Juostinių filtrų supratimas
Apibrėžimas: Kas yra juostinis filtras?
Juostinis filtras (BPF) yra dažnio selektyvus signalo apdorojimo elementas, leidžiantis vibracija praleidžia tam tikros dažnių juostos komponentus, tuo pačiu slopinant komponentus tiek žemiau, tiek virš tos juostos. Jis sujungia aukšto dažnio filtro (blokuojančio žemus dažnius) ir žemo dažnio filtro (blokuojančio aukštus dažnius) savybes, kad sukurtų “langą”, kuris praleidžia tik pasirinktą vidutinių dažnių diapazoną. Juostiniai filtrai apibrėžiami pagal jų centrinį dažnį, pralaidumą ir filtro tvarką / statumą.
Vibracijos analizėje juostiniai filtrai yra būtini apvalkalo analizė (guolių smūgio dažnių izoliavimas), tikslinė diagnostika (konkrečių dažnių diapazonų tyrimas) ir nepageidaujamos vibracijos pašalinimas už dominančios dažnių juostos ribų, siekiant pagerinti signalo ir triukšmo santykį bei matavimo aiškumą.
Filtro parametrai
Centrinis dažnis (f0)
- Pralaidumo juostos vidurys
- Maksimalaus filtro atsako dažnis
- Pasirinkta pagal dominantį dažnio turinį
- Paprastai parenkamas atsižvelgiant į rezonansą arba gedimo dažnį
Pralaidumas (juostos plotis)
- Apibrėžimas: Dažnių diapazonas tarp -3 dB taškų (f_high – f_low)
- Siaura juosta: BW < 10% centrinio dažnio (labai selektyvus)
- Platus diapazonas: BW > 50% centrinio dažnio (mažiau selektyvus)
- Q koeficientas: Q = f0 / BW (didesnis Q = siauresnis, selektyvesnis)
Filtro charakteristikos
- Apatinė riba (f_low): Dažnis, kai apatinis nuolydis siekia -3 dB
- Viršutinė ribinė vertė (f_high): Dažnis, kai viršutinis nuolydis siekia -3 dB
- Formos faktorius: Stabdymo juostos ir pralaidumo juostos pločio santykis (selektyvumo matas)
Taikymas vibracijos analizėje
1. Vokų analizė (pagrindinis taikymas)
Svarbus pirmasis guolių defektų aptikimo žingsnis:
- Juostos pasirinkimas: 500 Hz–10 kHz arba 1 kHz–20 kHz tipinis
- Paskirtis: Izoliuoti smūgių sužadintus aukšto dažnio guolių rezonansus
- Procesas: BPF → vokų aptikimas → FFT voko
- Rezultatas: Patobulintas guolių gedimų dažniai aiškiai matomas
2. Rezonanso juostos analizė
- Filtruoti pagal konstrukcijos arba guolio rezonansinį dažnį
- Izoliuoti rezonansinę energiją nuo kitų dažnių
- Įvertinkite sužadinimą ir atsaką konkrečiame režime
- Naudinga rezonanso trikčių šalinimui
3. Dažnių diapazono izoliacija
- Dėmesys konkrečiam diagnostiniam dažnių diapazonui
- Pavyzdys: 10–100 Hz žemo dažnio analizei
- Pašalina žemo dažnio poslinkį ir aukšto dažnio triukšmą
- Pagerina dominančių dažnių aiškumą
4. Pavarų tinklelio izoliacija
- BPF centre ties krumpliaračių sujungimo dažniu
- Praleidžia tinklelio dažnį ir šonines juostas
- Blokuoja kitus pavarų etapus ir guolių dažnius
- Įgalina tikslinę įrangos analizę
Juostinio filtro dizainas
Kaskadiniai žemo dažnio ir aukšto dažnio dažniai
Dažniausias įgyvendinimas:
- Aukšto dažnio filtras blokuoja dažnius, mažesnius nei f_low
- Žemųjų dažnių filtras blokuoja dažnius, viršijančius f_high
- Serijinis derinys sukuria juostinį pralaidumą
- Kiekvienas filtras prisideda prie visiško selektyvumo
Tiesioginio pralaidumo dizainas
- Optimizuotas kaip vienas filtras, o ne kaskadinis
- Sudėtingesnis, bet gali pasiekti geresnių savybių
- Naudojamas specializuotose programose
Praktiniai aspektai
Pralaidumo pasirinkimo kompromisai
Siauras pralaidumas
- Privalumai: Geresnis selektyvumas, stipresnis gretimų dažnių atmetimas
- Trūkumai: Gali praleisti dažnio pokyčius, reikalingas tikslus derinimas
- Naudojimas: Kai tikslus dažnis žinomas ir stabilus
Platus pralaidumas
- Privalumai: Fiksuoja dažnio pokyčius, mažiau kritinio derinimo
- Trūkumai: Mažiau atmetami netoliese esantys nepageidaujami dažniai
- Naudojimas: Kai dažnis kinta arba reikalingas dažnių diapazonas
Vokų analizei
- Tipinės grupės: 500-2000 Hz, 1000-5000 Hz, 5000-20000 Hz
- Pasirinkimas: Pasirinkite juostą su geru guolio rezonanso sužadinimu
- Patvirtinti: Patikrinkite neapdorotą pagreičio spektrą, kad nustatytumėte rezonansą
- Optimizuoti: Sureguliuokite, kad maksimaliai padidintumėte guolio defekto signalą
Filtrų efektai signalams
Laiko bangos formos efektai
- Filtruota bangos forma rodo tik pralaidumo juostos dažnius
- Rodoma kaip moduliuotas nešiklis (jei siaurajuostis)
- Pašalina žemo dažnio svyravimus ir aukšto dažnio triukšmą
- Gali supaprastinti bangos formos interpretavimą
Spektro efektai
- Išsaugotos pralaidumo juostos amplitudės
- Sumažinta slopinamosios juostos amplitudė (tipiškai 40–80 dB)
- Švaresnis spektras, sutelktas į dominančią juostą
- Triukšmo lygis sumažinamas, jei triukšmas yra už pralaidumo juostos ribų
Skaitmeniniai ir analoginiai juostiniai filtrai
Analoginiai filtrai
- Aparatinės įrangos diegimas signalo kelyje
- Realaus laiko veikimas
- Fiksuotos charakteristikos, kai tik jos yra suprojektuotos
- Naudojamas antialiasing ir signalo apdorojimui
Skaitmeniniai filtrai
- Programinės įrangos apdorojimas po skaitmeninimo
- Reguliuojami parametrai
- Galima uždėti/nuimti po surinkimo
- Šiuolaikiniai analizatoriai siūlo plačias skaitmeninio BPF parinktis
Dažniausi taikymai pagal dažnių diapazoną
Žemo dažnio juostinis pralaidumas (10–200 Hz)
- Disbalanso ir nesutapimo analizė
- Mažo greičio mašinų stebėjimas
- Pamatų ir konstrukcijų vibracija
Vidutinio dažnio juostinis pralaidumas (200–2000 Hz)
- Krumpliaračių sujungimo dažniai
- Menčių/mentelių praėjimo dažniai
- Mažesnis guolių gedimų dažnis
Aukšto dažnio juostinis pralaidumas (2–40 kHz)
- Guolių defektų apvalkalo analizė
- Aukšto dažnio smūgiai
- Ultragarsiniai dažniai
- Guolių rezonanso sužadinimas
Juostiniai filtrai yra universalūs signalų apdorojimo įrankiai, leidžiantys tiksliai analizuoti konkrečius dažnių diapazonus, atmetant nepageidaujamus žemo ir aukšto dažnio komponentus. Juostinių filtrų parinkimo ir taikymo įvaldymas, ypač gaubtinės analizės ir dažnių diapazono izoliacijos srityje, yra būtinas pažangiai vibracijos diagnostikai ir efektyviam diagnostinės informacijos išskyrimui iš sudėtingų vibracijos signalų.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 