ハイパスフィルタの理解
A ハイパスフィルター (HPF)は、周波数選択的な信号処理素子で、次のようなことが可能です。 振動 特定のカットオフ周波数以上の成分は通過させ、カットオフ周波数以下の成分は減衰させる。カットオフ周波数 振動解析, からの）低周波振動を除去する。 アンバランス そして ずれ)に集中することができる。 ベアリングの欠陥, ギアメッシュ, また、センサーの取り付け共振アーチファクトやDCオフセットを排除する。これは ローパスフィルター.
ハイパスフィルターは エンベロープ分析, アンチエイリアスシステム、一般的な 信号フィルタリング, これにより、目的の信号を覆い隠したり圧倒したりする不要な低周波成分を除去しながら、選択した周波数範囲から診断情報を抽出することができる。.
1.フィルター特性
カットオフ周波数、スロープ、そして基本的な設計タイプだ。.
- カットオフ周波数 (fc): フィルター応答が-3dB（通過帯域振幅の70.7%）まで低下する周波数。f以下c 以上の周波数は徐々に減衰する。c を最小限の損失で通過させます。カットオフは、用途と関心のある周波数コンテンツに応じて選択される。.
- フィルター・スロープ（ロールオフ率）： カットオフ以下の減衰率で、dB/オクターブまたはdB/ディケイドで表される。A 1次 フィルターは6 dB/オクターブ（20 dB/ディケイド）でロールオフします。 2次 12dB/オクターブ（40dB/decade）-中程度。 4次 24dB/オクターブ（80dB/decade）-急峻。高次は、よりシャープな遷移とより良い除去を与えるが、実装がより複雑になる。.
フィルター タイプ は、シャープネスと忠実度のトレードオフを決定する：
- バターワース： 最大にフラットな通過帯域応答。.
- チェビシェフ： カットオフはよりシャープになるが、通過帯域にリップルが生じる。.
- ベッセル： 最高の時間領域での挙動を最小化する。 段階 ディストーション。.
- 楕円形: 最もシャープなトランジションだが、パスバンドとストップバンドの両方にリップルがある。.
2. 振動解析への応用
ベアリングの欠陥検出
これは最も一般的なアプリケーションです。通常500～2000Hzのカットオフにより、低周波のアンバランス振動とミスアライメント振動が除去され、ベアリングの損傷により発生する高周波の衝撃信号が残されます。これは、エンベロープ解析処理の最初の段階であり、その後、これらの衝撃を復調して、軸受の損傷を明らかにします。 軸受欠陥周波数.
速度または変位への積分
いつ 統合 加速度 に 速度 または 変位, HPFを2～10Hzに設定すると、DCオフセットと、積分しないと大きなドリフト誤差になる超低周波が除去される。このステップは、正確な低周波積分に不可欠である。.
センサーの取り付け-共振の排除
アン 加速度計 マウントの共振（磁気マウントの場合、通常3～10 kHz）は測定値を歪ませます。ハイパス（または帯域制限）フィルターがこのアーチファクトを除去するため、測定値はセンサーの効果ではなく、真の機械振動を表します。音響 センサー取り付け フィルタリングを補完する。.
DCオフセット除去
カットオフが非常に低い（0.5-2 Hz）ハイパス・フィルターは、信号のDC成分を取り除く。これは、適切な信号処理を行うために必要なもので、次のようなことを防ぎます。 FFT エラーと統合ドリフト。.
3.実践的な実施
アナログ・フィルターとデジタル・フィルター
アナログ・ハイパス・フィルター は、信号調整チェーンの内部にあるハードウェア回路である。リアルタイムで動作し、アンチエイリアシングとセンサーコンディショニングを処理し、一度設計されると固定された特性を持つ。. デジタル・ハイパス・フィルター カットオフと次数は調整可能で、データ収集後に適用したり削除したりできる。最新の分析装置には複数のデジタルフィルターオプションがあり、同じ記録を複数の方法で調べることができる。.
カットオフ周波数の選択
のために ベアリング分析, とする。c 最低のベアリング故障周波数（通常500-1000 Hzのカットオフ周波数）以下。これにより、1×、2×、ギアメッシュ成分が除去される一方、ベアリング故障周波数（通常50～500 Hz）とその高周波変調は通過する。以下の場合 統合, とする。c 低すぎるとドリフトが発生し、高すぎると有効な低周波成分が減衰する。.
4.測定への影響
ハイパスフィルターは、分析者が留意しなければならない3つの方法で信号を変化させる：
- 振幅効果： カットオフより下の周波数は減少し、非常に低い周波数は実質的に除去され、カットオフよりかなり上の周波数は影響を受けずに残される。移行領域は、ハードエッジではなく、緩やかな減少を示す。.
- 相乗効果： すべてのフィルターは周波数に依存する 段階 これは時間領域波形の形状を変化させる。ベッセル・フィルターはこの位相歪みを最小化し、波形のタイミングを解釈する際に重要な役割を果たします。.
- 波形エフェクト： このフィルターは、低周波のベースライン変動を除去し、中央の音域に集中させる。 時間波形 をゼロ付近で変化させることができる。したがって、波形を解釈する際には、どのようなフィルタリングが適用されたかを知ることが重要である。.
5.ハイパスフィルターと他のフィルターの組み合わせ
ハイパス・フィルターが単独で機能することはほとんどない。ハイパスとローパスを組み合わせると、次のような効果が得られる。 バンドパスフィルタHPFは低域をブロックし、LPFは高域をブロックする。完全な 多段階処理 デジタル化する前にアンチエイリアス（ローパス）をかけ、ハイパスで直流を除去し、バンドパスでエンベロープ解析のために信号を調整する。この連続的なフィルタリングは、単純な段階から複雑な信号調整を構築する。単一の狭い成分を除去する必要がある場合、代わりに ノッチフィルタ はそれを補完するツールである。.
6.フィールド測定におけるハイパスフィルタリング
日々の現場作業では、適切なハイパス設定を行うことで、支配的なローターの振動の下にかすかなベアリングの欠陥が見えるようになります。ポータブル2チャンネルアナライザー バランセット-1A バランシングと診断の両方に必要な広帯域信号を測定し、エンベロープ解析の前にハイパス・ステージを適用することで、エンジニアが早期に信号を分離することができます。 ベアリングの欠陥 同じ機械の大きな1×アンバランス応答から。カットオフ周波数、フィルターの次数、振幅と位相への影響など、ハイパスの特性を理解することは、音響ベアリングの分析、信頼性の高い信号の統合、周波数選択的な測定を必要とするあらゆる作業に不可欠です。.
