Što je niskopropusni filtar? Anti-aliasing i zaglađivanje • Prijenosni balanser, analizator vibracija "Balanset" za dinamičko balansiranje drobilica, ventilatora, malčera, puževa na kombajnima, osovina, centrifuga, turbina i mnogih drugih rotora Što je niskopropusni filtar? Anti-aliasing i zaglađivanje • Prijenosni balanser, analizator vibracija "Balanset" za dinamičko balansiranje drobilica, ventilatora, malčera, puževa na kombajnima, osovina, centrifuga, turbina i mnogih drugih rotora

Što je niskopropusni filtar? Anti-aliasing i zaglađivanje

Objavio/la admin na

Razumijevanje niskopropusnih filtara

Definicija: Što je niskopropusni filtar?

Niskopropusni filtar (LPF) je frekvencijski selektivan element za obradu signala koji omogućuje vibracija komponente ispod određene granične frekvencije koje treba propustiti, dok se prigušuju (smanjuju ili blokiraju) komponente iznad granične frekvencije. U vibration analysis, Niskopropusni filtri služe ključnim funkcijama, uključujući anti-aliasing (sprečavanje lažnih frekvencija u digitalnim sustavima), smanjenje šuma i izoliranje niskofrekventnih komponenti vibracija za fokusiranu analizu.

Niskopropusni filtri su možda najčešće korišteni filtri u vibracijskoj instrumentaciji, prisutni u svakom digitalizacijskom sustavu kao anti-aliasing filtri i dostupni kao alati za analizu za zaglađivanje podataka, uklanjanje visokofrekventnog šuma i fokusiranje na niskofrekventne pojave.

Karakteristike filtera

Granična frekvencija (fc)

  • Definicija: Frekvencija gdje odziv filtra pada na -3 dB (amplituda 70,7%)
  • Ispod fc (propusni pojas): Frekvencije prolaze s minimalnim slabljenjem
  • Iznad fc (zaustavni pojas): Frekvencije progresivno slabe
  • Prijelazni pojas: Područje oko fc gdje se slabljenje povećava

Redoslijed filtera i roll-off

  • 1. red: 6 dB/oktava (20 dB/dekada) – postupno smanjivanje tona
  • 2. red: 12 dB/oktava (40 dB/dekada) – umjereno
  • 4. red: 24 dB/oktava (80 dB/dekada) – strmo
  • 8. red: 48 dB/oktava (160 dB/dekada) – vrlo strmo
  • Viši red: Oštriji prijelaz, bolje odbacivanje zaustavnog pojasa

Vrste odgovora filtera

  • Butterworth: Maksimalno ravni propusni pojas, bez valovitosti
  • Čebišev: Oštriji prekid, omogućuje valovitost propusnog pojasa
  • Bessel: Linearna faza (minimalno izobličenje valnog oblika)
  • Eliptični trenažer: Najoštriji prijelaz, valovitost u oba pojasa

Primarne primjene

1. Anti-aliasing (najkritičnije)

Sprječava lažne frekvencije u digitalnim sustavima:

  • Svrha: Blok frekvencije iznad Nyquistove frekvencije (polovica brzine uzorkovanja)
  • Zahtjev: Prije analogno-digitalne pretvorbe
  • Tipična granica: 0,4-0,8 × (Brzina uzorkovanja / 2)
  • Strmina: Tipično 8. reda ili više za dobro odbacivanje aliasinga
  • Kritično: Neadekvatno anti-aliasing stvara lažne spektralne vrhove

2. Smanjenje buke

  • Uklonite visokofrekventnu električnu buku
  • Filtrirajte šum kabela senzora
  • Ujednačeni podaci za trendove
  • Poboljšajte omjer signala i šuma za niskofrekventne komponente

3. Ograničenje frekvencijskog raspona

  • Analiza fokusa na frekvencijski raspon od interesa
  • Primjer: Analiza od 0-100 Hz za strojeve niske brzine
  • Uklanja nebitan visokofrekventni sadržaj
  • Smanjuje zahtjeve za obradom i pohranom podataka

4. Priprema za integraciju

  • Prije integriranja ubrzanja u brzinu
  • Uklonite vrlo visoke frekvencije (šum koji bi se pojačao)
  • Tipična granična frekvencija: 1000-5000 Hz, ovisno o primjeni
  • Sprječava pojačavanje šuma tijekom integracije

Odabir granične frekvencije

Aplikacije za sprječavanje aliasiranja

  • Pravilo: fc = 0,4 × brzina uzorkovanja (konzervativno) do 0,8 × brzina uzorkovanja (agresivno)
  • Primjer: Frekvencija uzorkovanja 10 kHz → fc = 4000 Hz
  • Kriterij: Slabljenje u zapornom pojasu > 60 dB na Nyquistovoj frekvenciji

Analitičke primjene

  • Postavite fc neposredno iznad najviše frekvencije od interesa
  • Za analizu niskih frekvencija (0-200 Hz): fc = 200-300 Hz
  • Samo za neravnotežu (1×): fc = 5-10× brzina rada
  • Ostavite marginu za prijelazni pojas filtera

Smanjenje buke

  • Odredite frekvencijski raspon šuma iz spektra
  • Postavi fc da propušta frekvencije signala, odbacuje frekvencije šuma
  • Ravnoteža između uklanjanja šuma i očuvanja signala

Utjecaji na mjerenja

Amplitudna domena

  • Propusni pojas: Minimalna promjena amplitude (< 0,5 dB tipično)
  • Zaustavni pojas: Jako slabljenje (40-80 dB ili više)
  • Ukupna razina: Smanjuje ukupne vibracije ako su prisutne visoke frekvencije

Vremenska domena

  • Izglađeni valni oblik (uklonjene visokofrekventne varijacije)
  • Oštri rubovi ili zaobljeni šiljci
  • Tranzijentni odziv (zvonjenje filtera) može utjecati na oblik valnog oblika
  • Fazno izobličenje može utjecati na interpretaciju valnog oblika

Frekvencijska domena

  • Spektar pokazuje smanjene amplitude iznad granične vrijednosti
  • Visokofrekventni vrhovi smanjeni ili eliminirani
  • Prag buke smanjen ako je buka bila visoke frekvencije

Uobičajeni problemi i rješenja

Neadekvatno anti-aliasing

  • Simptom: Lažni niskofrekventni vrhovi u spektar
  • Uzrok: Visoke frekvencije se savijaju ispod Nyquista
  • Riješenje: Koristite strmiji filter, povećajte brzinu uzorkovanja, provjerite funkcioniranje filtera

Preniska granica

  • Simptom: Važeći visokofrekventni signali su oslabljeni
  • Primjer: Frekvencije ležajeva smanjene preagresivnim LPF-om
  • Riješenje: Povećajte graničnu frekvenciju, koristite blaži nagib filtera

Filtriraj artefakte

  • Zvonjenje: Oscilacije u vremenskoj domeni zbog oštrog prekida filtera
  • Fazno izobličenje: Oblik valnog oblika mijenja se zbog faznih pomaka
  • Riješenje: Koristite Bessel filtar za primjene s kritičnim valnim oblicima

Komplementarni filtri

Niskopropusni vs. visokopropusni

  • Niskopropusni: Propušta niske frekvencije, blokira visoke
  • Visokopropusni: Propušta visoke frekvencije, blokira niske
  • Komplementarno: Koriste se zajedno za filtriranje propusnika pojasa

Pojasno propusni filtar

  • Kombinacija: HPF + LPF
  • Propušta samo frekvencije u određenom opsegu
  • Odbacuje i ispod i iznad pojasa
  • Bitno za analiza omotača

Niskopropusni filtri su temeljne komponente u sustavima za mjerenje vibracija, obavljajući bitne funkcije od zaštite od aliasinga do smanjenja šuma i odabira frekvencijskog raspona. Razumijevanje rada niskopropusnog filtra, pravilnog odabira granične frekvencije i utjecaja na izmjerene signale ključno je za točnu analizu vibracija i izbjegavanje artefakata mjerenja u sustavima za akviziciju digitalnih podataka.

← Natrag na glavni indeks

Kategorije:
WhatsApp