信号フィルタリングの理解

1. 定義: 信号フィルタリングとは何ですか?

信号フィルタリング は、 振動解析 信号から不要な周波数成分を除去したり、特定の周波数を分離したりすること。フィルターとは、本質的には、特定の周波数成分を「通過」させ、他の周波数成分を遮断または減衰させる電子回路またはソフトウェアアルゴリズムです。

フィルタリングはデジタルで広く使用されている 振動分析装置 分析対象のデータがクリーンかつ正確であり、現在の診断タスクに関連していることを確認します。

2. 振動解析における一般的なフィルタの種類

信号処理で使用されるフィルターには、基本的に 4 つの種類があります。

1. ローパスフィルター: 低周波は通過させますが、高周波は遮断します。信号が減衰し始める周波数は「カットオフ周波数」と呼ばれます。
2. ハイパスフィルター: ローパスフィルターの逆。高周波を通過させ、低周波を遮断します。
3. バンドパスフィルター: 特定の帯域または周波数範囲を通過させながら、低い周波数と高い周波数の両方をブロックします。
4. バンドストップ（またはノッチ）フィルター: バンドパスフィルターの逆。特定の周波数帯域を遮断し、それ以外の帯域は通過させます。

3. フィルタリングの主な用途

振動アナライザーでは、フィルターがいくつかの重要な用途で使用されます。

a) アンチエイリアシングフィルタ

これはおそらくフィルタリングの最も重要な応用である。 アンチエイリアシングフィルター アナログ信号をデジタル化する*前に*適用される急峻なローパスフィルタです。その目的は、ユーザーが測定に選択した最大周波数（Fmax）よりも高い周波数成分をすべて除去することです。

これは予防に不可欠です エイリアシング高周波が「折り畳まれて」低周波として偽装され、完全に誤った結果をもたらす深刻なデジタル信号処理エラーです。 スペクトラムアンチエイリアシング フィルターは、すべてのデジタル振動データの整合性を保証する重要なコンポーネントです。

b) 統合と差別化

振動は次のように測定されます 加速度, 速度、 または 変位。 加速度計 最も一般的なセンサーである加速度計では、分析者はデータを速度の観点から分析したい場合が多いです。そのためには、分析装置は加速度信号を積分する必要があります。この積分処理によって、非常に低周波のノイズ（「スキースロープ効果」と呼ばれることもあります）が著しく増幅される可能性があります。積分処理の前にハイパスフィルタを使用してこのノイズを除去し、クリーンで使用可能な速度または変位スペクトルを生成します。

c) エンベロープ分析 （復調）

エンベロープ分析は、検出するための主要な技術である ベアリングの欠陥は、フィルタリングに大きく依存しています。そのプロセスには以下が含まれます。

1. 使用して バンドパスフィルタ ベアリング衝撃信号が存在する高周波帯域を分離します。
2. このフィルタリングされた信号を処理して、衝撃の繰り返し率（「エンベロープ」）を抽出します。
3. このエンベロープ信号のスペクトルを分析して、ベアリング障害周波数を特定します。

バンドパス フィルターは、低エネルギーのベアリング欠陥信号を圧倒してしまう高エネルギー、低周波の信号 (アンバランスなど) を除去するために重要です。

d) 診断フィルタリング

分析者は、収集したデータにデジタルフィルターを適用して診断を支援することもできます。例えば、バンドパスフィルターを使用して特定のギア噛み合い周波数付近の振動を分離し、ギア噛み合いの振動をより明確に把握することができます。 サイドバンド.

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