Compreendendo a filtragem de sinais

1. Definição: O que é filtragem de sinal?

Filtragem de Sinal é uma técnica crucial de processamento de sinal usada em análise de vibração para remover componentes de frequência indesejados de um sinal ou para isolar frequências específicas de interesse. Um filtro é essencialmente um circuito eletrônico ou um algoritmo de software que permite a passagem de certas frequências enquanto bloqueia ou atenua outras.

A filtragem é amplamente utilizada em mídia digital analisadores de vibração para garantir que os dados analisados sejam limpos, precisos e relevantes para a tarefa de diagnóstico em questão.

2. Tipos comuns de filtros em análise de vibração

Existem quatro tipos básicos de filtros usados no processamento de sinais:

1. Filtro passa-baixa: Permite a passagem de baixas frequências, mas bloqueia altas frequências. A frequência na qual o sinal começa a ser atenuado é chamada de "frequência de corte".
2. Filtro passa-alta: O oposto de um filtro passa-baixa. Ele permite a passagem de altas frequências, mas bloqueia as baixas.
3. Filtro passa-banda: Permite a passagem de uma faixa ou faixa específica de frequências, ao mesmo tempo em que bloqueia frequências mais baixas e mais altas.
4. Filtro Band-Stop (ou Notch): O oposto de um filtro passa-banda. Ele bloqueia uma faixa específica de frequências, permitindo a passagem de todas as outras.

3. Principais aplicações da filtragem

Os filtros são usados de diversas maneiras críticas dentro de um analisador de vibração:

a) Filtros anti-aliasing

Esta é sem dúvida a aplicação mais importante da filtragem. filtro anti-aliasing é um filtro passa-baixas acentuado aplicado ao sinal analógico *antes* de sua digitalização. Sua finalidade é remover todo o conteúdo de frequência superior à frequência máxima (Fmáx) selecionada pelo usuário para sua medição.

Isto é essencial para evitar aliasing, um erro grave no processamento de sinais digitais, onde as altas frequências “dobram-se” e se disfarçam como baixas frequências, levando a uma distorção completamente incorreta. espectro. O filtro anti-aliasing é um componente crítico que garante a integridade de todos os dados de vibração digital.

b) Integração e Diferenciação

A vibração é medida como aceleração, velocidade, ou deslocamento. Enquanto um acelerômetro é o sensor mais comum, um analista frequentemente deseja visualizar os dados em termos de velocidade. Para isso, o analisador deve integrar o sinal de aceleração. Esse processo de integração pode amplificar severamente o ruído de frequência muito baixa (às vezes chamado de efeito "pista de esqui"). Um filtro passa-alta é usado para remover esse ruído antes da integração, produzindo um espectro de velocidade ou deslocamento limpo e utilizável.

c) Análise de Envelope (Demodulação)

Análise de envelope, a principal técnica para detecção defeitos de rolamento, depende fortemente da filtragem. O processo envolve:

1. Usando um filtro passa-banda para isolar uma banda de alta frequência onde os sinais de impacto do rolamento estão presentes.
2. Processando esse sinal filtrado para extrair a taxa de repetição (o “envelope”) dos impactos.
3. Analisando o espectro deste sinal de envelope para identificar as frequências de falhas do rolamento.

O filtro passa-banda é crucial para remover sinais de alta energia e baixa frequência (como desequilíbrio) que, de outra forma, sobrecarregariam os sinais de defeito de rolamento de baixa energia.

d) Filtragem de Diagnóstico

Os analistas também podem aplicar filtros digitais aos dados após a coleta para auxiliar no diagnóstico. Por exemplo, eles podem usar um filtro passa-banda para isolar a vibração em torno de uma frequência específica da engrenagem, obtendo uma visão mais clara da faixas laterais.

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