Hva er et høypassfilter? Frekvensvalgverktøy • Bærbar balanserer, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hva er et høypassfilter? Frekvensvalgverktøy • Bærbar balanserer, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hva er et høypassfilter? Frekvensvalgverktøy

Publisert av admin på

Forstå høypassfiltre

Definisjon: Hva er et høypassfilter?

Høypassfilter (HPF) er et frekvensselektivt signalbehandlingselement som tillater vibrasjon komponenter over en spesifisert grensefrekvens å passere gjennom, mens komponenter under grensefrekvensen dempes (reduseres). I vibrasjonsanalyse, høypassfiltre brukes til å fjerne lavfrekvente vibrasjoner (fra ubalanse, feiljustering) og fokusere på høyfrekvent innhold (fra lagerfeil, girnett, elektriske frekvenser), eller for å eliminere resonanseffekter og DC-forskyvninger ved sensormontering.

Høypassfiltre er grunnleggende komponenter i konvoluttanalyse, antialiasing-systemer og signalbehandling, som muliggjør utvinning av diagnostisk informasjon fra spesifikke frekvensområder samtidig som uønskede lavfrekvente komponenter som kan maskere eller overvelde signalene av interesse, avvises.

Filteregenskaper

Grensefrekvens (fc)

  • Definisjon: Frekvens der filterresponsen faller til -3 dB (70,7% av passbåndamplitude)
  • Under fc: Frekvenser gradvis dempet
  • Over fc: Frekvenser passerer med minimal demping
  • Utvalg: Velg fc basert på applikasjon og frekvensinnhold av interesse

Filterhelling (avrullingshastighet)

  • Dempningshastighet under grensefrekvensen
  • Uttrykt i dB per oktav eller dB per dekad
  • 1. ordre: 6 dB/oktav (20 dB/tiår) – svak helling
  • 2. ordre: 12 dB/oktav (40 dB/tiår) – moderat helning
  • 4. orden: 24 dB/oktav (80 dB/tiår) – bratt helling
  • Høyere orden: Skarpere overgang, bedre avvisning, men mer kompleks

Filtertyper

  • Butterworth: Maksimal flat passbåndrespons
  • Tsjebysjov: Skarpere avskjæring, men med rippel i passbåndet
  • Bessel: Beste tidsdomeneegenskaper (minimal faseforvrengning)
  • Elliptisk: Skarpest overgang, men krusning i både passbånd og stoppbånd

Anvendelser innen vibrasjonsanalyse

1. Lagerfeildeteksjon

Vanligste bruksområde:

  • Avskjæringspunkt: Typisk 500–2000 Hz
  • Hensikt: Fjern lavfrekvent ubalanse og feiljusteringsvibrasjoner
  • Resultat: Fokus på høyfrekvente støtsignaler fra lager
  • Bruk: Første trinn i konvoluttanalyseprosessen

2. Integrasjon for hastighet/forskyvning

  • Når man integrerer akselerasjon med hastighet eller forskyvning
  • HPF ved 2–10 Hz fjerner DC-forskyvning og svært lave frekvenser
  • Forhindrer integrasjonsfeil og avvik
  • Viktig for nøyaktig lavfrekvensintegrasjon

3. Eliminering av resonans ved sensormontering

  • Akselerometermonteringsresonans (vanligvis 3–10 kHz for magnetisk montering)
  • HPF fjerner denne resonansartefakten
  • Sikrer at målingene representerer maskinvibrasjoner, ikke sensoreffekter

4. Fjerning av likestrømsforskyvning

  • HPF med svært lav avskjæring (0,5–2 Hz) fjerner DC-komponenten
  • Nødvendig for riktig signalbehandling
  • Forhindrer FFT-feil og integrasjonsavvik

Praktisk implementering

Analoge vs. digitale filtre

Analoge høypassfiltre

  • Maskinvarekretser i signalbehandling
  • Drift i sanntid
  • Antialiasing og sensorkondisjonering
  • Faste egenskaper når de først er designet

Digitale høypassfiltre

  • Programvarebasert etterbehandling
  • Justerbar avskjærings- og filterrekkefølge
  • Kan brukes/fjernes etter datainnsamling
  • Moderne analysatorer tilbyr flere filteralternativer

Valg av grensefrekvens

For lageranalyse

  • Sett fc under laveste lagerfeilfrekvens
  • Typisk: 500–1000 Hz avskjæring
  • Fjerner 1×, 2×, girnett osv.
  • Passerer lagerfeilfrekvenser (vanligvis 50–500 Hz) og deres høyfrekvente modulasjon

For integrering

  • Sett fc til 2–5× laveste interessefrekvens
  • For lavt: tillater avdrift
  • For høy: demper gyldige lavfrekvente komponenter
  • Typisk: 2–10 Hz for generell integrasjon

Effekter på målinger

Amplitudeeffekter

  • Frekvenser under grenseverdien redusert i amplitude
  • Svært lave frekvenser i hovedsak eliminert
  • Frekvenser godt over grenseverdien upåvirket
  • Overgangsregionen viser gradvis reduksjon

Faseeffekter

  • Filtre introduserer fase skifte
  • Faseforskyvning frekvensavhengig
  • Kan påvirke tidsdomenebølgeformen
  • Bessel-filtre minimerer faseforvrengning

Bølgeformeffekter

  • Fjerner lavfrekvente grunnlinjevariasjoner
  • Sentrer bølgeformen rundt null
  • Kan endre tilsynelatende bølgeformkarakter
  • Viktig å forstå filtrering når man tolker bølgeformer

Kombinert med andre filtre

Høypass + Lavpass = Båndpass

  • HPF blokkerer lave frekvenser
  • LPF blokkerer høye frekvenser
  • Kombinasjonen passerer bare midtre bånd
  • Oppretter båndpassfilter for et spesifikt frekvensområde

Høypass i flertrinnsprosessering

  • Antialiasing (lavpass) før digitalisering
  • Høypass for fjerning av likestrøm
  • Båndpass for konvoluttanalyse
  • Sekvensiell filtrering for kompleks signalbehandling

Høypassfiltre er viktige signalbehandlingsverktøy i vibrasjonsanalyse, og muliggjør isolering av høyfrekvent diagnostisk informasjon ved å fjerne dominerende lavfrekvente komponenter. Å forstå høypassfilterets egenskaper – grensefrekvens, filterrekkefølge og effekter på amplitude og fase – er avgjørende for riktig anvendelse i lageranalyse, signalintegrasjon og enhver analyse som krever frekvensselektiv måling.

← Tilbake til hovedindeksen

Kategorier:
WhatsApp