A felüláteresztő szűrők megértése
Definíció: Mi az a felüláteresztő szűrő?
Felüláteresztő szűrő (HPF) egy frekvenciaszelektív jelfeldolgozó elem, amely lehetővé teszi rezgés egy meghatározott határfrekvencián felüli komponensek áthaladjanak, miközben a határfrekvencián belüli komponenseket csillapítsák (redukálják). rezgéselemzés, a felüláteresztő szűrőket az alacsony frekvenciájú rezgések eltávolítására használják (a kiegyensúlyozatlanság, eltérés) és a magas gyakoriságú tartalmakra összpontosít (a csapágyhibák, fogaskerék-kapcsolás, elektromos frekvenciák), vagy az érzékelő felszerelési rezonanciahatásainak és az egyenáramú eltolódásoknak a kiküszöbölésére.
A felüláteresztő szűrők alapvető alkatrészek a burkológörbe-elemzés, élsimító rendszerek és jelkondicionálás, amelyek lehetővé teszik a diagnosztikai információk kinyerését meghatározott frekvenciatartományokból, miközben elutasítják a nem kívánt alacsony frekvenciájú komponenseket, amelyek elfedhetik vagy elnyomhatják az érdekes jeleket.
Szűrő jellemzői
Határfrekvencia (fc)
- Meghatározás: Az a frekvencia, ahol a szűrő válaszjele -3 dB-re csökken (az átviteli sáv amplitúdójának 70,7%-je)
- Az FC alatt: A frekvenciák fokozatosan csillapodnak
- FC felett: A frekvenciák minimális csillapítással haladnak át
- Kiválasztás: Válassza ki az fc-t az alkalmazás és az érdeklődésre számot tartó frekvenciatartalom alapján
Szűrő meredeksége (lefutási sebesség)
- A határfrekvencia alatti csillapítás mértéke
- dB/oktávban vagy dB/évtizedben kifejezve
- 1. rendelés: 6 dB/oktáv (20 dB/évtized) – enyhe lejtésű
- 2. rendelés: 12 dB/oktáv (40 dB/évtized) – közepes meredekség
- 4. rend: 24 dB/oktáv (80 dB/évtized) – meredek lejtésű
- Magasabb rend: Élesebb átmenet, jobb elutasítás, de összetettebb
Szűrőtípusok
- Butterworth: Maximálisan lapos átviteli sávválasz
- Csebisev: Élesebb levágás, de hullámos áteresztősáv
- Bessel: Legjobb időtartománybeli jellemzők (minimális fázistorzulás)
- Elliptikus: A legélesebb átmenet, de hullámzás mind az áteresztő, mind a stop sávban
Alkalmazások a rezgésanalízisben
1. Csapágyhiba-észlelés
Leggyakoribb alkalmazás:
- Határérték: Tipikusan 500-2000 Hz
- Cél: Az alacsony frekvenciájú kiegyensúlyozatlanság és a beállítási rezgés eltávolítása
- Eredmény: Nagyfrekvenciás csapágyütközési jelekre összpontosítva
- Használat: A borítékelemzés feldolgozásának első szakasza
2. Integrálás sebességre/elmozdulásra
- A gyorsulás sebességgel vagy elmozdulással való integrálásakor
- A 2-10 Hz-es HPF eltávolítja az egyenáramú eltolást és a nagyon alacsony frekvenciákat
- Megakadályozza az integrációs hibákat és az eltolódást
- Alapvető a pontos alacsony frekvenciájú integrációhoz
3. Érzékelő rögzítési rezonancia kiküszöbölése
- Gyorsulásmérő rögzítési rezonanciája (mágneses rögzítés esetén jellemzően 3-10 kHz)
- A HPF eltávolítja ezt a rezonancia műterméket
- Biztosítja, hogy a mérések a gép rezgését, ne pedig az érzékelők hatásait tükrözzék
4. DC eltolás eltávolítása
- A nagyon alacsony levágású (0,5-2 Hz) HPF eltávolítja az egyenáramú komponenst
- Szükséges a megfelelő jelfeldolgozáshoz
- Megakadályozza az FFT hibákat és az integrációs sodródást
Gyakorlati megvalósítás
Analóg vs. digitális szűrők
Analóg felüláteresztő szűrők
- Hardver áramkörök a jelfeldolgozásban
- Valós idejű működés
- Élsimítás és érzékelőkondicionálás
- Fix jellemzők a tervezés után
Digitális felüláteresztő szűrők
- Szoftveralapú utófeldolgozás
- Állítható határérték és szűrősorrend
- Adatgyűjtés után alkalmazható/eltávolítható
- A modern analizátorok számos szűrési lehetőséget kínálnak.
Határfrekvencia kiválasztása
Csapágyelemzéshez
- Állítsa be az fc-t a legalacsonyabb csapágyhiba-frekvencia alá
- Tipikus: 500-1000 Hz-es határérték
- Eltávolítja az 1×, 2× fogaskerék-összekötő pontokat stb.
- Áthalad a csapágyhiba-frekvenciákon (jellemzően 50-500 Hz) és azok nagyfrekvenciás modulációján
Integrációhoz
- Állítsd be az fc-t a vizsgált legalacsonyabb frekvencia 2-5-szörösére
- Túl alacsony: elsodródást tesz lehetővé
- Túl magas: csillapítja az érvényes alacsony frekvenciájú komponenseket
- Tipikus: 2-10 Hz általános integrációhoz
A mérésekre gyakorolt hatások
Amplitúdóhatások
- A határérték alatti frekvenciák amplitúdója csökkent
- A nagyon alacsony frekvenciák lényegében kiküszöbölve
- A határérték feletti frekvenciák nem változtak
- Az átmeneti régió fokozatos csökkenést mutat
Fázishatások
- Szűrők bevezetése fázis váltás
- Fázisváltási frekvenciafüggő
- Befolyásolhatja az időtartománybeli hullámforma alakját
- Bessel-szűrők minimalizálják a fázistorzulást
Hullámforma-effektusok
- Eltávolítja az alacsony frekvenciájú alapvonal-variációkat
- A hullámformát nulla körül középre igazítja
- Megváltoztathatja a látszólagos hullámforma jellegét
- Fontos megérteni a szűrést a hullámformák értelmezésekor
Más szűrőkkel kombinálva
Felüláteresztő + Aluláteresztő = Sávszűrő
- A HPF blokkolja az alacsony frekvenciákat
- Az LPF blokkolja a magas frekvenciákat
- A kombináció csak a középső sávot haladja át
- Sáváteresztő szűrőt hoz létre egy adott frekvenciatartományhoz
Felüláteresztő többlépcsős feldolgozás
- Aluláteresztő anti-aliasing digitalizálás előtt
- Felüláteresztő DC eltávolításhoz
- Sávszűrő a burkológörbe-analízishez
- Szekvenciális szűrés komplex jelfeldolgozáshoz
A felüláteresztő szűrők alapvető jelfeldolgozó eszközök a rezgésanalízisben, lehetővé téve a nagyfrekvenciás diagnosztikai információk izolálását a domináns alacsony frekvenciájú komponensek eltávolításával. A felüláteresztő szűrő jellemzőinek – a határfrekvencia, a szűrő rendje, valamint az amplitúdóra és a fázisra gyakorolt hatások – megértése kulcsfontosságú a csapágyanalízisben, a jelintegrációban és a frekvenciaszelektív mérést igénylő elemzésekben való megfelelő alkalmazáshoz.
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 