הבנת מסנני פס-מעבר
הגדרה: מהו מסנן פס-מעבר?
מסנן מעביר פס (BPF) הוא רכיב עיבוד אותות סלקטיבי לתדר המאפשר רֶטֶט רכיבים בתוך פס תדרים מוגדר לעבור דרכם תוך הנחתה של רכיבים מתחת ומעל פס זה. הוא משלב את המאפיינים של מסנן מעביר גבוה (חוסם תדרים נמוכים) ומסנן מעביר נמוכים (חוסם תדרים גבוהים) כדי ליצור "חלון" שמעביר רק טווח תדרים בינוני נבחר. מסנני מעביר פס מוגדרים על ידי תדר המרכז שלהם, רוחב הפס וסדר/תלולות המסנן.
בניתוח ויברציות, מסנני פס-מעבר חיוניים עבור ניתוח מעטפה (בידוד תדרי פגיעת מיסבים), אבחון ממוקד (בחינת טווחי תדרים ספציפיים) וסילוק רעידות לא רצויות מחוץ לטווח התדרים הרלוונטי כדי לשפר את יחס אות לרעש ואת בהירות המדידה.
פרמטרים של סינון
תדר מרכז (f0)
- אמצע פס המעבר
- תדירות תגובת המסנן המקסימלית
- נבחר על סמך תוכן תדירות שמעניין
- בדרך כלל נבחר כדי להתאים לתדר תהודה או תקלה
רוחב פס (BW)
- הַגדָרָה: טווח תדרים בין נקודות -3 dB (f_high – f_low)
- פס צר: שחור-לבן < 10% של תדר מרכזי (סלקטיבי מאוד)
- פס רחב: BW > 50% של תדר מרכזי (פחות סלקטיבי)
- גורם Q: Q = f0 / BW (Q גבוה יותר = צר יותר, סלקטיבי יותר)
מאפייני מסנן
- סף תחתון (f_low): תדר שבו השיפוע התחתון מגיע ל-3dB-
- נקודת סף עליונה (f_high): תדר שבו השיפוע העליון מגיע ל-3dB-
- גורם צורה: יחס רוחב פס העצירה לרוחב פס המעבר (מדד לסלקטיביות)
יישומים בניתוח רעידות
1. ניתוח מעטפת (יישום ראשי)
שלב ראשון קריטי בזיהוי פגמי מיסב:
- בחירת להקה: 500 הרץ – 10 קילוהרץ או 1 קילוהרץ – 20 קילוהרץ טיפוסי
- מַטָרָה: בידוד תהודות מיסבים בתדר גבוה המעוררות מפגיעות
- תהליך: BPF → זיהוי מעטפת → FFT של מעטפה
- תוֹצָאָה: משופר תדרי תקלות מיסבים נראה בבירור
2. ניתוח פסי התהודה
- סנן סביב תדר תהודה מבני או מיסב
- בידוד אנרגיה בתהודה מתדרים אחרים
- הערכת עירור ותגובה במצב ספציפי
- שימושי לפתרון בעיות תהודה
3. בידוד טווח תדרים
- התמקדות בטווח תדרים אבחוני ספציפי
- דוגמה: 10-100 הרץ לניתוח בתדרים נמוכים
- מסיר סחיפה בתדר נמוך ורעשים בתדר גבוה
- משפר את הבהירות עבור תדרים מעניינים
4. בידוד רשת הילוכים
- BPF ממורכז בתדר רשת ההילוכים
- מעביר תדר רשת ופסי צד
- חוסם שלבי הילוכים ותדרי מיסבים אחרים
- מאפשר ניתוח ממוקד של הילוכים
תכנון מסנן פס-מעבר
מעבירי נמוכים וגבוהים מדורגים
המימוש הנפוץ ביותר:
- מסנן מעביר גבוה חוסם תדרים מתחת לזרימה הנמוכה
- מסנן מעביר נמוכים חוסם תדרים מעל f_high
- שילוב טורי יוצר מעביר פס
- כל מסנן תורם לסלקטיביות מוחלטת
עיצוב מעביר פס ישיר
- אופטימיזציה כמסנן יחיד ולא כמסנן מדורג
- מורכב יותר אך יכול להשיג מאפיינים טובים יותר
- משמש ביישומים מיוחדים
שיקולים מעשיים
פשרות בבחירת רוחב פס
רוחב פס צר
- יתרונות: סלקטיביות טובה יותר, דחייה חזקה יותר של תדרים סמוכים
- חסרונות: עלול להחמיץ שינויי תדר, דורש כוונון מדויק
- לְהִשְׁתַמֵשׁ: כאשר התדירות המדויקת ידועה ויציבה
רוחב פס רחב
- יתרונות: לוכד שינויי תדר, כוונון פחות קריטי
- חסרונות: פחות דחייה של תדרים לא רצויים בקרבת מקום
- לְהִשְׁתַמֵשׁ: כאשר התדר משתנה או טווח התדרים הנדרש
לניתוח מעטפת
- להקות אופייניות: 500-2000 הרץ, 1000-5000 הרץ, 5000-20000 הרץ
- בְּחִירָה: בחר פס עם עירור תהודה טוב של המיסב
- לְאַמֵת: בדוק את ספקטרום התאוצה הגולמי כדי לזהות תהודה
- אופטימיזציה: כוונון כדי למקסם את אות תקלת המיסב
סינון אפקטים על אותות
אפקטים של צורת גל בזמן
- צורת גל מסוננת מציגה רק תדרים בפס מעבר
- מופיע כנושא מאופנן (אם פס צר)
- מסיר שינויים בתדר נמוך ורעשי תדר גבוה
- יכול לפשט את פירוש צורת הגל
אפקטים של ספקטרום
- אמפליטודות פס מעבר נשמרות
- אמפליטודות עצירה מופחתות (40-80 dB טיפוסי)
- ספקטרום נקי יותר המתמקד בפס העניין
- רצפת הרעש יורדת אם הרעש מחוץ לפס המעבר
מסנני פס-מעבר דיגיטליים לעומת אנלוגיים
מסננים אנלוגיים
- יישום חומרה בנתיב האות
- פעולה בזמן אמת
- מאפיינים קבועים לאחר התכנון
- משמש בהיפוך שינויים (anti-aliasing) ובטיפול אותות (signal conditioner)
מסננים דיגיטליים
- עיבוד תוכנה לאחר דיגיטציה
- פרמטרים מתכווננים
- ניתן להחיל/להסיר לאחר האיסוף
- אנליזטורים מודרניים מציעים אפשרויות BPF דיגיטליות נרחבות
יישומים נפוצים לפי טווח תדרים
מעביר פס בתדר נמוך (10-200 הרץ)
- ניתוח חוסר איזון וחוסר יישור
- ניטור מכונות במהירות נמוכה
- רעידות יסוד ומבניות
מעביר פס תדרים בינוניים (200-2000 הרץ)
- תדרי רשת הילוכים
- תדרי מעבר להבים/שביליים
- תדרי תקלות מיסבים נמוכים יותר
מעביר פס בתדר גבוה (2-40 קילוהרץ)
- ניתוח פגמי מעטפת מיסב
- פגיעות בתדירות גבוהה
- תדרי אולטרסאונד
- עירור תהודה של מיסב
מסנני מעביר פס הם כלי עיבוד אותות רב-תכליתיים המאפשרים ניתוח ממוקד של טווחי תדרים ספציפיים תוך דחיית רכיבים לא רצויים בתדרים נמוכים וגבוהים. שליטה בבחירה ויישומה של מסנני מעביר פס - במיוחד עבור ניתוח מעטפת ובידוד טווחי תדרים - חיונית לאבחון רטט מתקדם ולחילוץ יעיל של מידע אבחוני מחתימות רטט מורכבות.
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 