Înțelegerea filtrelor Notch
Definiție: Ce este un filtru Notch?
Filtru crestătură (numit și filtru de oprire a benzii, filtru de respingere a benzii sau capcană de frecvență) este un element de procesare a semnalului selectiv în frecvență care atenuează puternic vibrații componente dintr-o bandă de frecvență îngustă, permițând în același timp tuturor frecvențelor din afara acelei benzi să treacă practic neschimbate. Un filtru notch este opusul unui filtru trece-bandă: în loc să treacă printr-o bandă și să blocheze tot restul, acesta blochează o bandă specifică și trece peste tot restul.
Filtrele crestătură sunt utilizate în analiza vibrațiilor pentru a elimina interferențele dominante (zgomot electric de 60 Hz), a elimina componentele vibrațiilor copleșitoare (dezechilibru foarte mare de 1× care maschează alte semnale) sau a suprima rezonanțele care ascund informațiile de diagnostic. Acestea permit “vederea în jurul” frecvențelor dominante pentru a dezvălui componente mai slabe, dar importante din punct de vedere diagnostic.
Caracteristicile filtrului
Frecvență centrală (crestătură)
- Frecvența atenuării maxime
- Frecvența care este “crestată”
- Reglat la interferențe specifice sau frecvențe nedorite
- Atenuare de obicei 40-60 dB în centru
Lățime de bandă Notch
- Crestătură îngustă: Respinge intervalul de frecvență foarte selectiv (Q ridicat)
- Crestătură largă: Respinge banda de frecvență mai largă (Q scăzut)
- Factorul Q: Frecvență centrală / Lățime de bandă
- Tipic: Q = 10-50 pentru aplicații cu vibrații
Adâncimea de atenuare
- Cât de mult este redusă frecvența crestării
- De obicei 40-60 dB (reducere de 100-1000×)
- Filtrele de ordin superior oferă crestături mai profunde
- Frecvențele adiacente sunt afectate minim
Aplicații comune
1. Eliminarea interferențelor electrice
Eliminarea zgomotului de la linia electrică:
- Crestătură 60 Hz: Elimină tensiunea electrică de 60 Hz din America de Nord
- Crestătură 50 Hz: Elimină interferențele de 50 Hz în Europa/Asia
- Armonice: Crestături suplimentare la 120/180/240 Hz sau 100/150/200 Hz
- Beneficia: Spectru mai curat care dezvăluie vibrații mecanice
- Atenţie: Nu utilizați dacă frecvența rețelei este de 2× (120/100 Hz) și are valoare diagnostică.
2. Suprimarea componentelor dominante
- Dezechilibru sever: Scoateți din discuție copleșitor de 1× pentru a vedea alte componente
- Plasă de viteză înaltă: Îndepărtați angrenajul dominant pentru a dezvălui frecvențele rulmenților
- Rezonanță puternică: Suprimați rezonanța structurală pentru a observa excitația
- Scop: Dezvăluie informații de diagnostic mascate
3. Eliminarea rezonanței senzorului
- Eliminați artefactele de rezonanță de montare a senzorului
- Crestătură la frecvența de rezonanță de montare (variază în funcție de metoda de montare)
- Asigură că măsurătorile reprezintă mașina, nu senzorul
4. Evitarea artefactelor de aliasing
- Eliminați anumite frecvențe înalte înainte de eșantionare
- Previne aliasingul componentelor puternice cunoscute
- Completează filtrul trece-jos anti-aliasing
Considerații de proiectare
Selectarea lățimii crestăturii
Crestătură îngustă (Q ridicat)
- Avantaj: Îndepărtarea chirurgicală a unei singure frecvențe, efect minim asupra zonelor adiacente
- Dezavantaj: Frecvența trebuie să fie cunoscută cu precizie și stabilă
- Exemplu: Crestătură 60,0 Hz ± 0,5 Hz pentru interferențe electrice
Crestătură largă (Q scăzut)
- Avantaj: Capturează variațiile de frecvență, acordare mai puțin critică
- Dezavantaj: Poate afecta frecvențele pe care doriți să le păstrați
- Exemplu: 1× ± 5 Hz pentru a elimina dezechilibrul care variază în funcție de fluctuațiile de viteză
Compromisul dintre adâncime și lățime
- Crestăturile mai adânci (> 60 dB) necesită adesea o lățime de bandă mai mare
- Crestăturile foarte înguste pot să nu realizeze o atenuare profundă
- Optimizați în funcție de cerințele aplicației
Avantaje și limitări
Avantaje
- Elimină frecvențele interferente dominante
- Dezvăluie componentele de diagnostic mascate
- Îmbunătățește utilizarea intervalului dinamic
- Permite concentrarea asupra semnalelor mai slabe, dar importante
Limitări și precauții
- Elimină informațiile: Conținutul de frecvență crestat pierdut permanent
- Poate ascunde problemele: Dacă frecvența crestată are valoare diagnostică, problema este trecută cu vederea
- Distorsiune de fază: Filtrele Notch pot afecta semnificativ faza în apropierea frecvenței Notch
- Sună: Crestăturile ascuțite pot crea artefacte în domeniul timpului
- Utilizați cu precauție: Ar trebui să completeze, nu să înlocuiască, analiza nefiltrată
Cele mai bune practici
Când se utilizează filtrele Notch
- Interferențe cunoscute (zgomot electric) care obstrucționează măsurătorile
- Componentă dominantă (dezechilibru sever) care împiedică utilizarea intervalului dinamic
- După ce analiza nefiltrată confirmă că frecvența crestată nu este diagnostică
- Pentru a evidenția semnale slabe pentru o examinare detaliată
Când NU se utilizează
- Măsurători de screening de rutină (utilizați nefiltrate pentru diagnostice generale)
- Când frecvența crestată are valoare diagnostică
- Fără a înțelege mai întâi întregul spectru nefiltrat
- Ca înlocuitor pentru remedierea sursei reale de interferență
Documentație
- Documentați întotdeauna când se utilizează filtrul cu crestătură
- Înregistrați frecvența și lățimea de bandă a crestăturii
- Păstrați datele nefiltrate pentru referință
- Rețineți motivul filtrării cu crestătură
Implementare
Filtre Notch Hardware
- Frecvență fixă (de obicei 50 sau 60 Hz)
- Pornit/oprit după cum este necesar
- Circuit analogic în instrument
- Funcționare în timp real
Filtre Notch software
- Aplicat datelor digitalizate
- Frecvență centrală și lățime de bandă reglabile
- Poate testa diferiți parametri de crestătură
- Nedistructiv (datele originale sunt păstrate)
Filtrele notch sunt instrumente specializate de procesare a semnalelor care elimină selectiv benzile de frecvență înguste din semnalele de vibrații. Deși sunt puternice pentru eliminarea interferențelor și dezvăluirea componentelor mascate, filtrele notch trebuie utilizate cu judecată, înțelegând pe deplin ce informații sunt eliminate, asigurându-se că frecvențele crestate nu conțin conținut diagnostic important.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 