ノッチフィルターの理解
A ノッチフィルタ — バンドストップフィルタ、バンドリジェクトフィルタ、または周波数トラップとも呼ばれる — は、特定の周波数帯域の信号を強く減衰させる周波数選択的な信号処理素子である 振動 狭い周波数帯域内の成分のみを抽出すると同時に、その帯域外の信号は実質的に変化させずに通過させる。これは、 バンドパスフィルタ: 特定の帯域を通過させ、残りの帯域を遮断するのではなく、特定の帯域を遮断し、残りの帯域を通過させます。このツールキットでは、 信号フィルタリング、その切り込みが手術器具です。
で 振動解析また、ノッチフィルターは、50/60 Hzの電気ノイズなどの主要な干渉を除去し、圧倒的な振動成分（非常に大きな1× アンバランス （他のすべての信号を覆い隠してしまうもの）、あるいは診断上の詳細を曖昧にしてしまう共振を打ち消すことができます。実質的に、これらは解析者が支配的な周波数の「周囲を見通す」ことを可能にし、その下に隠れている、弱いが診断上重要な成分を明らかにするのです。 スペクトラム.
1.フィルター特性
中心（ノッチ）周波数
- 最大減衰の周波数――つまり「ノッチ」が形成される周波数。
- 特定の干渉や不要な周波数に調整
- 中心周波数における減衰量は、通常40～60 dBである。
ノッチ帯域幅
- 狭いノッチ： 特定の周波数帯域のみを遮断する（高Q値）。
- ワイドノッチ： より広い周波数帯域を遮断する（低Q）。
- Qファクター： 中心周波数を帯域幅で割った値。
- 典型的な： 振動用途の場合、Q値は10～50です。
減衰深度
- ノッチ周波数がどの程度低減されるか。
- 通常40～60 dBで、これは100～1000倍の低減に相当します。
- 高次フィルターは、より深いノッチ特性を生み出します。
- 設計が適切であれば、隣接する周波数への影響は最小限に抑えられます。
2. 一般的な用途
電気的干渉の除去
電力線ノイズの除去は、最も一般的な用途です：
- 60 Hzノッチ： 北米における60 Hzの電気ノイズを除去します。
- 50 Hzノッチ： ヨーロッパおよびアジアにおける50Hzの干渉を除去します。
- 倍音: 120/180/240 Hz または 100/150/200 Hz の追加ノッチ
- 利点： よりクリアなスペクトルにより、その根底にある機械的振動が明らかになる。
- 注意： 2倍の電源周波数（120 Hzまたは100 Hz）に診断上の価値がある場合は、これを使用しないでください。この帯域は、 電気的な不具合 モーターで
主成分抑制
- 著しい不均衡： 1×の切り欠きを大胆に設け、他の部品を露出させる。
- 高いギアメッシュ： 支配的な要素を取り除く ギア噛み合い周波数 明らかにする 軸受の周波数.
- 強い共鳴： 構造的なものを抑制する 共振 その背後にある励振を確認するために。
- 目的： マスクされた診断情報を開示する。
センサー共振の除去
- からアーティファクトを削除する センサー取り付け時の共振.
- ノッチを、取り付け方法によって異なる取り付け共振周波数に設定してください。
- 測定結果がセンサーではなく、機械そのものを反映していることを保証します。
エイリアシングの発生を防ぐ
3. 設計上の考慮事項
ナローノッチ（高Q）
- 利点： 近隣への影響を最小限に抑えつつ、単一の周波数を外科的に除去すること。
- デメリット: 目標周波数は正確に把握されており、かつ安定している必要があります。
- 例： 電気的干渉用の60.0 Hz ± 0.5 Hzのノッチ。
ワイドノッチ（低Q）
- 利点： 周波数の変動を吸収するため、チューニングの精度がそれほど重要ではありません。
- デメリット: 保持したい周波数に影響を与える可能性があります。
- 例： 1× ± 5 Hzのノッチフィルターにより、変動する不平衡を除去する 運転速度 変動がある。
深さと幅のトレードオフ
- ノッチが深い場合（60 dBを超える場合）、より広い帯域幅が必要となることが多い。
- 非常に狭いノッチでは深い減衰が得られない可能性がある
- 用途に合わせてバランスを最適化してください。
4. 利点と限界
利点
- 干渉の主な原因となる周波数を除去します。
- マスクされた診断コンポーネントを表示します。
- 利用可能なリソースの活用を向上させる ダイナミックレンジ.
- これにより、アナリストは、強度は弱いが重要なシグナルに注力できるようになります。
制限事項と注意事項
- 以下の情報を削除します： 切り取られた内容は、フィルタリングされたレコードから完全に削除されます。
- 問題を隠すことができる： もしそのノッチ周波数に診断的価値があったとしても、故障は見逃されてしまう。
- 位相歪み： ノッチフィルターは、 位相 ノッチ周波数付近で。
- リンギング: 鋭いノッチは、 時間波形.
- 慎重に使用すること： 「ノッチ」は、フィルターのかかっていない分析を補完するものであって、決してそれに取って代わるものであってはならない。
5. ベストプラクティス
ノッチフィルターの使用場面
- 電気ノイズなどの既知の干渉が、測定結果を不明瞭にしている。
- 主要な要因（深刻な不均衡）により、ダイナミックレンジを十分に活用できていません。
- フィルタリングされていない分析の結果、すでにそのノッチ周波数は診断的ではないことが確認されている。
- 微弱な信号を検出して、詳細に調べたいのです。
使用すべきでない場合
- 定期的なスクリーニング測定 — 一般的な用途にはフィルタリングされていないデータを使用する 診断.
- ノッチ周波数が診断上の意義を持つ場合。
- そのありのままの全貌を理解する前に。
- 実際の干渉源を修理する代わりに。
ドキュメンテーション
- ノッチフィルターを使用した場合は、必ず記録を残してください。
- ノッチ周波数と帯域幅を記録してください。
- 参考のために、フィルタリング前のデータを保存しておいてください。
- 以下の 診断レポート.
6.実施方法
ハードウェアノッチフィルター
- 固定周波数。通常は50Hzまたは60Hz。
- 必要に応じて入れ替えました。
- 本器内部のアナログ回路。
- リアルタイムで動作します。
ソフトウェアノッチフィルター
- 取得後のデジタルデータに適用される。
- 中心周波数と帯域幅を調整可能。
- さまざまなノッチパラメータを試して、比較することができます。
- 非破壊的 — 元のデータは保持されます。
7. 実地演習におけるノッチフィルター
日々の現場作業において、特定の周波数が観測すべき信号をすべてかき消してしまうような状況では、ノッチフィルターが真価を発揮します。よくある例として、大きな不平衡を抱えたローターが挙げられます。このような場合、 バランセット-1A 1×を測定する 振幅と位相 直接 バランシングそして、その支配的な1×成分が除去されると、スペクトルが広がり、より小さなベアリングやギアの信号が、ノッチが一切生じることなく読み取れるようになります。これは「可能な限り、症状を隠すのではなく、原因を根本から解決せよ」という鉄則を如実に示しています。ただし、ケーブルからの50/60 Hzの混入など、問題となる周波数が明らかに外部由来であり、機械的な意味を持たないことが確認されている場合は、ノッチ除去が依然として適切な手段となります。
ノッチフィルターは、振動信号から特定の狭い周波数帯域を選択的に除去するための特殊な信号処理ツールです。干渉を除去し、隠れた成分を明らかにする上で非常に有効ですが、何を除去しているかを十分に認識した上で、慎重に使用する必要があります。常に、ノッチ処理の対象となる周波数帯域に重要な診断情報が含まれていないことを確認してください。
