Pochopenie filtrovania signálu

1. Definícia: Čo je filtrovanie signálu?

Filtrovanie signálu je kľúčová technika spracovania signálu používaná v analýza vibrácií na odstránenie nežiaducich frekvenčných zložiek zo signálu alebo na izoláciu špecifických sledovaných frekvencií. Filter je v podstate elektronický obvod alebo softvérový algoritmus, ktorý umožňuje určitým frekvenciám „prechádzať“, zatiaľ čo iné blokuje alebo zoslabuje.

Filtrovanie sa v digitálnej technológii hojne používa analyzátory vibrácií aby sa zabezpečilo, že analyzované údaje sú čisté, presné a relevantné pre danú diagnostickú úlohu.

2. Bežné typy filtrov vo vibračnej analýze

Pri spracovaní signálu sa používajú štyri základné typy filtrov:

1. Nízkopriepustný filter: Umožňuje prechod nízkych frekvencií, ale blokuje vysoké frekvencie. Frekvencia, pri ktorej sa signál začína tlmiť, sa nazýva „medzná frekvencia“.
2. Hornopriepustný filter: Opak dolnopriepustného filtra. Prepúšťa vysoké frekvencie, ale blokuje nízke frekvencie.
3. Pásmový filter: Umožňuje prechod špecifického pásma alebo rozsahu frekvencií a zároveň blokuje nižšie aj vyššie frekvencie.
4. Pásmový zádržný (alebo zárezový) filter: Opak pásmového filtra. Blokuje určité pásmo frekvencií, zatiaľ čo všetky ostatné prepúšťa.

3. Kľúčové aplikácie filtrovania

Filtre sa v analyzátore vibrácií používajú niekoľkými dôležitými spôsobmi:

a) Filtre proti vyhladzovaniu vzdialeností

Toto je pravdepodobne najdôležitejšia aplikácia filtrovania. filter proti vyhladzovaniu je strmý dolnopriepustný filter, ktorý sa aplikuje na analógový signál *pred* jeho digitalizáciou. Jeho účelom je odstrániť všetok frekvenčný obsah, ktorý je vyšší ako maximálna frekvencia (Fmax), ktorú si používateľ vybral pre svoje meranie.

Toto je nevyhnutné na zabránenie aliasovanie, závažná chyba digitálneho spracovania signálu, kde sa vysoké frekvencie „prehýbajú“ a maskujú sa ako nízke frekvencie, čo vedie k úplne nesprávnemu spektrumAnti-aliasingový filter je kritickou súčasťou, ktorá zabezpečuje integritu všetkých digitálnych vibračných údajov.

b) Integrácia a diferenciácia

Vibrácie sa merajú ako zrýchlenie, rýchlosť, alebo výtlakZatiaľ čo akcelerometer je najbežnejším senzorom, analytik často chce zobraziť dáta z hľadiska rýchlosti. Aby to analyzátor dosiahol, musí integrovať signál zrýchlenia. Tento integračný proces môže výrazne zosilniť veľmi nízkofrekvenčný šum (niekedy nazývaný efekt „lyžiarskej trate“). Na odstránenie tohto šumu sa pred integráciou používa hornopriepustný filter, aby sa vytvorilo čisté a použiteľné spektrum rýchlosti alebo posunu.

c) Analýza obálky (Demodulácia)

Analýza obálok, primárna technika na detekciu chyby ložísk, sa vo veľkej miere spolieha na filtrovanie. Proces zahŕňa:

1. Použitie pásmový filter izolovať vysokofrekvenčné pásmo, kde sú prítomné signály nárazu ložiska.
2. Spracovanie tohto filtrovaného signálu na extrakciu opakovacej frekvencie („obálky“) nárazov.
3. Analýza spektra tohto obálkového signálu na identifikáciu frekvencií porúch ložiska.

Pásmový filter je kľúčový na odstránenie vysokoenergetických nízkofrekvenčných signálov (ako je nevyváženosť), ktoré by inak prehlušili nízkoenergetické signály defektov ložiska.

d) Diagnostické filtrovanie

Analytici môžu po zozbieraní údajov na ne použiť aj digitálne filtre, ktoré pomôžu s diagnostikou. Napríklad môžu použiť pásmový filter na izoláciu vibrácií okolo špecifickej frekvencie záberu ozubeného kolesa, aby získali jasnejší pohľad na... bočné pásma.

← Späť na hlavný index