저역 통과 필터란 무엇인가요? 앤티앨리어싱 및 스무딩 • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋" 저역 통과 필터란 무엇인가요? 앤티앨리어싱 및 스무딩 • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"

저역 통과 필터란 무엇인가요? 앤티앨리어싱과 스무딩

admin가 에 게시함

저역 통과 필터 이해

정의: 저역통과필터란 무엇인가?

저역통과필터 (LPF)는 주파수 선택 신호 처리 요소로서 진동 지정된 차단 주파수 이하의 성분은 통과시키고 차단 주파수 이상의 성분은 감쇠(감소 또는 차단)시킵니다. 진동 분석, 저역 통과 필터는 앤티 앨리어싱(디지털 시스템에서 잘못된 주파수 방지), 노이즈 감소, 집중 분석을 위한 저주파 진동 구성 요소 분리 등의 중요한 기능을 수행합니다.

저역 통과 필터는 진동 계측에서 가장 흔히 사용되는 필터로, 모든 디지털화 시스템에 앤티앨리어싱 필터로 존재하며, 데이터를 부드럽게 하고, 고주파 노이즈를 제거하고, 저주파 현상에 초점을 맞추기 위한 분석 도구로 사용할 수 있습니다.

필터 특성

차단 주파수(fc)

  • 정의: 필터 응답이 -3dB(70.7% 진폭)로 떨어지는 주파수
  • fc(패스밴드) 아래: 주파수는 최소한의 감쇠로 통과합니다.
  • fc 위(정지대역): 주파수가 점차 감쇠됨
  • 전환 대역: 감쇠가 증가하는 fc 주변 영역

필터 순서 및 롤오프

  • 1차 주문: 6dB/옥타브(20dB/10년) – 점진적인 롤오프
  • 2차 주문: 12dB/옥타브(40dB/10년) – 중간
  • 4차: 24dB/옥타브(80dB/10년) – 가파름
  • 8번째 순서: 48dB/옥타브(160dB/10년) – 매우 가파름
  • 상위 순서: 더 날카로운 전환, 더 나은 정지대역 제거

필터 응답 유형

  • 버터워스: 최대 평탄 통과대역, 리플 없음
  • 체비셰프: 더 날카로운 차단 기능으로 통과대역 리플이 가능합니다.
  • 베셀: 선형 위상(최소 파형 왜곡)
  • 타원형: 가장 날카로운 전환, 두 대역 모두에서 리플 발생

주요 응용 분야

1. 앤티앨리어싱(가장 중요)

디지털 시스템에서 잘못된 주파수를 방지합니다.

  • 목적: 나이퀴스트 주파수(샘플링 속도의 절반) 이상의 블록 주파수
  • 요구 사항: 아날로그-디지털 변환 전
  • 일반적인 차단: 0.4-0.8 × (샘플링 속도 / 2)
  • 기구: 일반적으로 앨리어싱 제거가 잘 되려면 8차 이상이어야 합니다.
  • 비판적인: 부적절한 앤티앨리어싱으로 인해 잘못된 스펙트럼 피크가 생성됩니다.

2. 소음 감소

  • 고주파 전기 노이즈 제거
  • 센서 케이블 노이즈 필터링
  • 추세 분석을 위한 원활한 데이터
  • 저주파 구성요소의 신호 대 잡음비 개선

3. 주파수 범위 제한

  • 관심 주파수 범위에 대한 초점 분석
  • 예: 저속 기계에 대한 0-100Hz 분석
  • 관련 없는 고주파 콘텐츠를 제거합니다.
  • 데이터 처리 및 저장 요구 사항 감소

4. 통합 준비

  • 가속도를 속도에 통합하기 전에
  • 매우 높은 주파수(증폭될 수 있는 잡음)를 제거합니다.
  • 일반적인 차단: 응용 분야에 따라 1000-5000Hz
  • 통합 시 노이즈 증폭을 방지합니다.

차단 주파수 선택

앤티앨리어싱 애플리케이션

  • 규칙: fc = 0.4 × 샘플 속도(보수적) ~ 0.8 × 샘플 속도(공격적)
  • 예: 10kHz 샘플링 속도 → fc = 4000Hz
  • 표준: 나이퀴스트 주파수에서 정지대역 감쇠 > 60dB

분석 응용 프로그램

  • 관심 있는 가장 높은 주파수 바로 위에 fc를 설정하세요.
  • 저주파 분석(0-200Hz)의 경우: fc = 200-300Hz
  • 불균형의 경우에만(1×): fc = 5-10× 주행 속도
  • 필터 전환 대역에 대한 여백을 남겨 두십시오.

노이즈 감소

  • 스펙트럼에서 노이즈 주파수 범위 식별
  • fc를 설정하여 신호 주파수를 통과시키고 노이즈 주파수를 거부합니다.
  • 노이즈 제거와 신호 보존의 균형

측정에 미치는 영향

진폭 도메인

  • 통과대역: 최소 진폭 변화 (< 0.5 dB (일반적으로)
  • 정지대역: 강한 감쇠(40-80dB 이상)
  • 전체 수준: 고주파가 존재하는 경우 전체 진동을 줄입니다.

시간 영역

  • 파형이 평활화됨(고주파 변화 제거됨)
  • 날카로운 모서리 또는 둥근 스파이크
  • 과도 응답(필터 링잉)은 파형 모양에 영향을 미칠 수 있습니다.
  • 위상 왜곡은 파형 해석에 영향을 미칠 수 있습니다.

주파수 영역

  • 스펙트럼은 차단값보다 진폭이 감소된 것을 보여줍니다.
  • 고주파 피크가 감소하거나 제거됨
  • 소음이 고주파인 경우 소음 바닥이 낮아집니다.

일반적인 문제 및 해결 방법

부적절한 앤티앨리어싱

  • 징후: 거짓 저주파 피크 스펙트럼
  • 원인: 나이퀴스트 아래로 접히는 고주파
  • 솔루션: 더 가파른 필터를 사용하고, 샘플링 속도를 높이고, 필터 기능을 확인하세요.

차단값이 너무 낮음

  • 징후: 유효한 고주파 신호가 감쇠됨
  • 예: 지나치게 공격적인 LPF로 인해 베어링 주파수가 감소됨
  • 솔루션: 차단 주파수를 높이고 더 부드러운 필터 기울기를 사용하세요.

필터 아티팩트

  • 울리는: 날카로운 필터 차단으로 인한 시간 영역의 진동
  • 위상 왜곡: 위상 변화에 따른 파형 모양 변화
  • 솔루션: 중요한 파형 애플리케이션에 베셀 필터를 사용하세요

보완 필터

저역통과 대 고역통과

  • 저역통과: 저주파는 통과시키고 고주파는 차단합니다.
  • 하이패스: 고주파는 통과시키고 저주파는 차단합니다.
  • 보완적: 대역 통과 필터링에 함께 사용됨

대역 통과 필터

  • 조합: HPF + LPF
  • 지정된 대역의 주파수만 통과합니다.
  • 밴드 위와 아래 모두 거부
  • 필수 봉투 분석

저역 통과 필터는 진동 측정 시스템의 기본 구성 요소로, 앤티앨리어싱 방지부터 노이즈 감소 및 주파수 범위 선택에 이르기까지 필수적인 기능을 수행합니다. 저역 통과 필터의 작동, 적절한 차단 주파수 선택, 그리고 측정 신호에 미치는 영향을 이해하는 것은 디지털 데이터 수집 시스템에서 정확한 진동 분석과 측정 아티팩트 방지에 필수적입니다.

← 메인 인덱스로 돌아가기

카테고리:
왓츠앱