A jelszűrés megértése
Jelszűrés egy kulcsfontosságú jelfeldolgozási technika, amelyet a következőkben alkalmaznak rezgéselemzés a nem kívánt frekvenciakomponensek eltávolítása a jelből, vagy az érdeklődésre számot tartó konkrét frekvenciák elkülönítése. A szűrő lényegében egy olyan elektronikus áramkör vagy szoftveres algoritmus, amely bizonyos frekvenciákat átenged, míg másokat blokkol vagy csillapít. Ez a tudományág egyik csendes munkagépe: a szűrés folyamatosan fut minden digitális rezgésanalizátor annak biztosítása érdekében, hogy az elemzett adatok tiszták, pontosak és relevánsak legyenek az adott diagnosztikai feladat szempontjából.
1. Definíció: Mi a jelszűrés?
Minden nyers rezgésmérés a kívánt és a nem kívánt jelek keveréke - érzékelőzaj, szerkezeti rezonanciák, elektromos zúgás és olyan frekvenciatartományokból származó energia, amelyek egyszerűen nem tartoznak az aktuális feladathoz. A szűrőt a következők határozzák meg határfrekvencia (az a pont, ahol elkezd csillapodni) és a roll-off (milyen meredeken csillapodik azon a ponton túl). A szűrés művészete abban rejlik, hogy a jel diagnosztikai tartalmát átadja, miközben elnyomja mindazt, ami azt elfedné. Ha jól csinálják, akkor láthatatlan; ha rosszul csinálják, akkor elrejtheti azt a hibát, amire éppen vadászik.
2. A rezgésanalízisben használt szűrők gyakori típusai
A jelfeldolgozásban négy alapvető szűrőtípus létezik, és mindegyiknek megvan a maga szerepe az analizátor jelláncában:
- Aluláteresztő szűrő: átengedi az alacsony frekvenciákat, de blokkolja a magas frekvenciákat. Az a frekvencia, amelynél a jel csillapodni kezd, a határfrekvencia.
- Felüláteresztő szűrő: az aluláteresztő szűrő ellentéte - átengedi a magas frekvenciákat, és blokkolja az alacsony frekvenciákat.
- Sávszűrő: egy adott sávot vagy frekvenciatartományt enged át, miközben blokkolja az alacsonyabb és magasabb frekvenciákat. Ez tulajdonképpen egy magas- és egy aluláteresztő szűrő együttes működése.
- Band-Stop (vagy Notch) Szűrő: a sávszűrő ellentéte - egy keskeny frekvenciasávot blokkol, míg az összes többit átengedi. A rovátkaszűrő a legmegfelelőbb eszköz egyetlen zavaró hang, például hálózati frekvenciájú elektromos interferencia visszaverésére.
3. A szűrés főbb alkalmazásai
A szűrőket számos kritikus módon használják a rezgésanalizátorokon belül:
a) Élsimítási szűrők
Ez vitathatatlanul a szűrés legfontosabb alkalmazása. A kiegyenlítésgátló szűrő egy meredek aluláteresztő szűrő, amelyet az analóg jelre alkalmaznak. a előtt digitalizálják. Célja a felhasználó által a méréshez kiválasztott maximális frekvencia (Fmax) feletti összes frekvenciatartalom eltávolítása.
Ez elengedhetetlen a megelőzés érdekében Élsebet, egy súlyos digitális jelfeldolgozási hiba, amely során a magas frekvenciák “lehajlanak” és alacsonyabb frekvenciáknak álcázzák magukat, teljesen helytelen spektrum az egyébként jó adatokból. Mivel az aliasinget nem lehet visszacsinálni, ha az adatokat már lemintavételezték - a hamis csúcsok megkülönböztethetetlenek a valódiaktól -, az anti-aliasing szűrőnek az analóg tartományban, az átalakító előtt kell működnie. Ez az egyetlen komponens, amely garantálja a digitális rezgési adatok integritását.
b) Integráció és differenciálás
A rezgés mérése gyorsulás, sebesség vagy elmozdulás formájában történik. Míg egy gyorsulásmérő a legelterjedtebb érzékelő, az elemző gyakran szeretné az adatokat a sebesség szempontjából nézni, ami általában megköveteli, hogy az elemző integrálja a gyorsulási jelet. Az integrálás erősen felerősíti a nagyon alacsony frekvenciájú zajt - a jól ismert “sí-felhajtás”, amely meredeken emelkedik a nulla Hz felé. Az integrálás előtt egy nagyáteresztő szűrő eltávolítja ezt a zajt, hogy tiszta, használható sebesség- vagy elmozdulás-spektrumot kapjunk. A fordított művelet, a differenciálás, ellentétes tendenciát mutat, és ehelyett felerősíti a nagyfrekvenciás zajt.
c) burkológörbe-elemzés (demoduláció)
Burkológörbe-elemzés, az elsődleges technika az alábbiak kimutatására csapágyhibák, nagymértékben támaszkodik a szűrésre. A folyamat a következőket foglalja magában:
- Egy sávszűrő egy olyan nagyfrekvenciás sáv elkülönítése, ahol a csapágyak ütésjelek - és az általuk gerjesztett szerkezeti rezonancia - jelen vannak.
- Ennek a szűrt jelnek a feldolgozása demoduláción keresztül, hogy kivonja a hatások ismétlési sebességét (a “burkológörbét”).
- E burkolójel spektrumának elemzése a csapágyhiba frekvenciáinak azonosítása érdekében.
A sávszűrő itt kulcsfontosságú a nagy energiájú, alacsony frekvenciájú jelek - mint például a futási sebességnél jelentkező kiegyensúlyozatlanság - eltávolításához, amelyek egyébként elnyomnák az apró, alacsony energiájú csapágyhiba jeleket, jóval azelőtt, hogy azok elérnék a veszélyes méretet.
d) Diagnosztikai szűrés
Az elemzők az adatok gyűjtése után digitális szűrőket is alkalmazhatnak az adatokra, hogy segítsék a diagnózist. Például egy sávszűrővel elszigetelhető a rezgés egy bizonyos fogaskerék-kapcsolási frekvencia hogy tisztábban lássuk a oldalsávok amelyek egy kialakulóban lévő fogaskerékhibát fednek fel. A változó fordulatszámú gépeknél egy rendkövető szűrő hasonló feladatot lát el, a fordulatszám változásakor a fordulatszám egy kiválasztott többszörösét rögzíti.
4. Szűrés a mezőkiegyenlítésben
A szűrés nem csak diagnosztikai segédeszköz - alapvető fontosságú a következőkhöz helyszíni kiegyensúlyozás. A rotor kiegyensúlyozásához a műszernek pontosan 1×-es fordulatszámon kell kivennie a rezgést, és minden mást el kell utasítania. Egy hordozható kétcsatornás analizátor, mint például a Balanset-1A egy szinkron követési szűrőt használ, amely a fordulatonkénti egyszeri impulzusra hivatkozik a fordulatszámmérő, az 1× amplitúdó mérésére, és fázis tisztán, még akkor is, ha a szélessávú zaj magas. E szűrés nélkül a korrekciós súly kiszámításához szükséges kis, megismételhető 1× vektor elveszne a környező zajban.
5. Buktatók és jó gyakorlatok
- A bizonyítékok kiszűrése: a túl agresszív aluláteresztő beállítás eltávolíthatja a magas frekvenciájú tartalmat, amely a legkorábbi csapágyhiba tüneteit okozza. Válassza az Fmax értéket a keresett hibának megfelelően.
- Fáziseltérés: A szűrők a határértékük közelében eltolják a jel fázisát. Ahol a fázis számít - kiegyensúlyozás, pálya telkek - egy jól viselkedő, lineáris fázisválaszú szűrő elengedhetetlen.
- A zenekar elfelejtése: a burkológörbe-elemzés során egy olyan sávszűrő központ kiválasztása, amely kihagyja a csapágy energiáját hordozó rezonanciát, lapos, haszontalan burkológörbe-spektrumot eredményez.
