მაღალი სიხშირის ფილტრების გაგება
ა მაღალი სიხშირის ფილტრი (HPF) არის სიხშირეზე შერჩევითი სიგნალის დამუშავების ელემენტი, რომელიც საშუალებას აძლევს ვიბრაცია მითითებულ ჩამოჭრის სიხშირეზე მაღალ კომპონენტებს გაიარონ, ხოლო ჩამოჭრის სიხშირეზე დაბალი კომპონენტები ჩაახშოს. ვ ვიბრაციის ანალიზი, მაღალი გამტარი ფილტრები შლის დაბალი სიხშირის ვიბრაციას ( დისბალანსი and არასწორი განლაგება) რათა ანალიტიკოსმა ყურადღება გაამახვილოს მაღალი სიხშირის შემცველობაზე ( საკისრების დეფექტები, კბილანების ჩართვა, და ელექტრული წყაროები), ასევე ისინი აღმოფხვრის DC წანაცვლებებსა და დაბალსიხშირულ დრიფტს. ეს არის სარკისებური ანალოგი დაბალი სიხშირის ფილტრი.
მაღალი გამტარი ფილტრები ფუნდამენტურია კონვერტის ანალიზი და ზოგადი სიგნალის ფილტრაცია (ანტი-ალიასინგი, ამის საპირისპიროდ, არის დაბალგამტარი ფუნქცია, რომელიც ციფრულად გარდაქმნამდე გამოიყენება), რაც შესაძლებელს ხდის არჩეული სიხშირის დიაპაზონიდან დიაგნოსტიკური ინფორმაციის გამოყოფას და არასასურველი დაბალსიხშირული კომპონენტების უარყოფას, რომლებიც სხვაგვარად დაფარავდა ან გადატვირთავდა საინტერესო სიგნალებს.
1. ფილტრის მახასიათებლები
სამი პარამეტრი განსაზღვრავს, თუ როგორ იქცევა რომელიმე მაღალი მკრთალი ფილტრი: მისი საჭრის სიხშირე, მისი დახრილობა და მისი ძირითადი დიზაინის ტიპი.
- საჭრის სიხშირე (fგ): სიხშირე, რომელზეც ფილტრის პასუხი მცირდება −3 დB-ით (მიმწოდებელი ამპლიტუდის 70,7%). f-ის ქვემოთგ სიხშირეები თანდათან იკლებენ; f-ის ზემოთგ ისინი გადიან მინიმალური დანაკარგებით. საჭრის აღება ხდება აპლიკაციის და ინტერესის სიხშირის კონტენტის მიხედვით.
- ფილტრის დახრილობა (roll-off სიჩქარე): ატენუაციის სიჩქარე საჭრის ქვემოთ, გამოხატული dB ოქტავაზე ან dB თითო ათწილადზე. A პირველი რიგის ფილტრი 6 dB/ოქტავაზე (20 dB/ათწილადი) — რბილი დახრილობა; a მეორე რიგის 12 dB/ოქტავაზე (40 dB/ათწილადი) — საშუალო; a მეოთხე რიგის 24 dB/ოქტავაზე (80 dB/ათწილადი) — ციცაბო. უმაღლესი რიგი იძლევა უფრო მკაფიო გადასვლას და უკეთეს უარყოფას, მაგრამ უფრო რთული განხორციელებისთვის.
ფილტრი ტიპი განსაზღვრავს კომპრომისს სიმკაცრესა და ფილდელიტასს შორის:
- ბატერვორტი: მაქსიმალურად ბრტყელი მიმწოდებელი ზოლის პასუხი.
- ჩებიშევი: უფრო მკაფიო საჭრი, მაგრამ მიმწოდებელი ზოლში ტალღებით.
- ბესელი: საუკეთესო დროის დომენის ქცევა, მინიმალური ფაზა გამრუდება.
- ელიფსური: ყველაზე მკაფიო გადასვლა, მაგრამ მიმწოდებელი და აკრძალული ზოლებში ტალღებით.
2. გამოყენება ვიბრაციის ანალიზში
ტარების დეფექტის აღმოჩენა
ეს არის ყველაზე გავრცელებული გამოყენება. საჭრი ჩვეულებრივ 500–2000 Hz აშორებს დაბალი სიხშირის დისბალანსს და სიმოწრელის ვიბრაციას, ტარების დეფექტით გენერირებული მაღალი სიხშირის ზემოქმედებების სიგნალებს დატოვებს. ეს არის envelope-ანალიზის დამუშავების პირველი ეტაპი, რომელიც შემდეგ დემოდულირებს ამ ზემოქმედებებს გამოვლენილი საკისრების ხარვეზების სიხშირეები.
ინტეგრაცია სიჩქარის ან გადაადგილების მიხედვით
როდესაც ინტეგრირება აჩქარება -მდე სიჩქარე ან გადაადგილება, HPF დაყენებული 2–10 Hz-ზე აშორებს DC ოფსეტს და ძალიან დაბალი სიხშირეებს, რომლებიც სხვაგვარად დიდი დრეიფის შეცდომებში ინტეგრირდებოდნენ. ეს ნაბიჯი აუცილებელია ზუსტი დაბალი სიხშირის ინტეგრაციისთვის.
სენსორის დამაგრების რეზონანსი — დიაპაზონის შეზღუდვის ამოცანა
ერთი აქსელერომეტრი დამაგრების რეზონანსმა — ტიპურად 3–10 kHz მაგნიტური სამაგრისთვის — შეიძლება დაამახინჯოს ჩვენებები. რადგან ეს არტეფაქტი მაღალ სიხშირეზეა, მაღალგამტარი ფილტრი მას არ აშორებს: ის ითრგუნება ზედა სიხშირის დიაპაზონის შეზღუდვით დაბალგამტარი (დიაპაზონის შემზღუდავი) ფილტრით, ან თავიდან აიცილება ანალიზის დიაპაზონის რეზონანსზე დაბლა შენარჩუნებით. გარსშემომვლების ანალიზში რეზონანსული უბანი შეიძლება განზრახაც კი გამოიყენებოდეს როგორც დემოდულაციის მატარებელი დიაპაზონი. ხმა სენსორის დამონტაჟება პრაქტიკა ავსებს ფილტრირებას.
DC-ოფსეტის ამოღება
მაღალი გამშვები ფილტრი ძალიან დაბალი კაპების სიხშირით (0,5–2 Hz) აშორებს სიგნალის DC კომპონენტს. ეს აუცილებელია სიგნალის სწორი დამუშავებისთვის, ხელი შეუწყოს FFT შეცდომებს და ინტეგრაციის დრიფტს.
3. პრაქტიკული განხორციელება
ანალოგური წერთილ ციფრული ფილტრები
ანალოგური მაღალი გამშვები ფილტრები არის აპარატურული სქემები სიგნალის კონდიცირების ჯაჭვში. ისინი რეალურ დროში მუშაობენ როგორც სენსორის სიგნალის კონდიცირების ნაწილი (მათთან დაკავშირებული ანტი-ალიასინგის საფეხური დაბალგამტარი ფილტრია) და დაპროექტების შემდეგ ფიქსირებული მახასიათებლები აქვთ. ციფრული მაღალი გამშვები ფილტრები არის პროგრამული უზრუნველყოფა და გამოიყენება შემდგომი დამუშავებაში; მათი გამშვები სიხშირე და რიგი შეიძლება შეიცვალოს, და შეიძლება გამოყენებულ ან ამოღებულ იყოს მონაცემების შეგროვების შემდეგ. თანამედროვე ანალიზატორები გთავაზობენ რამდენიმე ციფრული ფილტრის ვარიანტს ისე, რომ ერთი ჩანაწერი შეიძლება გამოიკვლია რამდენიმე გზით.
კაპების სიხშირის არჩევა
ამისთვის ტარების ანალიზი, დააყენეთ fგ როტორთან დაკავშირებული კომპონენტების გაცილებით ზემოთ — ჩვეულებრივ, 500–1000 ჰც-იანი ჩამკეტი სიხშირე. ეს აშორებს 1×, 2× და სხვა დაბალსიხშირიან მანქანურ კომპონენტებს და გაატარებს მაღალსიხშირიან სტრუქტურულ-რეზონანსულ არეს, რომელიც საკისრის დარტყმებით იაგზნება. გაითვალისწინეთ, რომ საკისრის დეფექტის განმეორებითი სიხშირეები თავად (ჩვეულებრივ 50–500 ჰც) ასეთი ჩამკეტი სიხშირის ქვემოთ მდებარეობს: ისინი მოგვიანებით აღდგება მომვლების სპექტრში მაღალსიხშირიანი სიგნალის დემოდულირებით და არა პირდაპირ ფილტრში გატარებით. ინტეგრაცია, დააყენეთ fგ ყველაზე დაბალი ინტერესის სიხშირის 2–5× მდე: ძალიან დაბალი აფხვზეს დრიფტს, ძალიან მაღალი ამცირებს მართებული დაბალი სიხშირის კომპონენტებს, 2–10 Hz ჩვეულებრივი საერთო ინტეგრაციისთვის.
4. გავლენა გაზომვებზე
მაღალი გამშვები ფილტრი ცვლის სიგნალს სამი გზით, რომელიც ანალიტიკოსმა უნდა გაითვალისწინოს:
- ამპლიტუდის ეფექტები: კაპების ქვემოთ სიხშირეები მცირდება, ძალიან დაბალი სიხშირეები არსებითად აღმოფხვრული, და კაპების ზემოთ სიხშირეები დატოვებული უცვლელი; გარდამავალი რეგიონი გვიჩვენებს თანდათანოვან შემცირებას, რომელიც ხისტი კიდე.
- ფაზური ეფექტები: ყველა ფილტრი აკეთებს სიხშირე-დამოკიდებელ ფაზა გადანაწილება, რომელიც შეიძლება შეცვალოს დროის დომენის ტალღის ფორმის ფორმა. ბესელის ფილტრები მინიმიზირებენ ამ ფაზის დამახინჯებას, რაც მნიშვნელოვანია, როდესაც ტალღის ფორმის დროის ინტერპრეტაცია ხორციელდება.
- ტალღის ფორმის ეფექტები: ფილტრი ამოფიტებს დაბალი სიხშირის ბეისლაინის ვარიაციებს და ცენტრირებს დროის ტალღის ფორმა ნულის გარშემო, რამაც შეიძლება შეცვალოს მისი აშკარა მახასიათებელი. ამიტომ მნიშვნელოვანია იცოდეთ, რა ფილტრაცია გამოყენებული იყო ტალღის ფორმის ინტერპრეტაციისას.
5. მაღალი პროვოკაციის ფილტრების კომბინირება სხვა ფილტრებთან
მაღალი პროვოკაციის ფილტრები იშვიათად მოქმედებენ მარტოსულად. მაღალი პროვოკაციის დაწყვილება დაბალი პროვოკაციის ფილტრთან აწარმოებს ზოლის გამტარობის ფილტრი: სიმაღლის ფილტრი ბლოკავს დაბალ სიხშირებს, დაბალი პროვოკაციის ფილტრი ბლოკავს მაღალ სიხშირებს, და კომბინაცია გადის მხოლოდ შუა ზოლის — ზუსტად იმ სელექტიურობა, რომელიც საჭირო არის კონკრეტული სიხშირის დიაპაზონის იზოლირებისთვის. სრულ მრავალეტაპი დამუშავება ჯაჭვი, ანტი-ალიაზინგი (დაბალი პროვოკაცია) გამოიყენება ციფრულ წარმოდგენამდე, სიმაღლის ფილტრი ამოფიტებს DC-ს, და ზოლი-გამავი აკონდიციონებს სიგნალს გარსის ანალიზისთვის; ეს თანმიმდევრობითი ფილტრაცია აშენებს რთულ სიგნალის კონდიციონირებას მარტივი ეტაპებიდან. სადაც ერთი ვიწრო კომპონენტი ჯერ უნდა უარი თქვას, ჩაღრმავებული ფილტრი არის დამატებითი ხელსაწყო.
6. მაღალი პროვოკაციის ფილტრაცია ველის გაზომვაში
დღე-დღეს ველის სამუშაოში, სწორი სიმაღლის პროვოკაციის პარამეტრი არის ის, რაც რთული ტარტის დეფექტს ხილულად აკეთებს დომინანტური როტორის ვიბრაციის ქვეშ. გადამტარი ორ-ჩანელიანი ანალიზატორი, როგორიცაა ბალანსეტი-1ა ზომავს ფართო სპექტრის სიგნალს, რომელიც საჭირო არის როგორც აბალანსებაში, ასევე დიაგნოსტიკაში, და სიმაღლის პროვოკაციის ეტაპის გამოყენება გარსის ანალიზის წინ საშუალებას აძლევს ინჟინერს განასხვავოს ადრეული საკისრების დეფექტები დიდი 1× დისბალანსის პასუხიდან ერთსა და იმავე მেშინზე. სიმაღლის პროვოკაციის მახასიათებელი გაგება — საჭრელი სიხშირე, ფილტრის რიგი და ამპლიტუდის და ფაზის ეფექტები — აქედან გამომდინარე ეს აუცილებელია ტარტის ზუსტი ანალიზისთვის, სიგნალის სანდო ინტეგრაციის და რაიმე დავალებისთვის, რომელიც მოითხოვს სიხშირე-სელექტური გაზომვას.
