Apa itu Filter Low-Pass? Anti-Aliasing dan Smoothing • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penyeimbang dinamis crusher, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya. Apa itu Filter Low-Pass? Anti-Aliasing dan Smoothing • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penyeimbang dinamis crusher, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya.

Apa itu Filter Low-Pass? Anti-Aliasing dan Smoothing

Diterbitkan oleh admin pada

Memahami Filter Low-Pass

Definisi: Apa itu Filter Lolos Rendah?

Filter lolos rendah (LPF) adalah elemen pemrosesan sinyal selektif frekuensi yang memungkinkan getaran komponen di bawah frekuensi batas yang ditentukan untuk melewatinya sambil melemahkan (mengurangi atau memblokir) komponen di atas frekuensi batas. analisis getaran, filter lolos rendah memiliki fungsi penting termasuk anti-aliasing (mencegah frekuensi palsu dalam sistem digital), pengurangan derau, dan mengisolasi komponen getaran frekuensi rendah untuk analisis terfokus.

Filter lolos rendah mungkin merupakan filter yang paling umum digunakan dalam instrumentasi getaran, hadir dalam setiap sistem digitalisasi sebagai filter anti-aliasing dan tersedia sebagai alat analisis untuk menghaluskan data, menghilangkan gangguan frekuensi tinggi, dan memfokuskan pada fenomena frekuensi rendah.

Karakteristik Filter

Frekuensi Batas (fc)

  • Definisi: Frekuensi di mana respons filter turun menjadi -3 dB (amplitudo 70,7%)
  • Di bawah fc (Passband): Frekuensi lewat dengan redaman minimal
  • Di atas fc (Stopband): Frekuensi semakin melemah
  • Pita Transisi: Daerah sekitar fc dimana redaman meningkat

Urutan Filter dan Roll-Off

  • Urutan ke-1: 6 dB/oktaf (20 dB/dekade) – penurunan bertahap
  • Urutan ke-2: 12 dB/oktaf (40 dB/dekade) – sedang
  • Ordo ke 4: 24 dB/oktaf (80 dB/dekade) – curam
  • Ordo ke 8: 48 dB/oktaf (160 dB/dekade) – sangat curam
  • Tingkat Lebih Tinggi: Transisi yang lebih tajam, penolakan stopband yang lebih baik

Jenis Respons Filter

  • Butterworth: Passband yang sangat datar, tanpa riak
  • Chebyshev: Pemotongan yang lebih tajam, memungkinkan riak pita passband
  • Bessel: Fase linier (distorsi bentuk gelombang minimal)
  • Berbentuk bulat panjang: Transisi paling tajam, riak di kedua pita

Aplikasi Utama

1. Anti-Aliasing (Paling Kritis)

Mencegah frekuensi palsu dalam sistem digital:

  • Tujuan: Frekuensi blok di atas frekuensi Nyquist (setengah laju sampel)
  • Persyaratan: Sebelum konversi analog ke digital
  • Batasan Umum: 0,4-0,8 × (Laju Sampel / 2)
  • Kecuraman: Biasanya urutan ke-8 atau lebih tinggi untuk penolakan aliasing yang baik
  • Kritis: Anti-aliasing yang tidak memadai menciptakan puncak spektral yang salah

2. Pengurangan Kebisingan

  • Hilangkan kebisingan listrik frekuensi tinggi
  • Saring kebisingan kabel sensor
  • Data halus untuk tren
  • Meningkatkan rasio sinyal terhadap noise untuk komponen frekuensi rendah

3. Batasan Jangkauan Frekuensi

  • Analisis fokus pada rentang frekuensi yang diminati
  • Contoh: Analisis 0-100 Hz untuk mesin kecepatan rendah
  • Menghapus konten frekuensi tinggi yang tidak relevan
  • Mengurangi persyaratan pemrosesan dan penyimpanan data

4. Persiapan Integrasi

  • Sebelum mengintegrasikan percepatan ke kecepatan
  • Hilangkan frekuensi yang sangat tinggi (noise yang akan diperkuat)
  • Batasan tipikal: 1000-5000 Hz tergantung pada aplikasi
  • Mencegah amplifikasi kebisingan dalam integrasi

Memilih Frekuensi Cutoff

Aplikasi Anti-Aliasing

  • Aturan: fc = 0,4 × Laju Sampel (konservatif) hingga 0,8 × Laju Sampel (agresif)
  • Contoh: Laju sampel 10 kHz → fc = 4000 Hz
  • Kriteria: Redaman stopband > 60 dB pada frekuensi Nyquist

Aplikasi Analitis

  • Tetapkan fc tepat di atas frekuensi tertinggi yang diminati
  • Untuk analisis frekuensi rendah (0-200 Hz): fc = 200-300 Hz
  • Hanya untuk ketidakseimbangan (1×): fc = 5-10× kecepatan lari
  • Sisakan margin untuk pita transisi filter

Pengurangan Kebisingan

  • Mengidentifikasi rentang frekuensi kebisingan dari spektrum
  • Atur fc untuk melewatkan frekuensi sinyal, menolak frekuensi noise
  • Keseimbangan antara penghilangan noise dan pelestarian sinyal

Efek pada Pengukuran

Domain Amplitudo

  • Jalur akses: Perubahan amplitudo minimal (< 0,5 dB biasanya)
  • Pita henti: Redaman kuat (40-80 dB atau lebih)
  • Tingkat Keseluruhan: Mengurangi getaran keseluruhan jika frekuensi tinggi hadir

Domain Waktu

  • Bentuk gelombang dihaluskan (variasi frekuensi tinggi dihilangkan)
  • Tepi tajam atau paku membulat
  • Respons transien (dering filter) dapat memengaruhi bentuk gelombang
  • Distorsi fase dapat memengaruhi interpretasi bentuk gelombang

Domain Frekuensi

  • Spektrum menunjukkan amplitudo yang berkurang di atas batas
  • Puncak frekuensi tinggi berkurang atau dihilangkan
  • Tingkat kebisingan diturunkan jika kebisingan berfrekuensi tinggi

Masalah Umum dan Solusinya

Anti-Aliasing yang Tidak Memadai

  • Gejala: Puncak frekuensi rendah palsu di spektrum
  • Menyebabkan: Frekuensi tinggi terlipat kembali di bawah Nyquist
  • Solusi: Gunakan filter yang lebih curam, tingkatkan laju sampel, verifikasi fungsi filter

Batas Terlalu Rendah

  • Gejala: Sinyal frekuensi tinggi yang valid dilemahkan
  • Contoh: Frekuensi bearing berkurang karena LPF yang terlalu agresif
  • Solusi: Tingkatkan frekuensi cutoff, gunakan kemiringan filter yang lebih lembut

Filter Artefak

  • Berdering: Osilasi dalam domain waktu dari pemotongan filter yang tajam
  • Distorsi Fase: Perubahan bentuk gelombang akibat pergeseran fase
  • Solusi: Gunakan filter Bessel untuk aplikasi bentuk gelombang kritis

Filter Komplementer

Low Pass vs. High Pass

  • Low-Pass: Melewati frekuensi rendah, memblokir frekuensi tinggi
  • Lulus Tinggi: Melewati frekuensi tinggi, memblokir frekuensi rendah
  • Komplementer: Digunakan bersama untuk penyaringan band-pass

Filter Lolos Pita

  • Kombinasi: HPF + LPF
  • Hanya melewatkan frekuensi di pita tertentu
  • Menolak baik di bawah maupun di atas band
  • Penting untuk analisis amplop

Filter lolos rendah merupakan komponen fundamental dalam sistem pengukuran getaran, yang menjalankan fungsi-fungsi penting mulai dari perlindungan anti-aliasing hingga pengurangan derau dan pemilihan rentang frekuensi. Memahami pengoperasian filter lolos rendah, pemilihan frekuensi cutoff yang tepat, dan efeknya pada sinyal terukur sangat penting untuk analisis getaran yang akurat dan menghindari artefak pengukuran dalam sistem akuisisi data digital.

← Kembali ke Indeks Utama

Kategori: GlosariumDiagnostik Getaran
WhatsApp