Forstå signalfiltrering

1. Definisjon: Hva er signalfiltrering?

Signalfiltrering er en viktig signalbehandlingsteknikk som brukes i vibrasjonsanalyse å fjerne uønskede frekvenskomponenter fra et signal eller å isolere spesifikke frekvenser av interesse. Et filter er i hovedsak en elektronisk krets eller en programvarealgoritme som lar visse frekvenser "passere" gjennom mens andre blokkeres eller demperes.

Filtrering brukes mye i digital vibrasjonsanalysatorer for å sikre at dataene som analyseres er rene, nøyaktige og relevante for den diagnostiske oppgaven som skal utføres.

2. Vanlige typer filtre i vibrasjonsanalyse

Det finnes fire grunnleggende typer filtre som brukes i signalbehandling:

1. Lavpassfilter: Slipper gjennom lave frekvenser, men blokkerer høye frekvenser. Frekvensen der signalet begynner å bli dempet kalles «grensefrekvensen».
2. Høypassfilter: Det motsatte av et lavpassfilter. Det slipper gjennom høye frekvenser, men blokkerer lave frekvenser.
3. Båndpassfilter: Tillater et bestemt bånd eller frekvensområde å passere gjennom samtidig som det blokkerer både lavere og høyere frekvenser.
4. Båndstoppfilter (eller hakkfilter): Det motsatte av et båndpassfilter. Det blokkerer et bestemt frekvensbånd mens det lar alle andre passere gjennom.

3. Viktige bruksområder for filtrering

Filtre brukes på flere kritiske måter i en vibrasjonsanalysator:

a) Antialiasing-filtre

Dette er uten tvil den viktigste anvendelsen av filtrering. antialiasing-filter er et bratt lavpassfilter som brukes på det analoge signalet *før* det digitaliseres. Hensikten er å fjerne alt frekvensinnhold som er høyere enn den maksimale frekvensen (Fmax) brukeren har valgt for målingen.

Dette er viktig for å forhindre aliasering, en alvorlig digital signalbehandlingsfeil der høye frekvenser «folder seg ned» og kamuflerer seg som lave frekvenser, noe som fører til en helt feilaktig spektrumAntialiasing-filteret er en kritisk komponent som sikrer integriteten til alle digitale vibrasjonsdata.

b) Integrasjon og differensiering

Vibrasjon måles som akselerasjon, hastighet, eller forskyvningMens en akselerometer er den vanligste sensoren, og en analytiker ønsker ofte å se dataene i form av hastighet. For å gjøre dette må analysatoren integrere akselerasjonssignalet. Denne integrasjonsprosessen kan forsterke svært lavfrekvent støy kraftig (noen ganger kalt «skibakke»-effekten). Et høypassfilter brukes til å fjerne denne støyen før integrasjon for å produsere et rent, brukbart hastighets- eller forskyvningsspektrum.

c) Konvoluttanalyse (Demodulering)

Konvoluttanalyse , den primære teknikken for å oppdage lagerfeil, er sterkt avhengig av filtrering. Prosessen involverer:

1. Bruker en båndpassfilter å isolere et høyfrekvensbånd der lagerstøtsignalene er tilstede.
2. Behandler dette filtrerte signalet for å trekke ut repetisjonsfrekvensen («konvolutten») til støtene.
3. Analysere spekteret til dette envelope-signalet for å identifisere lagerfeilfrekvensene.

Båndpassfilteret er avgjørende for å fjerne høyenergiske, lavfrekvente signaler (som ubalanse) som ellers ville overdøvet lavenergiske lagerfeilsignaler.

d) Diagnostisk filtrering

Analytikere kan også bruke digitale filtre på dataene etter at de er samlet inn for å hjelpe med diagnosen. De kan for eksempel bruke et båndpassfilter for å isolere vibrasjonen rundt en bestemt girfrekvens for å få et klarere bilde av sidebånd.

← Tilbake til hovedindeksen