Signaalfiltering begrijpen

1. Definitie: Wat is signaalfiltering?

Signaalfiltering is een cruciale signaalverwerkingstechniek die wordt gebruikt in trillingsanalyse Om ongewenste frequentiecomponenten uit een signaal te verwijderen of om specifieke frequenties van belang te isoleren. Een filter is in wezen een elektronisch circuit of een software-algoritme dat bepaalde frequenties doorlaat en andere blokkeert of verzwakt.

Filteren wordt veel gebruikt in digitale trillingsanalysatoren om ervoor te zorgen dat de te analyseren gegevens schoon, nauwkeurig en relevant zijn voor de diagnostische taak die moet worden uitgevoerd.

2. Veelvoorkomende filtertypen bij trillingsanalyse

Er zijn vier basistypen filters die worden gebruikt bij signaalverwerking:

1. Laagdoorlaatfilter: Laat lage frequenties door, maar blokkeert hoge frequenties. De frequentie waarbij het signaal begint te verzwakken, wordt de "afsnijfrequentie" genoemd.
2. Hoogdoorlaatfilter: Het tegenovergestelde van een laagdoorlaatfilter. Het laat hoge frequenties door, maar blokkeert lage frequenties.
3. Banddoorlaatfilter: Laat een specifieke band of frequentiebereik door, terwijl zowel lagere als hogere frequenties worden geblokkeerd.
4. Band-Stop (of Notch) Filter: Het tegenovergestelde van een banddoorlaatfilter. Het blokkeert een specifieke frequentieband, terwijl alle andere doorgelaten worden.

3. Belangrijkste toepassingen van filteren

Filters worden op verschillende cruciale manieren gebruikt in een trillingsanalysator:

a) Anti-aliasingfilters

Dit is misschien wel de belangrijkste toepassing van filtering. anti-aliasingfilter is een steil laagdoorlaatfilter dat wordt toegepast op het analoge signaal *vóór* het wordt gedigitaliseerd. Het doel is om alle frequenties te verwijderen die hoger zijn dan de maximale frequentie (Fmax) die de gebruiker voor de meting heeft geselecteerd.

Dit is essentieel om te voorkomen aliasing, een ernstige fout in de digitale signaalverwerking waarbij hoge frequenties zich “omvouwen” en zich vermommen als lage frequenties, wat leidt tot een volledig onjuiste spectrumHet anti-aliasingfilter is een cruciaal onderdeel dat de integriteit van alle digitale trillingsgegevens garandeert.

b) Integratie en differentiatie

Trillingen worden gemeten als versnelling, snelheid, of verplaatsing. Terwijl een versnellingsmeter is de meest voorkomende sensor, een analist wil de data vaak bekijken in termen van snelheid. Om dit te doen, moet de analysator het versnellingssignaal integreren. Dit integratieproces kan zeer laagfrequente ruis (ook wel het "skihellingeffect" genoemd) aanzienlijk versterken. Een hoogdoorlaatfilter wordt gebruikt om deze ruis vóór de integratie te verwijderen en zo een helder, bruikbaar snelheids- of verplaatsingsspectrum te produceren.

C) Envelopanalyse (Demodulatie)

Envelopanalyse, de primaire techniek voor het detecteren lagerdefecten, is sterk afhankelijk van filtering. Het proces omvat:

1. Met behulp van een banddoorlaatfilter om een hoge frequentieband te isoleren waar de lagerinvloedsignalen aanwezig zijn.
2. Dit gefilterde signaal wordt verwerkt om de herhalingsfrequentie (de ‘enveloppe’) van de effecten te extraheren.
3. Analyse van het spectrum van dit envelopsignaal om de frequenties van lagerfouten te identificeren.

Het banddoorlaatfilter is van cruciaal belang voor het verwijderen van hoogenergetische, laagfrequente signalen (zoals onbalans) die anders de laagenergetische lagerdefectsignalen zouden overstemmen.

d) Diagnostische filtering

Analisten kunnen ook digitale filters toepassen op de data nadat deze is verzameld om de diagnose te ondersteunen. Ze kunnen bijvoorbeeld een banddoorlaatfilter gebruiken om de trilling rond een specifieke tandwielfrequentie te isoleren en zo een duidelijker beeld te krijgen van de zijbanden.

← Terug naar hoofdindex