Memahami Filter High-Pass
Definisi: Apa itu Filter High-Pass?
Filter lolos tinggi (HPF) adalah elemen pemrosesan sinyal selektif frekuensi yang memungkinkan getaran komponen di atas frekuensi batas yang ditentukan untuk melewati sambil melemahkan (mengurangi) komponen di bawah frekuensi batas. analisis getaran, filter lolos tinggi digunakan untuk menghilangkan getaran frekuensi rendah (dari ketidakseimbangan, ketidaksejajaran) dan fokus pada konten frekuensi tinggi (dari cacat bantalan, rangkaian roda gigi, frekuensi listrik), atau untuk menghilangkan efek resonansi pemasangan sensor dan offset DC.
Filter lolos tinggi adalah komponen dasar dalam analisis amplop, sistem anti-aliasing, dan pengkondisian sinyal, yang memungkinkan ekstraksi informasi diagnostik dari rentang frekuensi tertentu sambil menolak komponen frekuensi rendah yang tidak diinginkan yang mungkin menutupi atau membanjiri sinyal yang diinginkan.
Karakteristik Filter
Frekuensi Batas (fc)
- Definisi: Frekuensi di mana respons filter turun menjadi -3 dB (amplitudo passband 70,7%)
- Di bawah fc: Frekuensi semakin melemah
- Di atas fc: Frekuensi lewat dengan redaman minimal
- Pilihan: Pilih fc berdasarkan aplikasi dan frekuensi konten yang diminati
Kemiringan Filter (Tingkat Roll-off)
- Tingkat redaman di bawah frekuensi cutoff
- Dinyatakan dalam dB per oktaf atau dB per dekade
- Urutan ke-1: 6 dB/oktaf (20 dB/dekade) – kemiringan landai
- Urutan ke-2: 12 dB/oktaf (40 dB/dekade) – kemiringan sedang
- Ordo ke 4: 24 dB/oktaf (80 dB/dekade) – kemiringan curam
- Tingkat Lebih Tinggi: Transisi yang lebih tajam, penolakan yang lebih baik, tetapi lebih kompleks
Jenis Filter
- Butterworth: Respons passband yang sangat datar
- Chebyshev: Pemotongan lebih tajam tetapi dengan riak di pita lulus
- Bessel: Karakteristik domain waktu terbaik (distorsi fase minimal)
- Berbentuk bulat panjang: Transisi paling tajam tetapi riak di passband dan stopband
Aplikasi dalam Analisis Getaran
1. Deteksi Cacat Bearing
Aplikasi yang paling umum:
- Batasan: Biasanya 500-2000 Hz
- Tujuan: Hilangkan ketidakseimbangan frekuensi rendah dan getaran ketidaksejajaran
- Hasil: Fokus pada sinyal dampak bantalan frekuensi tinggi
- Menggunakan: Tahap pertama dalam pemrosesan analisis amplop
2. Integrasi untuk Kecepatan/Perpindahan
- Saat mengintegrasikan percepatan ke kecepatan atau perpindahan
- HPF pada 2-10 Hz menghilangkan offset DC dan frekuensi yang sangat rendah
- Mencegah kesalahan integrasi dan penyimpangan
- Penting untuk integrasi frekuensi rendah yang akurat
3. Eliminasi Resonansi Pemasangan Sensor
- Resonansi pemasangan akselerometer (biasanya 3-10 kHz untuk pemasangan magnetik)
- HPF menghilangkan artefak resonansi ini
- Memastikan pengukuran mewakili getaran mesin, bukan efek sensor
4. Penghapusan Offset DC
- HPF dengan cutoff sangat rendah (0,5-2 Hz) menghilangkan komponen DC
- Diperlukan untuk pemrosesan sinyal yang tepat
- Mencegah kesalahan FFT dan penyimpangan integrasi
Implementasi Praktis
Filter Analog vs. Filter Digital
Filter Lolos Tinggi Analog
- Rangkaian perangkat keras dalam pengkondisian sinyal
- Operasi waktu nyata
- Anti-aliasing dan pengkondisian sensor
- Karakteristik tetap setelah dirancang
Filter Digital High-Pass
- Pasca-pemrosesan berbasis perangkat lunak
- Urutan pemotongan dan filter yang dapat disesuaikan
- Dapat diterapkan/dihapus setelah pengumpulan data
- Analisa modern menyediakan beberapa opsi filter
Memilih Frekuensi Cutoff
Untuk Analisis Bearing
- Tetapkan fc di bawah frekuensi kesalahan bantalan terendah
- Tipikal: batas 500-1000 Hz
- Menghapus 1×, 2×, jaring roda gigi, dll.
- Melewati frekuensi kesalahan bantalan (biasanya 50-500 Hz) dan modulasi frekuensi tingginya
Untuk Integrasi
- Tetapkan fc pada 2-5× frekuensi terendah yang diinginkan
- Terlalu rendah: memungkinkan penyimpangan
- Terlalu tinggi: melemahkan komponen frekuensi rendah yang valid
- Khas: 2-10 Hz untuk integrasi umum
Efek pada Pengukuran
Efek Amplitudo
- Frekuensi di bawah batas berkurang amplitudonya
- Frekuensi yang sangat rendah pada dasarnya dihilangkan
- Frekuensi jauh di atas batas tidak terpengaruh
- Daerah transisi menunjukkan pengurangan bertahap
Efek Fase
- Filter memperkenalkan fase menggeser
- Pergeseran fase bergantung pada frekuensi
- Dapat memengaruhi bentuk gelombang domain waktu
- Filter Bessel meminimalkan distorsi fase
Efek Bentuk Gelombang
- Menghapus variasi dasar frekuensi rendah
- Memusatkan bentuk gelombang di sekitar nol
- Dapat mengubah karakter bentuk gelombang yang tampak
- Penting untuk memahami penyaringan saat menafsirkan bentuk gelombang
Dikombinasikan dengan Filter Lain
Lolos Tinggi + Lolos Rendah = Lolos Pita
- HPF memblokir frekuensi rendah
- LPF memblokir frekuensi tinggi
- Kombinasi hanya melewati pita tengah
- Membuat filter bandpass untuk rentang frekuensi tertentu
High-Pass dalam Pemrosesan Multi-Tahap
- Anti-aliasing (low-pass) sebelum digitalisasi
- High-pass untuk penghilangan DC
- Bandpass untuk analisis amplop
- Penyaringan sekuensial untuk pengkondisian sinyal kompleks
Filter lolos tinggi merupakan alat pemrosesan sinyal penting dalam analisis getaran, yang memungkinkan isolasi informasi diagnostik frekuensi tinggi dengan menghilangkan komponen frekuensi rendah yang dominan. Memahami karakteristik filter lolos tinggi—frekuensi cutoff, orde filter, serta pengaruhnya terhadap amplitudo dan fase—sangat penting untuk penerapan yang tepat dalam analisis bearing, integrasi sinyal, dan analisis apa pun yang memerlukan pengukuran selektif frekuensi.
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 