सिग्नल फ़िल्टरिंग को समझना
सिग्नल फ़िल्टरिंग एक महत्वपूर्ण संकेत-प्रसंस्करण तकनीक है जिसका उपयोग कंपन विश्लेषण किसी संकेत से अनावश्यक आवृत्ति घटकों को हटाने या ब्याज की विशिष्ट आवृत्तियों को अलग करने के लिए। एक फिल्टर अनिवार्य रूप से एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट या एक सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम है जो कुछ आवृत्तियों को “गुजरने” देता है जबकि अन्य को अवरुद्ध या क्षीण करता है। यह अनुशासन के शांत कार्यकर्ताओं में से एक है: फिल्टरिंग हर डिजिटल के अंदर लगातार चलती है कंपन विश्लेषक यह सुनिश्चित करना कि विश्लेषण किया जा रहा डेटा स्वच्छ, सटीक और निदान कार्य के लिए प्रासंगिक है।
1. परिभाषा: सिग्नल फ़िल्टरिंग क्या है?
हर कच्चा कंपन माप आप चाहते हैं संकेत और संकेत जो आप नहीं चाहते हैं का मिश्रण है — सेंसर शोर, संरचनात्मक प्रतिध्वनि, विद्युत गुंजन, और आवृत्ति श्रेणियों से ऊर्जा जो केवल वर्तमान कार्य के लिए प्रासंगिक नहीं हैं। एक फिल्टर इसके द्वारा परिभाषित किया जाता है कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी (वह बिंदु जिस पर यह क्षीण करना शुरू करता है) और इसका roll-off (यह उस बिंदु से परे कितनी तेजी से क्षीण करता है)। फिल्टरिंग की कला एक संकेत की नैदानिक सामग्री को पारित करने के दौरान सब कुछ को दबाना है जो इसे अस्पष्ट करेगा। अच्छी तरह किया गया, यह अदृश्य है; खराब तरीके से किया गया, यह उस खराबी को छिपा सकता है जिसे आप ढूंढ रहे हैं।
2. कंपन विश्लेषण में फ़िल्टर के सामान्य प्रकार
संकेत प्रसंस्करण में उपयोग किए जाने वाले चार बुनियादी प्रकार के फिल्टर हैं, और प्रत्येक का विश्लेषणकर्ता’s संकेत श्रृंखला में एक समर्पित भूमिका है:
- लो पास फिल्टर: कम आवृत्तियों को गुजरने देता है लेकिन उच्च आवृत्तियों को अवरुद्ध करता है। वह आवृत्ति जिस पर संकेत क्षीण होना शुरू होता है, कटऑफ आवृत्ति है।
- हाई-पास फ़िल्टर: कम-पास फिल्टर के विपरीत — यह उच्च आवृत्तियों को गुजरने देता है और कम आवृत्तियों को अवरुद्ध करता है।
- बैंड-पास फ़िल्टर: आवृत्तियों की एक विशिष्ट बैंड या श्रेणी को गुजरने देता है जबकि निम्न और उच्च दोनों आवृत्तियों को अवरुद्ध करता है। यह, प्रभाव में, एक उच्च-पास और एक कम-पास फिल्टर एक साथ काम कर रहे हैं।
- Band-Stop (or Notch) Filter: बैंड-पास फिल्टर के विपरीत — यह आवृत्तियों की एक संकीर्ण बैंड को अवरुद्ध करता है जबकि सभी अन्य को गुजरने देता है। एक नॉच फिल्टर एकल उपद्रव टोन को खारिज करने के लिए सबसे अच्छा उपकरण है, जैसे कि मुख्य-आवृत्ति विद्युत हस्तक्षेप।
3. फ़िल्टरिंग के प्रमुख अनुप्रयोग
कंपन विश्लेषक के भीतर फिल्टर का उपयोग कई महत्वपूर्ण तरीकों से किया जाता है:
a) एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर
यह बहुत संभवतः फिल्टरिंग का सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। एंटी-अलियासिंग फिल्टर अनुरूप संकेत पर लागू एक खड़ी कम-पास फिल्टर है पहले यह डिजिटल किया जाता है। इसका उद्देश्य अधिकतम आवृत्ति (Fmax) के ऊपर सभी आवृत्ति सामग्री को हटाना है जिसे उपयोगकर्ता ने माप के लिए चुना है।
इसे रोकने के लिए यह आवश्यक है अलियासिंग, एक गंभीर डिजिटल-सिग्नल-प्रोसेसिंग त्रुटि जिसमें उच्च आवृत्तियां “नीचे गुना” और स्वयं को निम्न लोगों के रूप में भेष बदलती हैं, पूरी तरह से गलत पैदा करती हैं स्पेक्ट्रम अन्यथा अच्छे डेटा से। क्योंकि डेटा नमूना लिए जाने के बाद अलियासिंग को पूर्ववत नहीं किया जा सकता है — गलत शिखर वास्तविक लोगों से अप्रभेद्य हैं — एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर को एनालॉग डोमेन में कार्य करना चाहिए, कन्वर्टर से पहले। यह एकमात्र घटक है जो सभी डिजिटल कंपन डेटा की अखंडता की गारंटी देता है।
ख) एकीकरण और विभेदन
कंपन को त्वरण, वेग, या विस्थापन के रूप में मापा जाता है। जबकि एक त्वरणमापी सबसे आम सेंसर है, एक विश्लेषक अक्सर डेटा को वेग के संदर्भ में देखना चाहता है, जिसके लिए आम तौर पर विश्लेषक को त्वरण सिग्नल को एकीकृत करने की आवश्यकता होती है। एकीकरण बहुत कम आवृत्ति शोर को गंभीरता से बढ़ाता है — परिचित “स्की-ढलान” जो शून्य Hz की ओर तेजी से बढ़ता है। एक उच्च-पास फ़िल्टर एकीकरण से पहले इस शोर को हटाता है ताकि एक स्वच्छ, उपयोगी वेग या विस्थापन स्पेक्ट्रम तैयार हो सके। विपरीत ऑपरेशन, विभेदन, विपरीत प्रवृत्ति है और इसके बजाय उच्च-आवृत्ति शोर को बढ़ाता है।
c) एनवेलप विश्लेषण (डिमॉड्यूलेशन)
एन्वेलोप विश्लेषण, पहचान के लिए प्राथमिक तकनीक बेयरिंग दोष, फ़िल्टरिंग पर बहुत ज़्यादा निर्भर करता है। इस प्रक्रिया में शामिल हैं:
- का उपयोग करना बैंड-पास फ़िल्टर एक उच्च-आवृत्ति बैंड को अलग करने के लिए जहां बियरिंग प्रभाव सिग्नल — और कोई भी संरचनात्मक अनुनाद जो वे उत्तेजित करते हैं — मौजूद हैं।
- इस फ़िल्टर किए गए सिग्नल को प्रभाव की पुनरावृत्ति दर (“लिफाफा”) निकालने के लिए डिमोडुलेशन के माध्यम से संसाधित करना।
- बियरिंग फॉल्ट आवृत्तियों की पहचान करने के लिए इस लिफाफा सिग्नल के स्पेक्ट्रम का विश्लेषण करना।
बैंड-पास फ़िल्टर उच्च-ऊर्जा, कम-आवृत्ति सिग्नल — जैसे चलने की गति पर असंतुलन — को हटाने के लिए यहां महत्वपूर्ण है, जो अन्यथा छोटे, कम-ऊर्जा बियरिंग-दोष सिग्नल को खतरनाक आकार तक पहुंचने से बहुत पहले डुबो देते।
d) डायग्नोस्टिक फ़िल्टरिंग
विश्लेषक निदान में सहायता के लिए एकत्र किए गए डेटा पर डिजिटल फ़िल्टर भी लागू कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक बैंड-पास फ़िल्टर एक विशिष्ट के चारों ओर कंपन को अलग कर सकता है गियर मेष आवृत्ति का स्पष्ट दृश्य प्राप्त करने के लिए साइडबैंड जो विकासशील गियर फॉल्ट को प्रकट करते हैं। एक ऑर्डर-ट्रैकिंग फ़िल्टर परिवर्तनशील-गति मशीनों पर एक संबंधित कार्य करता है, जैसे ही यह बदलता है चलने की गति के चुने हुए गुणक में बंद हो जाता है।
4. फील्ड बैलेंसिंग में फ़िल्टरिंग
फ़िल्टरिंग केवल एक नैदानिक सहायता नहीं है — यह के लिए मौलिक है क्षेत्र संतुलन। एक रोटर को संतुलित करने के लिए, उपकरण को बिल्कुल 1× चलने की गति पर कंपन निकालना चाहिए और बाकी सब कुछ को अस्वीकार करना चाहिए। एक पोर्टेबल दो-चैनल विश्लेषक जैसे कि Balanset-1A सिंक्रोनस ट्रैकिंग फिल्टर का उपयोग करता है, जो इसके एक-प्रति-क्रांति पल्स द्वारा संदर्भित है टैकोमीटर, 1× आयाम को मापने के लिए और चरण स्पष्ट रूप से यहां तक कि जब ब्रॉडबैंड शोर अधिक हो। उस फिल्टरिंग के बिना, सुधार वजन की गणना के लिए आवश्यक छोटा, दोहराए जाने वाला 1× वेक्टर आसपास के शोर में खो जाएगा।
5. नुकसान और अच्छी प्रथा
- साक्ष्य को फ़िल्टर करना: बहुत आक्रामक निम्न-पास सेटिंग उच्च-आवृत्ति सामग्री को हटा सकती है जो असर दोष के शुरुआती लक्षणों को धारण करती है। अपनी तलाश में दोष के लिए Fmax चुनें।
- चरण विरूपण: फिल्टर अपने कट-ऑफ के पास संकेत के चरण को स्थानांतरित करते हैं। जहां चरण महत्वपूर्ण है — संतुलन, कक्षा प्लॉट — एक अच्छी तरह से व्यवहार किया जाने वाला, रैखिक चरण प्रतिक्रिया वाला फिल्टर आवश्यक है।
- बैंड को भूलना: लिफाफा विश्लेषण में, एक बैंड-पास केंद्र का चयन करना जो असर ऊर्जा ले जाने वाली गूंज को मिस करता है, एक सपाट, बेकार लिफाफा स्पेक्ट्रम देता है।
