Czym jest filtr górnoprzepustowy? Narzędzie do doboru częstotliwości • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników Czym jest filtr górnoprzepustowy? Narzędzie do doboru częstotliwości • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników

Czym jest filtr górnoprzepustowy? Narzędzie do wyboru częstotliwości

Opublikowane przez admin w dniu

Zrozumienie filtrów górnoprzepustowych

Definicja: Czym jest filtr górnoprzepustowy?

Filtr górnoprzepustowy (HPF) to element przetwarzania sygnału selektywny częstotliwościowo, który umożliwia wibracja składowe powyżej określonej częstotliwości granicznej, które mają przejść, jednocześnie tłumiąc (redukując) składowe poniżej częstotliwości granicznej. W analiza drgań, Filtry górnoprzepustowe służą do usuwania drgań o niskiej częstotliwości (z brak równowagi, niewspółosiowość) i skupić się na treściach o wysokiej częstotliwości (z wady łożysk, zazębienia, częstotliwości elektrycznych) lub w celu wyeliminowania efektów rezonansu mocowania czujnika i przesunięć prądu stałego.

Filtry górnoprzepustowe są podstawowymi elementami analiza koperty, systemy antyaliasingu i kondycjonowania sygnału, umożliwiające wyodrębnianie informacji diagnostycznych z określonych zakresów częstotliwości, przy jednoczesnym odrzucaniu niepożądanych składowych o niskiej częstotliwości, które mogłyby maskować lub przytłaczać interesujące sygnały.

Charakterystyka filtra

Częstotliwość odcięcia (fc)

  • Definicja: Częstotliwość, przy której odpowiedź filtra spada do -3 dB (70,7% amplitudy pasma przenoszenia)
  • Poniżej fc: Częstotliwości stopniowo tłumione
  • Powyżej fc: Częstotliwości przechodzą z minimalnym tłumieniem
  • Wybór: Wybierz fc na podstawie interesującej Cię aplikacji i częstotliwości występowania

Nachylenie filtru (współczynnik opadania)

  • Współczynnik tłumienia poniżej częstotliwości odcięcia
  • Wyrażone w dB na oktawę lub dB na dekadę
  • 1. Zamówienie: 6 dB/oktawę (20 dB/dekadę) – łagodne nachylenie
  • 2. Zamówienie: 12 dB/oktawę (40 dB/dekadę) – umiarkowane nachylenie
  • 4. Zakon: 24 dB/oktawę (80 dB/dekadę) – strome zbocze
  • Wyższy rząd: Ostrzejsze przejście, lepsze odrzucenie, ale bardziej złożone

Typy filtrów

  • Butterworth: Maksymalnie płaska odpowiedź pasma przepustowego
  • Czebyszew: Ostrzejsze odcięcie, ale z tętnieniem w paśmie przenoszenia
  • Bessel: Najlepsze charakterystyki w dziedzinie czasu (minimalne zniekształcenie fazy)
  • Eliptyczny: Najostrzejsze przejście, ale tętnienia zarówno w paśmie przepustowym, jak i zaporowym

Zastosowania w analizie drgań

1. Wykrywanie usterek łożysk

Najczęstsze zastosowanie:

  • Odcięcie: Zwykle 500-2000 Hz
  • Zamiar: Usuń niewyważenie o niskiej częstotliwości i drgania powodujące niewspółosiowość
  • Wynik: Skup się na sygnałach uderzeniowych łożysk o wysokiej częstotliwości
  • Używać: Pierwszy etap przetwarzania analizy koperty

2. Integracja dla prędkości/przemieszczenia

  • Podczas integrowania przyspieszenia z prędkością lub przemieszczeniem
  • HPF o częstotliwości 2–10 Hz usuwa przesunięcie DC i bardzo niskie częstotliwości
  • Zapobiega błędom integracji i dryfowi
  • Niezbędne do dokładnej integracji niskich częstotliwości

3. Eliminacja rezonansu mocowania czujnika

  • Rezonans mocowania akcelerometru (zwykle 3–10 kHz w przypadku mocowania magnetycznego)
  • HPF usuwa ten artefakt rezonansu
  • Zapewnia, że pomiary odzwierciedlają drgania maszyny, a nie efekty działania czujnika

4. Usuwanie offsetu DC

  • HPF z bardzo niskim odcięciem (0,5-2 Hz) usuwa składową stałą
  • Niezbędne do prawidłowego przetwarzania sygnału
  • Zapobiega błędom FFT i dryfowi integracji

Praktyczne wdrożenie

Filtry analogowe i cyfrowe

Analogowe filtry górnoprzepustowe

  • Obwody sprzętowe w kondycjonowaniu sygnału
  • Operacja w czasie rzeczywistym
  • Antyaliasing i kondycjonowanie czujnika
  • Stałe cechy po zaprojektowaniu

Cyfrowe filtry górnoprzepustowe

  • Postprocessing oparty na oprogramowaniu
  • Regulowany punkt odcięcia i kolejność filtrów
  • Można zastosować/usunąć po zebraniu danych
  • Nowoczesne analizatory zapewniają wiele opcji filtrowania

Wybór częstotliwości odcięcia

Do analizy łożysk

  • Ustaw fc poniżej najniższej częstotliwości uszkodzeń łożysk
  • Typowo: odcięcie 500–1000 Hz
  • Usuwa 1×, 2×, zazębienie kół zębatych itp.
  • Przepuszcza częstotliwości błędów łożysk (zwykle 50-500 Hz) i ich modulację wysokoczęstotliwościową

Do integracji

  • Ustaw fc na 2-5× najniższą częstotliwość zainteresowania
  • Zbyt nisko: umożliwia dryfowanie
  • Zbyt wysokie: tłumi prawidłowe składowe o niskiej częstotliwości
  • Typowo: 2-10 Hz dla całkowania ogólnego

Wpływ na pomiary

Efekty amplitudy

  • Częstotliwości poniżej odcięcia mają zmniejszoną amplitudę
  • Bardzo niskie częstotliwości są praktycznie wyeliminowane
  • Częstotliwości znacznie powyżej progu odcięcia nie są zakłócane
  • Obszar przejściowy wykazuje stopniową redukcję

Efekty fazowe

  • Filtry wprowadzają faza zmiana
  • Przesunięcie fazowe zależne od częstotliwości
  • Może wpływać na kształt przebiegu w dziedzinie czasu
  • Filtry Bessela minimalizują zniekształcenia fazowe

Efekty przebiegu

  • Usuwa zmiany linii bazowej o niskiej częstotliwości
  • Centralizuje przebieg fali wokół zera
  • Może zmienić pozorny charakter przebiegu
  • Ważne jest zrozumienie filtrowania podczas interpretacji przebiegów

W połączeniu z innymi filtrami

Filtr górnoprzepustowy + filtr dolnoprzepustowy = filtr pasmowy

  • HPF blokuje niskie częstotliwości
  • Filtry dolnoprzepustowe (LPF) blokują wysokie częstotliwości
  • Przepustki kombinowane tylko w paśmie środkowym
  • Tworzy filtr pasmowo-przepustowy dla określonego zakresu częstotliwości

Przepustowość górna w przetwarzaniu wieloetapowym

  • Antyaliasing (dolnoprzepustowy) przed digitalizacją
  • Górnoprzepustowy do usuwania prądu stałego
  • Pasmo przepustowe do analizy obwiedni
  • Filtrowanie sekwencyjne do złożonego kondycjonowania sygnałów

Filtry górnoprzepustowe to niezbędne narzędzia przetwarzania sygnałów w analizie drgań, umożliwiające izolację informacji diagnostycznych o wysokiej częstotliwości poprzez usunięcie dominujących składowych o niskiej częstotliwości. Zrozumienie charakterystyki filtra górnoprzepustowego – częstotliwości odcięcia, rzędu filtra oraz wpływu na amplitudę i fazę – jest kluczowe dla prawidłowego zastosowania w analizie łożysk, integracji sygnałów i wszelkich analizach wymagających pomiaru częstotliwościowo-selektywnego.

← Powrót do indeksu głównego

Kategorie:
WhatsApp