux n'est pas un critère diagnostique.
• Vous souhaitez mettre en évidence un signal faible afin de l'examiner en détail.

Quand ne pas en utiliser

• Mesures de contrôle de routine — utiliser les données brutes pour une analyse générale diagnostic.
• Lorsque la fréquence à encoche présente un intérêt diagnostique.
• Avant de pouvoir en saisir toute la portée, sans filtre.
• Au lieu de remédier à la source réelle des interférences.

Documentation

• Veillez à toujours indiquer quand un filtre coupe-bande a été utilisé.
• Notez la fréquence et la largeur de bande de l'encoche.
• Conservez les données brutes à titre de référence.
• Notez la raison du filtrage en encoche dans le rapport de diagnostic.

6. Mise en œuvre

Filtres notch matériels

• Fréquence fixe, généralement de 50 ou 60 Hz.
• Je les ai remplacés au fur et à mesure des besoins.
• Un circuit analogique à l'intérieur de l'instrument.
• Fonctionne en temps réel.

Filtres Notch logiciels

• Appliqué aux données numérisées après leur acquisition.
• Fréquence centrale et largeur de bande réglables.
• On peut tester et comparer différents paramètres d'encoche.
• Non destructif — les données d'origine sont conservées.

7. Le filtre coupe-bande dans la pratique sur le terrain

Dans la pratique quotidienne sur le terrain, le filtre coupe-bande s'avère très utile lorsqu'une fréquence particulière masque tout ce que l'on doit observer. Un cas courant est celui d'un rotor présentant un déséquilibre important : un analyseur portable tel que le Balanset-1A mesure le 1× l'amplitude et la phase directly for équilibrage, et une fois que cette composante dominante de 1× a été corrigée, le spectre s'élargit, ce qui permet de distinguer clairement les signaux plus faibles provenant des roulements et des engrenages, sans aucune encoche. Cela illustre la règle d'or : dans la mesure du possible, il vaut mieux s'attaquer à la source du problème plutôt que d'en masquer les symptômes. L'encoche reste toutefois l'outil approprié lorsque la fréquence gênante est véritablement d'origine externe, comme une interférence de 50/60 Hz provenant du câblage, et qu'il est confirmé qu'elle n'a aucune signification mécanique.

Les filtres coupe-bande sont des outils spécialisés de traitement du signal qui permettent d'éliminer de manière sélective des bandes de fréquences étroites d'un signal de vibration. Ils constituent un outil puissant pour éliminer les interférences et mettre en évidence les composantes masquées, mais ils doivent être utilisés avec discernement et en pleine connaissance de ce qui est supprimé — en s'assurant toujours que les fréquences coupées ne contiennent aucune information diagnostique importante.

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