A sáváteresztő szűrők megértése
Definíció: Mi az a sáváteresztő szűrő?
Sávszűrő (BPF) egy frekvenciaszelektív jelfeldolgozó elem, amely lehetővé teszi rezgés egy adott frekvenciasávon belüli komponenseken áthaladnak, miközben csillapítják mind az adott sáv alatti, mind a feletti komponenseket. Egyesíti a felüláteresztő szűrő (alacsony frekvenciák blokkolása) és az aluláteresztő szűrő (magas frekvenciák blokkolása) jellemzőit, hogy egy “ablakot” hozzon létre, amely csak egy kiválasztott középső frekvenciatartományt enged át. A sáváteresztő szűrőket a középfrekvenciájuk, a sávszélességük és a szűrő rendje/meredeksége határozza meg.
A rezgésanalízisben a sáváteresztő szűrők elengedhetetlenek burkológörbe-elemzés (a csapágyütési frekvenciák elkülönítése), célzott diagnosztika (meghatározott frekvenciatartományok vizsgálata), és a nem kívánt rezgések kiküszöbölése az adott frekvenciasávon kívül a jel-zaj viszony és a mérési tisztaság javítása érdekében.
Szűrőparaméterek
Középfrekvencia (f0)
- Az átviteli sáv közepe
- A szűrő maximális válaszának frekvenciája
- Az érdeklődésre számot tartó gyakorisági tartalom alapján kiválasztva
- Általában a rezonancia vagy a hibafrekvenciához igazodva választják ki
Sávszélesség (sávszélesség)
- Meghatározás: Frekvenciatartomány -3 dB pontok között (f_high – f_low)
- Keskeny sáv: FF < 10% középfrekvenciás (nagyon szelektív)
- Széles sáv: BW > 50% középfrekvenciás (kevésbé szelektív)
- Q-tényező: Q = f0 / BW (magasabb Q = szűkebb, szelektívebb)
Szűrő jellemzői
- Alsó határérték (f_low): Frekvencia, ahol az alsó meredekség eléri a -3 dB-t
- Felső határérték (f_high): Frekvencia, ahol a felső meredekség eléri a -3 dB-t
- Alakfaktor: A stopsáv és az áteresztősáv szélességének aránya (a szelektivitás mértéke)
Alkalmazások a rezgésanalízisben
1. Burkológörbe-elemzés (elsődleges alkalmazás)
A csapágyhibák észlelésének első kritikus lépése:
- Sávválasztás: 500 Hz – 10 kHz vagy 1 kHz – 20 kHz jellemzően
- Cél: Izolálja az ütések által gerjesztett nagyfrekvenciás csapágyrezonanciákat
- Folyamat: BPF → burkológörbe-észlelés → FFT borítékból
- Eredmény: Továbbfejlesztett csapágyhiba-frekvenciák jól látható
2. Rezonanciasáv-elemzés
- Szűrés a szerkezeti vagy csapágyrezonancia frekvencia körül
- Izolálja az energiát a rezonancián más frekvenciákon
- Gerjesztés és válasz értékelése adott módban
- Hasznos a rezonancia hibaelhárításához
3. Frekvenciatartomány-leválasztás
- Konkrét diagnosztikai frekvenciatartományra összpontosítva
- Példa: 10-100 Hz alacsony frekvenciájú elemzéshez
- Eltávolítja az alacsony frekvenciájú sodródást és a magas frekvenciájú zajt
- Javítja az érdekes frekvenciák tisztaságát
4. Fogaskerék-háló szigetelése
- BPF középen a fogaskerék-kapcsolási frekvencián
- Átengedi a hálózati frekvenciát és az oldalsávokat
- Blokkolja a többi sebességfokozatot és csapágyfrekvenciát
- Lehetővé teszi a célzott felszerelés-elemzést
Sávszűrő kialakítása
Kaszkádos aluláteresztő és felüláteresztő
Leggyakoribb megvalósítás:
- A felüláteresztő szűrő blokkolja az f_low alatti frekvenciákat
- Aluláteresztő szűrő blokkolja az f_high feletti frekvenciákat
- A soros kombináció sáváteresztő áramkört hoz létre
- Minden szűrő hozzájárul a teljes szelektivitáshoz
Közvetlen sáváteresztő kialakítás
- Egyetlen szűrőként optimalizálva, nem pedig kaszkádként
- Összetettebb, de jobb tulajdonságokat érhet el
- Speciális alkalmazásokban használják
Gyakorlati megfontolások
Sávszélesség-kiválasztási kompromisszumok
Keskeny sávszélesség
- Előnyök: Jobb szelektivitás, a szomszédos frekvenciák erősebb elnyomása
- Hátrányok: Kihagyhatja a frekvenciaváltozásokat, pontos hangolást igényel
- Használat: Amikor a pontos frekvencia ismert és stabil
Széles sávszélesség
- Előnyök: Frekvenciaváltozások rögzítése, kevésbé kritikus hangolás
- Hátrányok: A közeli nem kívánt frekvenciák kisebb mértékű elutasítása
- Használat: Amikor a frekvencia változik, vagy frekvenciatartományra van szükség
Burkológörbe-elemzéshez
- Tipikus zenekarok: 500-2000 Hz, 1000-5000 Hz, 5000-20000 Hz
- Kiválasztás: Válasszon jó csapágyrezonancia-gerjesztésű sávot
- Ellenőrizd: A rezonancia azonosításához ellenőrizze a nyers gyorsulási spektrumot
- Optimalizálás: Állítsa be a csapágyhiba-jel maximalizálása érdekében
Szűrőhatások a jelekre
Időhullám-effektusok
- A szűrt hullámforma csak az átviteli sávban lévő frekvenciákat mutatja
- Modulált vivőként jelenik meg (keskeny sáv esetén)
- Eltávolítja az alacsony frekvenciájú ingadozásokat és a magas frekvenciájú zajt
- Leegyszerűsítheti a hullámforma értelmezését
Spektrumhatások
- Az átviteli sáv amplitúdói megőrződnek
- A stopsáv amplitúdói csökkentve vannak (tipikusan 40-80 dB)
- Tisztább spektrum, amely az érdeklődési sávra összpontosít
- A zajszint csökken, ha a zaj a jelátviteli sávon kívül esik
Digitális vs. analóg sáváteresztő szűrők
Analóg szűrők
- Hardveres megvalósítás a jelútvonalban
- Valós idejű működés
- Fix jellemzők a tervezés után
- Élsimításhoz és jelkondicionáláshoz használják
Digitális szűrők
- Szoftverfeldolgozás digitalizálás után
- Állítható paraméterek
- A begyűjtés után felhelyezhető/eltávolítható
- A modern analizátorok széleskörű digitális BPF lehetőségeket kínálnak
Gyakori alkalmazások frekvenciatartomány szerint
Alacsony frekvenciájú sáváteresztő (10-200 Hz)
- Kiegyensúlyozatlanság és eltolódás elemzése
- Alacsony sebességű gépek felügyelete
- Alapozás és szerkezeti rezgés
Középfrekvenciás sáváteresztő (200-2000 Hz)
- Fogaskerék-kapcsolási frekvenciák
- Lapát/lapát áthaladási frekvenciák
- Alacsonyabb csapágyhiba-gyakoriság
Nagyfrekvenciás sáváteresztő (2-40 kHz)
- Csapágyhiba-burkolat elemzése
- Nagyfrekvenciás ütések
- Ultrahangos frekvenciák
- Csapágyrezonancia gerjesztés
A sáváteresztő szűrők sokoldalú jelfeldolgozó eszközök, amelyek lehetővé teszik a meghatározott frekvenciatartományok célzott elemzését, miközben kiszűrik a nem kívánt alacsony és magas frekvenciájú komponenseket. A sáváteresztő szűrők kiválasztásának és alkalmazásának elsajátítása – különösen a burkológörbe-analízis és a frekvenciatartomány-izolálás esetében – elengedhetetlen a fejlett rezgésdiagnosztikához és a diagnosztikai információk hatékony kinyeréséhez összetett rezgésjelekből.
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 