Razumijevanje Notch filtera
Definicija: Što je Notch filter?
Zarezni filtar (također se naziva filtar nepropusnosti pojasa, filtar za odbacivanje pojasa ili frekvencijska zamka) je frekvencijski selektivan element za obradu signala koji snažno prigušuje vibracija komponente unutar uskog frekvencijskog pojasa, dok istovremeno omogućuje prolaz svim frekvencijama izvan tog pojasa u biti nepromijenjenima. Urezni filtar je suprotnost propusnom filtru: umjesto da propušta pojas i blokira sve ostalo, blokira određeni pojas i propušta sve ostalo.
Zarezni filteri se koriste u vibration analysis za uklanjanje dominantne interferencije (električni šum od 60 Hz), eliminiranje preobilnih vibracijskih komponenti (vrlo visoka 1× neravnoteža koja maskira druge signale) ili suzbijanje rezonancija koje prikrivaju dijagnostičke informacije. Omogućuju "vidjeti oko" dominantnih frekvencija kako bi se otkrile slabije, ali dijagnostički važne komponente.
Karakteristike filtera
Središnja (urezna) frekvencija
- Frekvencija maksimalnog slabljenja
- Frekvencija koja se "izrezuje"“
- Podešen na određene smetnje ili neželjenu frekvenciju
- Slabljenje tipično 40-60 dB u centru
Propusnost ureza
- Uski zarez: Odbacuje vrlo selektivan frekvencijski raspon (visoki Q)
- Široki zarez: Odbacuje širi frekvencijski pojas (niski Q)
- Q-faktor: Središnja frekvencija / propusnost
- Tipično: Q = 10-50 za vibracijske primjene
Dubina slabljenja
- Koliko je smanjena frekvencija zareza
- Tipično 40-60 dB (smanjenje od 100-1000×)
- Filtri višeg reda pružaju dublje zareze
- Susjedne frekvencije minimalno pogođene
Uobičajene primjene
1. Uklanjanje električnih smetnji
Uklanjanje šuma iz dalekovoda:
- 60 Hz urez: Uklanja električni prijem od 60 Hz u Sjevernoj Americi
- 50 Hz urez: Uklanja smetnje od 50 Hz u Europi/Aziji
- Harmonici: Dodatni zarezi na 120/180/240 Hz ili 100/150/200 Hz
- Korist: Čišći spektar koji otkriva mehaničke vibracije
- Oprez: Ne koristiti ako 2× mrežna frekvencija (120/100 Hz) ima dijagnostičku vrijednost
2. Potiskivanje dominantne komponente
- Teška neravnoteža: Izrežite ogromnu veličinu 1× kako biste vidjeli ostale komponente
- Mreža visokog zupčanika: Uklonite dominantni zahvat zupčanika kako biste otkrili frekvencije ležajeva
- Jaka rezonanca: Potisnite strukturnu rezonancu kako biste vidjeli pobuđenje
- Svrha: Otkrij maskirane dijagnostičke informacije
3. Uklanjanje rezonancije senzora
- Uklonite artefakte rezonancije pri montaži senzora
- Zarez na rezonantnoj frekvenciji montaže (varira ovisno o načinu montaže)
- Osigurava da mjerenja predstavljaju stroj, a ne senzor
4. Izbjegavanje aliasirajućih artefakata
- Izostavite specifične visoke frekvencije prije smanjenja uzorkovanja
- Sprječava aliasing poznatih jakih komponenti
- Nadopunjuje anti-aliasing niskopropusni filtar
Razmatranja dizajna
Odabir širine zareza
Uski zarez (visoki Q)
- Prednost: Kirurško uklanjanje jedne frekvencije, minimalan utjecaj na susjedne
- Nedostatak: Frekvencija mora biti točno poznata i stabilna
- Primjer: 60,0 Hz ± 0,5 Hz zarez za električne smetnje
Široki zarez (niski Q)
- Prednost: Snima varijacije frekvencije, manje kritično podešavanje
- Nedostatak: Može utjecati na frekvencije koje želite zadržati
- Primjer: 1× ± 5 Hz za uklanjanje neravnoteže koja varira s fluktuacijama brzine
Kompromis između dubine i širine
- Dublji zarezi (> 60 dB) često zahtijevaju širu propusnost
- Vrlo uski zarezi možda neće postići duboko prigušenje
- Optimizirajte na temelju zahtjeva aplikacije
Prednosti i ograničenja
Prednosti
- Uklanja dominantne interferirajuće frekvencije
- Otkriva maskirane dijagnostičke komponente
- Poboljšava korištenje dinamičkog raspona
- Omogućuje fokusiranje na slabije, ali važne signale
Ograničenja i mjere opreza
- Uklanja informacije: Trajno izgubljen sadržaj zarezane frekvencije
- Može sakriti probleme: Ako zarezana frekvencija ima dijagnostičku vrijednost, problem se propušta
- Fazno izobličenje: Zarezni filtri mogu značajno utjecati na fazu blizu zarezne frekvencije
- Zvonjenje: Oštri zarezi mogu stvoriti artefakte u vremenskoj domeni
- Koristite oprezno: Trebala bi nadopuniti, a ne zamijeniti, nefiltriranu analizu
Najbolje prakse
Kada koristiti Notch filtere
- Poznate smetnje (električni šum) koje zaklanjaju mjerenja
- Dominantna komponenta (ozbiljna neravnoteža) sprječava korištenje dinamičkog raspona
- Nakon što nefiltrirana analiza potvrdi da zarezana frekvencija nije dijagnostička
- Za otkrivanje slabih signala za detaljan pregled
Kada NE koristiti
- Rutinska mjerenja probira (koristite nefiltrirana mjerenja za opću dijagnostiku)
- Kada zarezana frekvencija ima dijagnostičku vrijednost
- Bez prethodnog razumijevanja punog nefiltriranog spektra
- Kao zamjena za fiksiranje stvarnog izvora smetnji
Dokumentacija
- Uvijek dokumentirajte kada se koristi zarezni filter
- Rekordna frekvencija i propusnost
- Zadržite nefiltrirane podatke za referencu
- Napomena o razlogu za filtriranje urezima
Implementacija
Hardverski Notch filteri
- Fiksna frekvencija (obično 50 ili 60 Hz)
- Uključuje se/isključuje po potrebi
- Analogni sklop u instrumentu
- Rad u stvarnom vremenu
Softverski Notch filteri
- Primijenjeno na digitalizirane podatke
- Podesiva središnja frekvencija i propusnost
- Može testirati različite parametre zareza
- Nerazorno (izvorni podaci sačuvani)
Urezni filteri su specijalizirani alati za obradu signala koji selektivno uklanjaju uske frekvencijske pojaseve iz vibracijskih signala. Iako su moćni za uklanjanje smetnji i otkrivanje maskiranih komponenti, urezni filteri moraju se koristiti razborito uz potpuno razumijevanje koje se informacije odbacuju, osiguravajući da urezane frekvencije ne sadrže važan dijagnostički sadržaj.
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 