バンドパスフィルタの理解
定義: バンドパス フィルターとは何ですか?
バンドパスフィルタ （BPF）は周波数選択信号処理素子であり、 振動 指定された周波数帯域内の成分のみを通過させ、その帯域より低い成分と高い成分の両方を減衰させます。ハイパスフィルタ（低周波を遮断）とローパスフィルタ（高周波を遮断）の特性を組み合わせることで、選択された中間周波数帯域のみを通過させる「窓」を作り出します。バンドパスフィルタは、中心周波数、帯域幅、フィルタ次数／急峻度によって定義されます。.
振動解析では、バンドパスフィルタは エンベロープ分析 (ベアリングの衝撃周波数の分離)、集中診断(特定の周波数範囲の調査)、および対象周波数帯域外の不要な振動の除去により、信号対雑音比と測定の明瞭性が向上します。.
フィルターパラメータ
中心周波数（f0）
- 通過帯域の中央
- 最大フィルタ応答の周波数
- 関心のある周波数コンテンツに基づいて選択
- 通常、共振周波数または故障周波数に合わせて選択される
帯域幅（BW）
- 意味： -3 dB ポイント間の周波数範囲 (f_high – f_low)
- ナローバンド: 白黒 中心周波数の< 10%（高選択性）
- ワイドバンド: BW > 50% 中心周波数（選択性が低い）
- Qファクター: Q = f0 / BW (Qが高いほど、範囲が狭くなり、選択性が高まります)
フィルタ特性
- 下限カットオフ (f_low): 下側の傾きが-3 dBに達する周波数
- 上限カットオフ（f_high）: 上側傾斜が-3 dBに達する周波数
- 形状係数: 阻止帯域と通過帯域の幅の比（選択性の尺度）
振動解析への応用
1. エンベロープ分析（主な用途）
ベアリング欠陥検出における重要な第一歩:
- バンド選択: 500 Hz – 10 kHz または 1 kHz – 20 kHz（標準）
- 目的： 衝撃によって励起される高周波ベアリング共振を分離する
- プロセス BPF → エンベロープ検出 → FFT 封筒の
- 結果： 強化された ベアリング故障頻度 はっきりと見える
2. 共鳴バンド解析
- 構造またはベアリングの共振周波数付近のフィルタリング
- 共鳴時のエネルギーを他の周波数から分離する
- 特定のモードでの励起と応答を評価する
- 共鳴のトラブルシューティングに役立つ
3. 周波数範囲の分離
- 特定の診断周波数範囲に焦点を当てる
- 例: 低周波解析の場合 10～100 Hz
- 低周波ドリフトと高周波ノイズを除去
- 関心のある周波数の明瞭度を向上
4. ギアメッシュ分離
- ギア噛み合い周波数を中心としたBPF
- メッシュ周波数とサイドバンドを通過
- 他のギアステージとベアリング周波数をブロックします
- 集中的なギア分析が可能
バンドパスフィルタの設計
カスケードローパスとハイパス
最も一般的な実装:
- ハイパスフィルタはf_low以下の周波数をブロックします
- ローパスフィルタはf_high以上の周波数をブロックします
- 直列接続によりバンドパスが作成
- 各フィルターは全体の選択性に貢献する
ダイレクトバンドパス設計
- カスケードではなく単一のフィルタとして最適化
- より複雑だが、より優れた特性を実現できる
- 特殊な用途で使用される
実践上の考慮事項
帯域幅選択のトレードオフ
狭帯域幅
- 利点: 選択性の向上、隣接周波数の除去性能の向上
- デメリット: 周波数の変化を見逃す可能性があり、正確な調整が必要
- 使用： 正確な周波数が分かっていて安定している場合
広帯域幅
- 利点: 周波数の変化を捉え、それほど重要でないチューニング
- デメリット: 近くの不要な周波数の除去が少ない
- 使用： 周波数が変化するか、必要な周波数の範囲が変わる場合
エンベロープ分析用
- 代表的なバンド: 500～2000Hz、1000～5000Hz、5000～20000Hz
- 選択： ベアリング共振励起が良好なバンドを選択する
- 確認する： 生の加速度スペクトルをチェックして共振を特定する
- 最適化する： ベアリング欠陥信号を最大化するように調整する
信号に対するフィルタの影響
時間波形効果
- フィルタリングされた波形は通過帯域内の周波数のみを表示します
- 変調搬送波として現れる（狭帯域の場合）
- 低周波の変動と高周波のノイズを除去
- 波形の解釈を簡素化できる
スペクトル効果
- 通過帯域の振幅は保持される
- ストップバンド振幅の減少（通常40～80 dB）
- 関心帯域に焦点を当てたよりクリーンなスペクトル
- 通過帯域外のノイズがある場合、ノイズフロアが下がる
デジタルとアナログのバンドパスフィルタ
アナログフィルター
- 信号パスにおけるハードウェア実装
- リアルタイム操作
- 一度設計された特性は固定される
- アンチエイリアシングや信号調整に使用される
デジタルフィルタ
- デジタル化後のソフトウェア処理
- 調整可能なパラメータ
- 収集後に適用/除去可能
- 最新のアナライザは、幅広いデジタルBPFオプションを提供します。
周波数範囲別の一般的な用途
低周波バンドパス（10～200 Hz）
- アンバランスとミスアライメントの解析
- 低速機械監視
- 基礎と構造振動
中周波バンドパス（200～2000 Hz）
- ギアの噛み合い周波数
- ブレード/ベーン通過周波数
- ベアリング故障頻度の低下
高周波バンドパス（2～40 kHz）
- ベアリング欠陥エンベロープ解析
- 高頻度衝撃
- 超音波周波数
- ベアリング共振励起
バンドパスフィルタは、不要な低周波成分と高周波成分を除去しながら、特定の周波数範囲に焦点を絞った分析を可能にする汎用性の高い信号処理ツールです。バンドパスフィルタの選択と適用、特にエンベロープ解析と周波数範囲の分離を熟知することは、高度な振動診断や複雑な振動シグネチャからの診断情報の効果的な抽出に不可欠です。.
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 