הבנת מסנני מעביר גבוהים
הגדרה: מהו מסנן מעביר גבוה?
מסנן מעביר גבוה (HPF) הוא רכיב עיבוד אותות סלקטיבי לתדר המאפשר רֶטֶט רכיבים מעל תדר חיתוך מוגדר לעבור דרכם תוך הנחתה (הפחתה) של רכיבים מתחת לתדר החיתוך. ב vibration analysis, מסנני מעביר גבוה משמשים להסרת רעידות בתדר נמוך (מ לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל, חוסר יישור) ולהתמקד בתוכן בתדירות גבוהה (מ- פגמי מיסב, רשת גלגלי שיניים, תדרים חשמליים), או כדי למנוע השפעות תהודה של הרכבת חיישן וקיזוזי DC.
מסנני מעביר גבוהים הם רכיבים בסיסיים ב ניתוח מעטפה, מערכות אנטי-אליאסינג והתאמת אותות, המאפשרות חילוץ מידע אבחוני מטווחי תדרים ספציפיים תוך דחיית רכיבים לא רצויים בתדר נמוך שעלולים להסוות או להציף את האותות המעניינים.
מאפייני מסנן
תדר חיתוך (fc)
- הַגדָרָה: תדר שבו תגובת המסנן יורדת ל-3dB- (70.7% של משרעת פס מעבר)
- מתחת ל-fc: תדרים מוחלשים בהדרגה
- מעל fc: תדרים עוברים עם הנחתה מינימלית
- בְּחִירָה: בחר fc בהתבסס על יישום ותוכן התדר שמעניין אותך
שיפוע מסנן (קצב גלגול)
- קצב הנחתה מתחת לתדר החיתוך
- מבוטא ב-dB לאוקטבה או dB לעשור
- הזמנה ראשונה: 6 dB/אוקטבה (20 dB/עשור) – שיפוע עדין
- הזמנה שנייה: 12 dB/אוקטבה (40 dB/עשור) – שיפוע מתון
- הזמנה רביעית: 24 dB/אוקטבה (80 dB/עשור) – שיפוע תלול
- סדר גבוה יותר: מעבר חד יותר, דחייה טובה יותר, אך מורכב יותר
סוגי סינון
- באטרוורת': תגובת פס מעבר שטוחה מקסימלית
- צ'בישב: ניתוק חד יותר אך עם אדוות בפס המעבר
- בסל: מאפייני תחום הזמן הטובים ביותר (עיוות פאזה מינימלי)
- אֶלִיפְּטִי: המעבר החד ביותר אך אדוות הן בפס המעבר והן בפס העצירה
יישומים בניתוח רעידות
1. גילוי פגמי מיסב
היישום הנפוץ ביותר:
- ניתוק: בדרך כלל 500-2000 הרץ
- מַטָרָה: הסרת חוסר איזון בתדר נמוך ורעידות חוסר יישור
- תוֹצָאָה: התמקדות באותות פגיעה בתדר גבוה של מיסבים
- לְהִשְׁתַמֵשׁ: שלב ראשון בעיבוד ניתוח מעטפת
2. אינטגרציה למהירות/תזוזה
- כאשר משלבים תאוצה למהירות או תזוזה
- HPF ב-2-10 הרץ מסיר קיזוז DC ותדרים נמוכים מאוד
- מונע שגיאות אינטגרציה וסחיפה
- חיוני לאינטגרציה מדויקת בתדרים נמוכים
3. ביטול תהודה בהרכבת חיישן
- תהודה של הרכבת מד תאוצה (בדרך כלל 3-10 קילוהרץ עבור הרכבה מגנטית)
- HPF מסיר את ארטיפקט התהודה הזה
- מבטיח שהמדידות מייצגות את רעידות המכונה, ולא את השפעות החיישנים
4. הסרת קיזוז DC
- HPF עם ניתוק נמוך מאוד (0.5-2 הרץ) מסיר רכיב DC
- הכרחי לעיבוד אות תקין
- מונע שגיאות FFT וסחיפות אינטגרציה
יישום מעשי
מסננים אנלוגיים לעומת דיגיטליים
מסנני מעביר גבוהים אנלוגיים
- מעגלי חומרה בעיבוד אותות
- פעולה בזמן אמת
- אנטי-אליאסינג והתניה של חיישנים
- מאפיינים קבועים לאחר התכנון
מסנני מעביר גבוה דיגיטליים
- עיבוד לאחר עיבוד מבוסס תוכנה
- סדר סגירה וסינון מתכווננים
- ניתן להחיל/להסיר לאחר איסוף הנתונים
- מנתחים מודרניים מספקים אפשרויות סינון מרובות
בחירת תדר חיתוך
לניתוח מיסבים
- הגדר את fc מתחת לתדירות תקלות המיסב הנמוכה ביותר
- טיפוסי: ניתוק 500-1000 הרץ
- מסיר רשת גלגלי שיניים בגודל 1×, 2× וכו'.
- מעביר תדרי תקלות נושאות (בדרך כלל 50-500 הרץ) ואת אפנון התדרים הגבוהים שלהם
לאינטגרציה
- הגדר fc בתדירות הנמוכה ביותר של 2-5 פעמים
- נמוך מדי: מאפשר סחיפה
- גבוה מדי: מחליש רכיבים תקפים בתדר נמוך
- טיפוסי: 2-10 הרץ לאינטגרציה כללית
השפעות על מדידות
אפקטים של משרעת
- תדרים מתחת לחיתוך מופחתים באמפליטודה
- תדרים נמוכים מאוד למעשה בוטלו
- תדרים הרבה מעל נקודת החיתוך ללא שינוי
- אזור המעבר מראה ירידה הדרגתית
אפקטים של פאזה
- מסננים מציגים שָׁלָב מִשׁמֶרֶת
- תלוי תדר הזזת פאזה
- יכול להשפיע על צורת הגל בתחום הזמן
- מסנני בסל ממזערים עיוות פאזה
אפקטים של צורת גל
- מסיר וריאציות בסיס בתדירות נמוכה
- מרכז את צורת הגל סביב אפס
- יכול לשנות את אופי צורת הגל הנראית לעין
- חשוב להבין סינון בעת פירוש צורות גל
בשילוב עם מסננים אחרים
מעביר גבוה + מעביר נמוך = מעביר פס
- HPF חוסם תדרים נמוכים
- LPF חוסם תדרים גבוהים
- קומבינציה עוברת רק את הפס האמצעי
- יוצר מסנן פס-מעבר עבור טווח תדרים ספציפי
מעבר גבוה בעיבוד רב-שלבי
- אנטי-אליאסינג (מעבר נמוך) לפני דיגיטציה
- מעביר גבוה להסרת DC
- פס-מעבר לניתוח מעטפת
- סינון סדרתי להתניה מורכבת של אותות
מסנני מעביר גבוהים הם כלי עיבוד אותות חיוניים בניתוח רעידות, המאפשרים בידוד של מידע אבחוני בתדר גבוה על ידי הסרת רכיבים דומיננטיים בתדר נמוך. הבנת מאפייני מסנני מעביר גבוהים - תדר חיתוך, סדר מסנן והשפעות על אמפליטודה ופאזה - היא קריטית ליישום נכון בניתוח מיסבים, שילוב אותות וכל ניתוח הדורש מדידה סלקטיבית לתדר.
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 