Разумевање филтера пропусног опсега
Дефиниција: Шта је филтер пропусног опсега?
Филтер пропусног опсега (BPF) је фреквентно селективни елемент за обраду сигнала који омогућава вибрација компоненте унутар одређеног фреквентног опсега које треба да пропусте, док истовремено ослабљује компоненте и испод и изнад тог опсега. Комбинује карактеристике високопропусног филтера (блокира ниске фреквенције) и нископропусног филтера (блокира високе фреквенције) да би се створио “прозор” који пропушта само одабрани средњи фреквентни опсег. Опсежни филтери су дефинисани својом централном фреквенцијом, пропусним опсегом и редоследом/стрмином филтера.
У анализи вибрација, филтери пропусног опсега су неопходни за анализа омотача (изоловање фреквенција удара лежајева), фокусирана дијагностика (испитивање специфичних фреквентних опсега) и елиминисање нежељених вибрација ван фреквентног опсега од интереса ради побољшања односа сигнал-шум и јасноће мерења.
Параметри филтера
Централна фреквенција (f0)
- Средина пропусног опсега
- Фреквенција максималног одзива филтера
- Одабрано на основу учесталости садржаја који нас занима
- Обично се бира да би се подударало са резонантном или фреквенцијом квара
Пропусни опсег (BW)
- Дефиниција: Фреквентни опсег између -3 dB тачака (f_high – f_low)
- Уски опсег: БВ < 10% централне фреквенције (високо селективно)
- Широкопојасни опсег: BW > 50% централне фреквенције (мање селективно)
- Q-фактор: Q = f0 / BW (већи Q = ужи, селективнији)
Карактеристике филтера
- Доња граница (f_low): Фреквенција где доњи нагиб достиже -3 dB
- Горња граница (f_high): Фреквенција где горњи нагиб достиже -3 dB
- Фактор облика: Однос ширине зауставног и пропусног опсега (мера селективности)
Примене у анализи вибрација
1. Анализа омотача (примарна примена)
Критични први корак у откривању оштећења лежајева:
- Избор бенда: 500 Hz – 10 kHz или 1 kHz – 20 kHz типично
- сврха: Изолујте резонанције високофреквентних лежајева побуђене ударима
- Процес: BPF → детекција анвелопе → Брза претрага Фурта (БПФ) коверте
- Резултат: Побољшано фреквенције кварова лежајева јасно видљиво
2. Анализа резонантне траке
- Филтрирајте око структурне или резонантне фреквенције лежаја
- Изолујте енергију на резонанцији од других фреквенција
- Процените побуђење и одзив у одређеном режиму
- Корисно за решавање проблема са резонанцом
3. Изолација фреквентног опсега
- Фокус на специфични дијагностички фреквентни опсег
- Пример: 10-100 Hz за анализу ниских фреквенција
- Уклања нискофреквентни дрифт и високофреквентни шум
- Побољшава јасноћу за фреквенције које нас занимају
4. Изолација мреже зупчаника
- BPF центриран на фреквенцији зупчане мреже
- Пропушта фреквенцију мреже и бочне опсеге
- Блокира друге степене преноса и фреквенције лежајева
- Омогућава фокусирану анализу зупчаника
Дизајн филтера пропусног опсега
Каскадни нископропусни и високопропусни
Најчешћа имплементација:
- Високопропусни филтер блокира фреквенције испод f_low
- Нископропусни филтер блокира фреквенције изнад f_high
- Серијска комбинација ствара пропусни опсег
- Сваки филтер доприноси укупној селективности
Директни дизајн пропусног опсега
- Оптимизовано као један филтер, а не каскадно
- Сложеније, али може постићи боље карактеристике
- Користи се у специјализованим апликацијама
Практична разматрања
Компромиси при избору пропусног опсега
Узак пропусни опсег
- Предности: Боља селективност, јаче одбацивање суседних фреквенција
- Недостаци: Може пропустити варијације фреквенције, захтева прецизно подешавање
- Употреба: Када је тачна фреквенција позната и стабилна
Широк пропусни опсег
- Предности: Снима варијације фреквенције, мање критично подешавање
- Недостаци: Мање одбацивање оближњих нежељених фреквенција
- Употреба: Када се фреквенција мења или је потребан опсег фреквенција
За анализу коверте
- Типичне траке: 500-2000 Хз, 1000-5000 Хз, 5000-20000 Хз
- Избор: Изаберите опсег са добрим резонантним побуђивањем лежаја
- Провери: Проверите спектар сирове амплитуде убрзања да бисте идентификовали резонанцу
- Оптимизуј: Подесите да бисте максимизирали сигнал о дефекту лежаја
Ефекти филтера на сигнале
Ефекти временског таласног облика
- Филтрирани таласни облик приказује само фреквенције у пропусном опсегу
- Појављује се као модулисани носач (ако је уски опсег)
- Уклања нискофреквентне варијације и високофреквентни шум
- Може поједноставити тумачење таласних облика
Спектрумски ефекти
- Амплитуде пропусног опсега очуване
- Смањене амплитуде зауставног опсега (типично 40-80 dB)
- Чистији спектар са фокусом на опсег који нас занима
- Праг шума се смањује ако је шум ван пропусног опсега
Дигитални наспрам аналогних филтера пропусног опсега
Аналогни филтери
- Хардверска имплементација у сигналној путањи
- Рад у реалном времену
- Фиксне карактеристике једном дизајниране
- Користи се у анти-алијасингу и кондиционирању сигнала
Дигитални филтери
- Обрада софтвера након дигитализације
- Подесиви параметри
- Може се применити/уклонити након прикупљања
- Модерни анализатори нуде широке дигиталне BPF опције
Уобичајене примене по фреквентном опсегу
Нискофреквентни опсежни пропусни опсег (10-200 Hz)
- Анализа неравнотеже и неусклађености
- Праћење машина мале брзине
- Вибрације темеља и конструкције
Средњофреквентни опсежни пропусни опсег (200-2000 Hz)
- Фреквенције мреже зупчаника
- Фреквенције проласка лопатица/крила
- Ниже фреквенције кварова лежајева
Високофреквентни опсежни пропусни опсег (2-40 kHz)
- Анализа амбалаже дефекта лежаја
- Високофреквентни удари
- Ултразвучне фреквенције
- Резонантно побуђивање лежаја
Опсежни филтери су свестрани алати за обраду сигнала који омогућавају фокусирану анализу одређених фреквентних опсега, уз одбацивање нежељених нискофреквентних и високофреквентних компоненти. Савладавање избора и примене опсежних филтера – посебно за анализу анвелопе и изолацију фреквентног опсега – је неопходно за напредну дијагностику вибрација и ефикасно издвајање дијагностичких информација из сложених вибрационих потписа.
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 