Razumijevanje visokopropusnih filtera

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Definicija: Što je visokopropusni filtar?

Visokopropusni filtar (HPF) je frekvencijski selektivan element za obradu signala koji omogućuje vibracija komponente iznad određene granične frekvencije koje treba propustiti, dok se komponente ispod granične frekvencije slabe (smanjuju). U vibration analysis, visokopropusni filteri se koriste za uklanjanje niskofrekventnih vibracija (od neravnoteža, neusklađenost) i usredotočiti se na sadržaj visoke frekvencije (od nedostaci ležaja, zahvat zupčanika, električne frekvencije) ili za uklanjanje učinaka rezonancije montaže senzora i istosmjernih pomaka.

Visokopropusni filtri su osnovne komponente u analiza omotača, sustavi protiv aliasinga i kondicioniranje signala, omogućujući izdvajanje dijagnostičkih informacija iz određenih frekvencijskih raspona, a istovremeno odbacujući neželjene niskofrekventne komponente koje bi mogle maskirati ili preglasati signale od interesa.

Karakteristike filtera

Granična frekvencija (fc)

• Definicija: Frekvencija gdje odziv filtra pada na -3 dB (70,7% amplitude propusnog pojasa)
• Ispod fc-a: Frekvencije progresivno slabe
• Iznad fc-a: Frekvencije prolaze s minimalnim slabljenjem
• Izbor: Odaberite fc na temelju primjene i frekvencijskog sadržaja koji vas zanima

Nagib filtra (brzina opadanja)

• Brzina slabljenja ispod granične frekvencije
• Izraženo u dB po oktavi ili dB po dekadi
• 1. red: 6 dB/oktava (20 dB/dekada) – blagi nagib
• 2. red: 12 dB/oktava (40 dB/dekada) – umjereni nagib
• 4. red: 24 dB/oktava (80 dB/dekada) – strm nagib
• Viši red: Oštriji prijelaz, bolje odbacivanje, ali složenije

Vrste filtera

• Butterworth: Maksimalno ravan odziv propusnog pojasa
• Čebišev: Oštriji prekid, ali s valovitošću u propusnom pojasu
• Bessel: Najbolje karakteristike vremenske domene (minimalno fazno izobličenje)
• Eliptični trenažer: Najoštriji prijelaz, ali valovitost i u propusnom i u zapornom pojasu

Primjene u analizi vibracija

1. Otkrivanje nedostataka ležaja

Najčešća primjena:

• Granična vrijednost: Tipično 500-2000 Hz
• Svrha: Uklonite niskofrekventnu neravnotežu i vibracije neusklađenosti
• Proizlaziti: Fokus na visokofrekventne signale udara ležaja
• Koristiti: Prva faza u obradi analize omotača

2. Integracija za brzinu/pomak

• Prilikom integriranja ubrzanja u brzinu ili pomak
• HPF na 2-10 Hz uklanja istosmjerni pomak i vrlo niske frekvencije
• Sprječava pogreške u integraciji i pomak
• Bitno za točnu integraciju niskih frekvencija

3. Uklanjanje rezonancije pri montaži senzora

• Rezonancija montaže akcelerometra (obično 3-10 kHz za magnetsku montažu)
• HPF uklanja ovaj rezonantni artefakt
• Osigurava da mjerenja predstavljaju vibracije stroja, a ne učinke senzora

4. Uklanjanje DC pomaka

• HPF s vrlo niskim graničnim vrijednostima (0,5-2 Hz) uklanja istosmjernu komponentu
• Neophodno za pravilnu obradu signala
• Sprječava FFT pogreške i integracijski pomak

Praktična provedba

Analogni i digitalni filteri

Analogni visokopropusni filtri

• Hardverski sklopovi u kondicioniranju signala
• Rad u stvarnom vremenu
• Anti-aliasing i kondicioniranje senzora
• Fiksne karakteristike nakon dizajniranja

Digitalni visokopropusni filtri

• Softverska naknadna obrada
• Podesivi graničnik i redoslijed filtera
• Može se primijeniti/ukloniti nakon prikupljanja podataka
• Moderni analizatori nude više opcija filtriranja

Odabir granične frekvencije

Za analizu ležajeva

• Postavite fc ispod najniže frekvencije kvara ležaja
• Tipično: granična frekvencija 500-1000 Hz
• Uklanja 1×, 2×, mrežu zupčanika itd.
• Propušta frekvencije kvarova ležaja (obično 50-500 Hz) i njihovu visokofrekventnu modulaciju

Za integraciju

• Postavite fc na 2-5 × najnižu frekvenciju od interesa
• Prenisko: omogućuje pomicanje
• Previsoko: prigušuje valjane niskofrekventne komponente
• Tipično: 2-10 Hz za opću integraciju

Utjecaji na mjerenja

Učinci amplitude

• Frekvencije ispod granične vrijednosti smanjene amplitude
• Vrlo niske frekvencije su u biti eliminirane
• Frekvencije znatno iznad granične vrijednosti nisu pogođene
• Tranzicijska regija pokazuje postupno smanjenje

Fazni efekti

• Uvod u filtere faza pomak
• Fazni pomak ovisan o frekvenciji
• Može utjecati na oblik valnog oblika u vremenskoj domeni
• Besselovi filteri minimiziraju fazno izobličenje

Efekti valnog oblika

• Uklanja niskofrekventne varijacije osnovne linije
• Centrira valni oblik oko nule
• Može promijeniti prividni karakter valnog oblika
• Važno je razumjeti filtriranje pri interpretaciji valnih oblika

U kombinaciji s drugim filterima

Visokopropusni + niskopropusni = pojasnopropusni

• HPF blokira niske frekvencije
• LPF blokira visoke frekvencije
• Kombinacija prolazi samo srednji pojas
• Stvara propusni filter za određeni frekvencijski raspon

Visokopropusni signal u višestupanjskoj obradi

• Anti-aliasing (niskopropusni signal) prije digitalizacije
• Visokopropusnik za uklanjanje istosmjerne struje
• Propusni pojas za analizu omotača
• Sekvencijalno filtriranje za složeno kondicioniranje signala

Visokopropusni filtri su ključni alati za obradu signala u analizi vibracija, omogućujući izolaciju visokofrekventnih dijagnostičkih informacija uklanjanjem dominantnih niskofrekventnih komponenti. Razumijevanje karakteristika visokopropusnih filtra - granične frekvencije, redoslijeda filtra i utjecaja na amplitudu i fazu - ključno je za pravilnu primjenu u analizi ležajeva, integraciji signala i bilo kojoj analizi koja zahtijeva frekvencijski selektivno mjerenje.

---

← Natrag na glavni indeks