Aukšto dažnio filtrų supratimas
Apibrėžimas: Kas yra aukšto dažnio filtras?
Aukšto dažnio filtras (HPF) yra dažnio atrankos signalo apdorojimo elementas, leidžiantis vibracija komponentai, viršijantys nurodytą ribinį dažnį, kad būtų praleisti, tuo pačiu metu susilpninant (sumažinant) komponentus, esančius žemiau ribinio dažnio. vibracijos analizė, aukšto dažnio filtrai naudojami žemo dažnio vibracijai (nuo disbalansas, nesutapimas) ir sutelkti dėmesį į dažnai girdimą turinį (nuo guolių defektai, krumpliaračių sujungimas, elektriniai dažniai) arba pašalinti jutiklio tvirtinimo rezonanso efektus ir nuolatinės srovės poslinkius.
Aukšto dažnio filtrai yra pagrindiniai komponentai apvalkalo analizė, anti-aliasing sistemos ir signalo apdorojimas, leidžiantys išgauti diagnostinę informaciją iš konkrečių dažnių diapazonų, kartu atmetant nepageidaujamus žemo dažnio komponentus, kurie gali užmaskuoti arba užgožti dominančius signalus.
Filtro charakteristikos
Ribinis dažnis (fc)
- Apibrėžimas: Dažnis, kuriuo filtro atsakas sumažėja iki -3 dB (70,7% pralaidumo juostos amplitudės)
- Žemiau FC: Dažniai palaipsniui silpninami
- Virš FC: Dažniai praeina su minimaliu slopinimu
- Pasirinkimas: Pasirinkite fc pagal taikymą ir dominantį dažnio turinį
Filtro nuolydis (riedėjimo greitis)
- Slopinimo greitis žemiau ribinio dažnio
- Išreikšta dB oktavoje arba dB dešimtmetyje
- 1-asis užsakymas: 6 dB/oktava (20 dB/dekadą) – švelnus nuolydis
- 2-asis įsakymas: 12 dB/oktava (40 dB/dekadą) – vidutinis nuolydis
- 4-asis įsakymas: 24 dB/oktava (80 dB/dekadą) – status nuolydis
- Aukštesnė tvarka: Ryškesnis perėjimas, geresnis atmetimas, bet sudėtingesnis
Filtrų tipai
- Butterworthas: Maksimaliai plokščias pralaidumo juostos atsakas
- Čebyševas: Ryškesnė ribinė vertė, bet su pralaidumo juostos virpesiais
- Beselis: Geriausios laiko srities charakteristikos (minimalus fazės iškraipymas)
- Elipsinis: Ryškiausias perėjimas, bet pulsacija tiek pralaidumo, tiek stabdymo juostose
Taikymas vibracijos analizėje
1. Guolių defektų aptikimas
Dažniausias taikymas:
- Riba: Įprastai 500–2000 Hz
- Paskirtis: Pašalinkite žemo dažnio disbalansą ir vibracijos nesuderinamumą
- Rezultatas: Dėmesys aukšto dažnio guolių smūgio signalams
- Naudojimas: Pirmasis vokų analizės apdorojimo etapas
2. Greičio/poslinkio integravimas
- Integruojant pagreitį į greitį arba poslinkį
- HPF esant 2–10 Hz dažniui pašalina nuolatinės srovės poslinkį ir labai žemus dažnius
- Apsaugo nuo integravimo klaidų ir dreifo
- Būtinas tiksliam žemo dažnio integravimui
3. Jutiklio tvirtinimo rezonanso eliminavimas
- Akselerometro tvirtinimo rezonansas (paprastai 3–10 kHz magnetiniam tvirtinimui)
- HPF pašalina šį rezonanso artefaktą
- Užtikrina, kad matavimai atspindėtų mašinos vibraciją, o ne jutiklių poveikį
4. Nuolatinės srovės poslinkio pašalinimas
- Labai žemo ribojimo dažnio (0,5–2 Hz) HPF pašalina nuolatinės srovės komponentę
- Būtinas tinkamam signalo apdorojimui
- Apsaugo nuo FFT klaidų ir integravimo dreifo
Praktinis įgyvendinimas
Analoginiai ir skaitmeniniai filtrai
Analoginiai aukšto dažnio filtrai
- Signalų apdorojimo aparatinės įrangos grandinės
- Realaus laiko veikimas
- Antialiasing ir jutiklio apdorojimas
- Fiksuotos charakteristikos, kai tik jos yra suprojektuotos
Skaitmeniniai aukštų dažnių filtrai
- Programinės įrangos pagrindu sukurtas papildomas apdorojimas
- Reguliuojamas ribinis ir filtro tvarka
- Galima pritaikyti / pašalinti surinkus duomenis
- Šiuolaikiniai analizatoriai siūlo kelias filtravimo parinktis.
Ribinio dažnio pasirinkimas
Guolių analizei
- Nustatykite fc žemiau mažiausio guolio gedimų dažnio
- Tipinis: 500–1000 Hz ribinis dažnis
- Pašalina 1×, 2× įtrūkimus, krumpliaračių sukibimą ir kt.
- Praleidžia guolių gedimų dažnius (paprastai 50–500 Hz) ir jų aukšto dažnio moduliaciją
Integracijai
- Nustatykite fc ties 2–5 × mažiausiu dominančiu dažniu
- Per žemai: leidžia dreifuoti
- Per aukštas: slopina galiojančius žemo dažnio komponentus
- Tipinis: 2–10 Hz bendrajai integracijai
Poveikis matavimams
Amplitudės efektai
- Dažniai žemiau ribinės vertės sumažinta amplitude
- Labai žemi dažniai iš esmės eliminuojami
- Dažniai, gerokai viršijantys ribinę vertę, nepakito
- Pereinamojo regiono rodikliai palaipsniui mažėja
Fazių efektai
- Filtrai pristatomi fazė pamaina
- Fazės poslinkio dažnio priklausomas
- Gali paveikti laiko srities bangos formos formą
- Beselio filtrai sumažina fazės iškraipymą
Bangos formos efektai
- Pašalina žemo dažnio bazinius svyravimus
- Bangos forma centruojama aplink nulį
- Gali pakeisti matomą bangos formos charakterį
- Svarbu suprasti filtravimą interpretuojant bangų formas
Kartu su kitais filtrais
Aukšto dažnio + žemo dažnio = juostinis
- HPF blokuoja žemus dažnius
- LPF blokuoja aukštus dažnius
- Kombinacija praeina tik vidurinę juostą
- Sukuria dažnių juostos filtrą konkrečiam dažnių diapazonui
Aukšto dažnio perdavimas daugiapakopiame apdorojime
- Žemųjų dažnių antialiasavimas prieš skaitmeninimą
- Aukšto dažnio dažnis nuolatinės srovės pašalinimui
- Juostinis pralaidumas apvalkalo analizei
- Nuoseklus filtravimas sudėtingam signalų apdorojimui
Aukšto dažnio filtrai yra esminiai signalų apdorojimo įrankiai vibracijos analizėje, leidžiantys išskirti aukšto dažnio diagnostinę informaciją pašalinant dominuojančius žemo dažnio komponentus. Aukšto dažnio filtrų charakteristikų – ribinio dažnio, filtro eilės ir poveikio amplitudei bei fazei – supratimas yra labai svarbus norint tinkamai juos taikyti guolių analizėje, signalų integravime ir bet kokioje analizėje, kuriai reikalingas dažnio selektyvus matavimas.
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 