Forstå båndpassfiltre

Enheter

Bærbart balanse- og vibrasjonsanalyseapparat Balanset-1A

$2,335.73 Opprinnelig pris var: $2,335.73.$2,010.50Nåværende pris er: $2,010.50.

Deler

Vibrasjonssensor.

$106.44 Opprinnelig pris var: $106.44.$82.79Nåværende pris er: $82.79.

Deler

Optisk sensor (lasertakometer)

$146.65 Opprinnelig pris var: $146.65.$106.44Nåværende pris er: $106.44.

Enheter

Balanset-4.

$8,045.54

Deler

Magnetisk stativ Insize-60-kgf.

$54.40

Deler

Reflekterende tape.

$11.83

Enheter

Dynamisk balanseringsenhet "Balanset-1A" OEM

$2,051.89 Opprinnelig pris var: $2,051.89.$1,773.97Nåværende pris er: $1,773.97.

Definisjon: Hva er et båndpassfilter?

Båndpassfilter (BPF) er et frekvensselektivt signalbehandlingselement som tillater vibrasjon komponenter innenfor et spesifisert frekvensbånd å passere gjennom, samtidig som komponenter både under og over det båndet dempes. Den kombinerer egenskapene til et høypassfilter (blokkerer lave frekvenser) og et lavpassfilter (blokkerer høye frekvenser) for å lage et "vindu" som bare slipper gjennom et valgt midtre frekvensområde. Båndpassfiltre er definert av senterfrekvens, båndbredde og filterrekkefølge/bratthet.

I vibrasjonsanalyse er båndpassfiltre viktige for konvoluttanalyse (isolering av lagerpåvirkningsfrekvenser), fokusert diagnostikk (undersøkelse av spesifikke frekvensområder) og eliminering av uønsket vibrasjon utenfor frekvensbåndet av interesse for å forbedre signal-til-støy-forholdet og måleklarheten.

Filterparametere

Senterfrekvens (f0)

• Midt i passbåndet
• Frekvens for maksimal filterrespons
• Valgt basert på frekvensinnhold av interesse
• Vanligvis valgt for å matche resonans- eller feilfrekvens

Båndbredde (svart-hvitt)

• Definisjon: Frekvensområde mellom -3 dB-punkter (f_høy – f_lav)
• Smalbånd: Svart-hvitt < 10% av senterfrekvensen (svært selektiv)
• Bredbånd: BW > 50% av senterfrekvensen (mindre selektiv)
• Q-faktor: Q = f0 / BW (høyere Q = smalere, mer selektiv)

Filteregenskaper

• Nedre grense (f_low): Frekvens der den nedre hellingen når -3 dB
• Øvre grense (f_high): Frekvens der øvre helling når -3 dB
• Formfaktor: Forholdet mellom stoppbånd og passbåndbredder (mål på selektivitet)

Anvendelser innen vibrasjonsanalyse

1. Konvoluttanalyse (primærapplikasjon)

Kritisk første trinn i deteksjon av lagerfeil:

• Bandvalg: 500 Hz – 10 kHz eller 1 kHz – 20 kHz typisk
• Hensikt: Isoler høyfrekvente lagerresonanser eksitert av støt
• Prosess: BPF → konvoluttdeteksjon → FFT av konvolutt
• Resultat: Forbedret frekvenser av lagerfeil tydelig synlig

2. Analyse av resonansbånd

• Filtrer rundt strukturell eller lagerresonansfrekvens
• Isoler energi ved resonans fra andre frekvenser
• Vurder eksitasjon og respons ved spesifikk modus
• Nyttig for feilsøking av resonans

3. Isolering av frekvensområde

• Fokuser på spesifikt diagnostisk frekvensområde
• Eksempel: 10–100 Hz for lavfrekvensanalyse
• Fjerner lavfrekvent drift og høyfrekvent støy
• Forbedrer klarheten for frekvenser av interesse

4. Isolering av girnett

• BPF sentrert ved girinngrepsfrekvens
• Sender mesh-frekvens og sidebånd
• Blokkerer andre girtrinn og lagerfrekvenser
• Muliggjør fokusert giranalyse

Båndpassfilterdesign

Kaskadert lavpass og høypass

Vanligste implementering:

• Høypassfilter blokkerer frekvenser under strømningshastighet
• Lavpassfilter blokkerer frekvenser over f_high
• Seriekombinasjon skaper båndpass
• Hvert filter bidrar til total selektivitet

Direkte båndpassdesign

• Optimalisert som enkeltfilter i stedet for kaskade
• Mer kompleks, men kan oppnå bedre egenskaper
• Brukes i spesialiserte applikasjoner

Praktiske hensyn

Avveininger ved valg av båndbredde

Smal båndbredde

• Fordeler: Bedre selektivitet, sterkere avvisning av tilstøtende frekvenser
• Ulemper: Kan overse frekvensvariasjoner, krever presis innstilling
• Bruk: Når den nøyaktige frekvensen er kjent og stabil

Bred båndbredde

• Fordeler: Fanger opp frekvensvariasjoner, mindre kritisk tuning
• Ulemper: Mindre avvisning av uønskede frekvenser i nærheten
• Bruk: Når frekvensen varierer eller det er behov for frekvensområde

For konvoluttanalyse

• Typiske band: 500-2000 Hz, 1000-5000 Hz, 5000-20000 Hz
• Utvalg: Velg bånd med god lagerresonanseksitasjon
• Verifisere: Sjekk rå akselerasjonsspekteret for å identifisere resonans
• Optimaliser: Juster for å maksimere signalet for lagerfeil

Filtereffekter på signaler

Tidsbølgeformeffekter

• Filtrert bølgeform viser bare frekvenser i passbåndet
• Vises som modulert bærebølge (hvis smalt bånd)
• Fjerner lavfrekvente variasjoner og høyfrekvent støy
• Kan forenkle tolkningen av bølgeform

Spektrumeffekter

• Passbåndamplituder bevart
• Reduserte stoppbåndamplituder (typisk 40–80 dB)
• Renere spektrum med fokus på interessebånd
• Støygulvet senkes hvis støyen er utenfor passbåndet

Digitale vs. analoge båndpassfiltre

Analoge filtre

• Maskinvareimplementering i signalveien
• Drift i sanntid
• Faste egenskaper når de først er designet
• Brukes i antialiasing og signalbehandling

Digitale filtre

• Programvarebehandling etter digitalisering
• Justerbare parametere
• Kan påføres/fjernes etter innsamling
• Moderne analysatorer tilbyr omfattende digitale BPF-alternativer

Vanlige applikasjoner etter frekvensområde

Lavfrekvent båndpass (10–200 Hz)

• Analyse av ubalanse og feiljustering
• Overvåking av maskiner med lav hastighet
• Fundament- og strukturvibrasjoner

Mellomfrekvensbåndpass (200–2000 Hz)

• Frekvenser for girnett
• Frekvenser for passering av blad/vinge
• Lavere lagerfeilfrekvenser

Høyfrekvent båndpass (2–40 kHz)

• Analyse av lagerdefekthylster
• Høyfrekvente påvirkninger
• Ultralydfrekvenser
• Lagerresonanseksitasjon

Båndpassfiltre er allsidige signalbehandlingsverktøy som muliggjør fokusert analyse av spesifikke frekvensområder samtidig som de avviser uønskede lav- og høyfrekvente komponenter. Å mestre valg og anvendelse av båndpassfilter – spesielt for konvoluttanalyse og frekvensområdeisolering – er avgjørende for avansert vibrasjonsdiagnostikk og effektiv utvinning av diagnostisk informasjon fra komplekse vibrasjonssignaturer.

---

← Tilbake til hovedindeksen