Mi az aluláteresztő szűrő? Élsimítás és simítás • Hordozható kiegyensúlyozó, rezgésanalizátor "Balanset" zúzók, ventilátorok, mulcsozók, kombájnok csigáinak, tengelyeknek, centrifugáknak, turbináknak és sok más rotornak a dinamikus kiegyensúlyozásához Mi az aluláteresztő szűrő? Élsimítás és simítás • Hordozható kiegyensúlyozó, rezgésanalizátor "Balanset" zúzók, ventilátorok, mulcsozók, kombájnok csigáinak, tengelyeknek, centrifugáknak, turbináknak és sok más rotornak a dinamikus kiegyensúlyozásához

Mi az aluláteresztő szűrő? Élsimítás és simítás

admin által közzétéve az oldalon

Aluláteresztő szűrők megértése

Definíció: Mi az aluláteresztő szűrő?

Aluláteresztő szűrő (LPF) egy frekvenciaszelektív jelfeldolgozó elem, amely lehetővé teszi rezgés egy meghatározott határfrekvenciánál alacsonyabb komponensek áthaladjanak, miközben a határfrekvenciánál magasabb komponenseket csillapítják (redukálják vagy blokkolják). rezgéselemzés, Az aluláteresztő szűrők kritikus funkciókat látnak el, beleértve az élsimítást (a digitális rendszerekben a hamis frekvenciák megakadályozása), a zajcsökkentést és az alacsony frekvenciájú rezgési komponensek izolálását a fókuszált elemzés érdekében.

Az aluláteresztő szűrők talán a leggyakrabban használt szűrők a rezgésmérő műszerekben, minden digitalizáló rendszerben megtalálhatók anti-aliasing szűrőként, és elemzőeszközként is elérhetők az adatok simítására, a nagyfrekvenciás zaj eltávolítására és az alacsony frekvenciájú jelenségekre való fókuszálásra.

Szűrő jellemzői

Határfrekvencia (fc)

  • Meghatározás: Az a frekvencia, ahol a szűrő válaszjele -3 dB-re csökken (70,7% amplitúdó)
  • FC (áteresztősáv) alatt: A frekvenciák minimális csillapítással haladnak át
  • FC felett (stopsáv): A frekvenciák fokozatosan csillapodnak
  • Átmeneti sáv: Az fc körüli régió, ahol a csillapítás növekszik

Szűrési sorrend és lekerekítés

  • 1. rendelés: 6 dB/oktáv (20 dB/évtized) – fokozatos lecsengés
  • 2. rendelés: 12 dB/oktáv (40 dB/évtized) – közepes
  • 4. rend: 24 dB/oktáv (80 dB/évtized) – meredek
  • 8. rend: 48 dB/oktáv (160 dB/évtized) – nagyon meredek
  • Magasabb rend: Élesebb átmenet, jobb stopsáv-elnyomás

Szűrőválasz típusok

  • Butterworth: Maximálisan lapos átviteli sáv, nincs hullámzás
  • Csebisev: Élesebb levágás, lehetővé teszi az átviteli sáv hullámosodását
  • Bessel: Lineáris fázis (minimális hullámforma torzítás)
  • Elliptikus: A legélesebb átmenet, hullámzás mindkét sávban

Elsődleges alkalmazások

1. Élsimítás (legfontosabb)

Megakadályozza a hamis frekvenciákat a digitális rendszerekben:

  • Cél: Nyquist-frekvencia feletti blokkfrekvenciák (a mintavételi frekvencia fele)
  • Követelmény: Analóg-digitális átalakítás előtt
  • Tipikus határérték: 0,4–0,8 × (mintavételi frekvencia / 2)
  • Meredekség: Jellemzően 8. vagy magasabb rendű a jó aliasing-elnyomáshoz
  • Kritikai: A nem megfelelő anti-aliasing hamis spektrális csúcsokat hoz létre

2. Zajcsökkentés

  • Nagyfrekvenciás elektromos zajok eltávolítása
  • Szenzorkábel zajának szűrése
  • Sima adatok a trendekhez
  • Javítsa a jel-zaj arányt az alacsony frekvenciájú komponensek esetében

3. Frekvenciatartomány-korlátozás

  • Fókuszelemzés az érdeklődésre számot tartó frekvenciatartományon
  • Példa: 0-100 Hz-es elemzés alacsony sebességű gépekhez
  • Eltávolítja a lényegtelen, magas frekvenciájú tartalmakat
  • Csökkenti az adatfeldolgozási és -tárolási igényeket

4. Integráció előkészítése

  • A gyorsulás és a sebesség integrálása előtt
  • Nagyon magas frekvenciák eltávolítása (a felerősödő zaj)
  • Tipikus határérték: 1000-5000 Hz az alkalmazástól függően
  • Megakadályozza a zajerősödést az integráció során

Határfrekvencia kiválasztása

Élsimítási alkalmazások

  • Szabály: fc = 0,4 × Mintavételi frekvencia (konzervatív) - 0,8 × Mintavételi frekvencia (agresszív)
  • Példa: 10 kHz mintavételi frekvencia → fc = 4000 Hz
  • Kritérium: Stopsáv-csillapítás > 60 dB Nyquist frekvencián

Analitikai alkalmazások

  • Állítsa az fc-t közvetlenül a vizsgált legmagasabb frekvencia fölé
  • Alacsony frekvenciájú elemzéshez (0-200 Hz): fc = 200-300 Hz
  • Csak kiegyensúlyozatlanság esetén (1×): fc = 5-10× menetsebesség
  • Hagyjon margót a szűrő átmeneti sávjának

Zajcsökkentés

  • A zaj frekvenciatartományának azonosítása a spektrumból
  • Az fc értékének beállítása jelfrekvenciák áteresztésére, zajfrekvenciák kiszűrésére
  • Egyensúly a zajszűrés és a jelmegőrzés között

A mérésekre gyakorolt hatások

Amplitúdótartomány

  • Áteresztősáv: Minimális amplitúdóváltozás (< 0,5 dB jellemzően)
  • Zárósáv: Erős csillapítás (40-80 dB vagy több)
  • Összesített szint: Csökkenti az általános rezgést, ha magas frekvenciák vannak jelen

Időtartomány

  • Hullámforma simítás (nagyfrekvenciás változások eltávolítva)
  • Éles szélek vagy lekerekített tüskék
  • A tranziens válasz (szűrőgyűrű) befolyásolhatja a hullámforma alakját
  • A fázistorzulás befolyásolhatja a hullámforma értelmezését

Frekvenciatartomány

  • A spektrum csökkent amplitúdókat mutat a határérték felett
  • A nagyfrekvenciás csúcsok csökkennek vagy megszűnnek
  • A zajszint csökkent, ha a zaj magas frekvenciájú volt

Gyakori problémák és megoldások

Nem megfelelő élsimítás

  • Tünet: Hamis alacsony frekvenciájú csúcsok spektrum
  • Ok: A magas frekvenciák visszahúzódnak Nyquist alatt
  • Megoldás: Használjon meredekebb szűrőt, növelje a mintavételi frekvenciát, ellenőrizze a szűrő működését

Túl alacsony határérték

  • Tünet: Érvényes nagyfrekvenciás jelek csillapítva
  • Példa: A csapágyfrekvenciákat a túlságosan agresszív LPF csökkenti
  • Megoldás: Növelje a határfrekvenciát, használjon enyhébb szűrőmeredekséget

Szűrőelemek

  • Csengetés: Időtartománybeli oszcillációk az éles szűrőhatárolásból adódóan
  • Fázis torzítás: A hullámforma alakja megváltozik a fáziseltolódásokból
  • Megoldás: Bessel-szűrő használata kritikus hullámforma-alkalmazásokhoz

Kiegészítő szűrők

Aluláteresztő vs. Felüláteresztő

  • Aluláteresztő: Átengedi az alacsony frekvenciákat, blokkolja a magasakat
  • Felüláteresztő: Átengedi a magas frekvenciákat, blokkolja az alacsonyakat
  • Kiegészítő: Együttesen használják sáváteresztő szűréshez

Sávszűrő

  • Kombináció: HPF + LPF
  • Csak a megadott sávban lévő frekvenciákat engedi át
  • A sáv alatt és felett is elutasítja
  • Alapvető fontosságú burkológörbe-elemzés

Az aluláteresztő szűrők alapvető alkotóelemei a rezgésmérő rendszereknek, amelyek létfontosságú funkciókat látnak el az anti-aliasing védelemtől a zajcsökkentésen át a frekvenciatartomány kiválasztásáig. Az aluláteresztő szűrő működésének, a megfelelő határfrekvencia-választásnak és a mért jelekre gyakorolt hatásainak megértése kulcsfontosságú a pontos rezgéselemzéshez és a mérési műtermékek elkerüléséhez a digitális adatgyűjtő rendszerekben.

← Vissza a fő tartalomjegyzékhez

Kategóriák:
WhatsApp