Memahami Penapis Laluan Tinggi
Definisi: Apakah itu Penapis Laluan Tinggi?
Penapis laluan tinggi (HPF) ialah elemen pemprosesan isyarat selektif frekuensi yang membolehkan getaran komponen di atas frekuensi cutoff yang ditentukan untuk dilalui sambil melemahkan (mengurangkan) komponen di bawah frekuensi cutoff. Dalam vibration analysis, penapis laluan tinggi digunakan untuk mengeluarkan getaran frekuensi rendah (dari ketidakseimbangan, salah jajaran) dan fokus pada kandungan frekuensi tinggi (dari kecacatan galas, jaringan gear, frekuensi elektrik), atau untuk menghapuskan kesan resonans pelekap sensor dan offset DC.
Penapis laluan tinggi adalah komponen asas dalam analisis sampul surat, sistem anti-aliasing dan penyaman isyarat, membolehkan pengekstrakan maklumat diagnostik daripada julat frekuensi tertentu sambil menolak komponen frekuensi rendah yang tidak diingini yang mungkin menutupi atau mengatasi isyarat yang menarik.
Ciri-ciri Penapis
Kekerapan Cutoff (fc)
- Definisi: Kekerapan tindak balas penapis menurun kepada -3 dB (70.7% amplitud jalur laluan)
- Di bawah fc: Kekerapan semakin berkurangan
- Di atas fc: Kekerapan lulus dengan pengecilan minimum
- Pilihan: Pilih fc berdasarkan aplikasi dan kandungan kekerapan yang diminati
Cerun Penapis (Kadar Roll-off)
- Kadar pengecilan di bawah kekerapan potong
- Dinyatakan dalam dB setiap oktaf atau dB setiap dekad
- Pesanan Pertama: 6 dB/oktaf (20 dB/dekad) – cerun lembut
- Pesanan ke-2: 12 dB/oktaf (40 dB/dekad) – cerun sederhana
- Pesanan ke-4: 24 dB/oktaf (80 dB/dekad) – cerun curam
- Pesanan Tinggi: Peralihan yang lebih tajam, penolakan yang lebih baik, tetapi lebih kompleks
Jenis Penapis
- Butterworth: Respons jalur laluan mendatar maksimum
- Chebyshev: Potongan yang lebih tajam tetapi dengan riak dalam jalur laluan
- Bessel: Ciri domain masa terbaik (herotan fasa minimum)
- elips: Peralihan paling tajam tetapi riak dalam kedua-dua jalur laluan dan jalur henti
Aplikasi dalam Analisis Getaran
1. Pengesanan Kecacatan Galas
Aplikasi yang paling biasa:
- Potongan: Biasanya 500-2000 Hz
- Tujuan: Alih keluar ketidakseimbangan frekuensi rendah dan getaran salah jajaran
- Keputusan: Fokus pada isyarat impak galas frekuensi tinggi
- Gunakan: Peringkat pertama dalam pemprosesan analisis sampul surat
2. Integrasi untuk Halaju/Anjakan
- Apabila menyepadukan pecutan kepada halaju atau sesaran
- HPF pada 2-10 Hz mengeluarkan offset DC dan frekuensi yang sangat rendah
- Mencegah ralat penyepaduan dan hanyut
- Penting untuk penyepaduan frekuensi rendah yang tepat
3. Penghapusan Resonans Pemasangan Sensor
- Resonans pelekap pecutan (biasanya 3-10 kHz untuk pelekap magnet)
- HPF membuang artifak resonans ini
- Memastikan ukuran mewakili getaran mesin, bukan kesan penderia
4. Penyingkiran Offset DC
- HPF dengan potongan sangat rendah (0.5-2 Hz) mengeluarkan komponen DC
- Diperlukan untuk pemprosesan isyarat yang betul
- Menghalang ralat FFT dan hanyut penyepaduan
Perlaksanaan Praktikal
Penapis Analog lwn Digital
Penapis Laluan Tinggi Analog
- Litar perkakasan dalam penyaman isyarat
- Operasi masa nyata
- Anti-aliasing dan penyaman sensor
- Ciri-ciri tetap setelah direka
Penapis Laluan Tinggi Digital
- Pemprosesan pasca berasaskan perisian
- Potongan boleh laras dan susunan penapis
- Boleh digunakan/dialih keluar selepas pengumpulan data
- Penganalisis moden menyediakan pelbagai pilihan penapis
Memilih Kekerapan Cutoff
Untuk Analisis Bearing
- Tetapkan fc di bawah kekerapan kerosakan galas terendah
- Biasa: Potongan 500-1000 Hz
- Menanggalkan 1×, 2×, gear mesh, dsb.
- Melepasi frekuensi kesalahan galas (biasanya 50-500 Hz) dan modulasi frekuensi tingginya
Untuk Integrasi
- Tetapkan fc pada 2-5× kekerapan minat terendah
- Terlalu rendah: membenarkan hanyut
- Terlalu tinggi: melemahkan komponen frekuensi rendah yang sah
- Biasa: 2-10 Hz untuk penyepaduan umum
Kesan pada Pengukuran
Kesan Amplitud
- Kekerapan di bawah cutoff dikurangkan dalam amplitud
- Frekuensi yang sangat rendah pada dasarnya dihapuskan
- Kekerapan jauh melebihi cutoff tidak terjejas
- Rantau peralihan menunjukkan pengurangan beransur-ansur
Kesan Fasa
- Penapis memperkenalkan fasa syif
- Bergantung kepada kekerapan anjakan fasa
- Boleh menjejaskan bentuk gelombang domain masa
- Penapis Bessel meminimumkan herotan fasa
Kesan Bentuk Gelombang
- Mengalih keluar variasi garis dasar frekuensi rendah
- Memusatkan bentuk gelombang sekitar sifar
- Boleh menukar watak bentuk gelombang yang jelas
- Penting untuk memahami penapisan semasa mentafsir bentuk gelombang
Digabungkan dengan Penapis Lain
Lulus Tinggi + Lulus Rendah = Laluan Jalur
- HPF menyekat frekuensi rendah
- LPF menyekat frekuensi tinggi
- Gabungan hanya melepasi jalur tengah
- Mencipta penapis laluan jalur untuk julat frekuensi tertentu
Lulus Tinggi dalam Pemprosesan Berbilang Peringkat
- Anti-aliasing (laluan rendah) sebelum pendigitalan
- Lulus tinggi untuk penyingkiran DC
- Laluan jalur untuk analisis sampul surat
- Penapisan berurutan untuk penyaman isyarat kompleks
Penapis laluan tinggi ialah alat pemprosesan isyarat penting dalam analisis getaran, membolehkan pengasingan maklumat diagnostik frekuensi tinggi dengan mengalih keluar komponen frekuensi rendah yang dominan. Memahami ciri penapis laluan tinggi—frekuensi potong, susunan penapis dan kesan pada amplitud dan fasa—adalah penting untuk aplikasi yang betul dalam analisis bearing, penyepaduan isyarat dan sebarang analisis yang memerlukan pengukuran selektif frekuensi.
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 