Разумевање високопропусних филтера
Дефиниција: Шта је високопропусни филтер?
Високопропусни филтер (HPF) је фреквентно селективни елемент за обраду сигнала који омогућава вибрација компоненте изнад одређене граничне фреквенције које треба да прођу, док се компоненте испод граничне фреквенције слабе (смање). У vibration analysis, високопропусни филтери се користе за уклањање нискофреквентних вибрација (од неравнотежа, неусклађеност) и фокусирајте се на садржај високе фреквенције (од дефекти лежаја, зупчани спој, електричне фреквенције), или да би се елиминисали ефекти резонанције монтаже сензора и једносмерни помаци.
Високопропусни филтери су основне компоненте у анализа омотача, системи против алијасинга и кондиционирање сигнала, омогућавајући издвајање дијагностичких информација из одређених фреквентних опсега, уз одбацивање нежељених нискофреквентних компоненти које би могле маскирати или преоптеретити сигнале од интереса.
Карактеристике филтера
Гранична фреквенција (fc)
- Дефиниција: Фреквенција на којој одзив филтера пада на -3 dB (70,7% амплитуде пропусног опсега)
- Испод фк: Фреквенције прогресивно ослабљене
- Изнад фк: Фреквенције пролазе са минималним слабљењем
- Избор: Изаберите фц на основу примене и фреквентног садржаја који вас занима
Нагиб филтера (брзина опадања)
- Брзина слабљења испод граничне фреквенције
- Изражено у dB по октави или dB по декади
- Први ред: 6 dB/октава (20 dB/декада) – благи нагиб
- 2. ред: 12 dB/октава (40 dB/декада) – умерен нагиб
- 4. ред: 24 dB/октава (80 dB/декада) – стрм нагиб
- Виши ред: Оштрији прелаз, боље одбијање, али сложеније
Типови филтера
- Батерворт: Максимално раван одзив пропусног опсега
- Чебишев: Оштрији граничник, али са таласањем у пропусном опсегу
- Бесел: Најбоље карактеристике временског домена (минимално фазно изобличење)
- Елиптични тренажер: Најоштрији прелаз, али таласање и у пропусном и у зауставном опсегу
Примене у анализи вибрација
1. Детекција дефеката лежајева
Најчешћа примена:
- Граница: Типично 500-2000 Hz
- сврха: Уклоните нискофреквентну неравнотежу и вибрације неусклађености
- Резултат: Фокус на високофреквентне сигнале удара лежајева
- Употреба: Прва фаза у обради анализе омотача
2. Интеграција за брзину/померање
- Приликом интеграције убрзања у брзину или померање
- HPF на 2-10 Hz уклања једносмерни помак и веома ниске фреквенције
- Спречава грешке интеграције и померање
- Неопходно за прецизну интеграцију ниских фреквенција
3. Елиминација резонанције монтаже сензора
- Резонанција монтаже акцелерометра (типично 3-10 kHz за магнетни носач)
- HPF уклања овај резонантни артефакт
- Осигурава да мерења представљају вибрације машине, а не ефекте сензора
4. Уклањање једносмерног офсета
- HPF са веома ниским граничним оптерећењем (0,5-2 Hz) уклања једносмерну компоненту
- Неопходно за правилну обраду сигнала
- Спречава FFT грешке и интеграционо померање
Практична имплементација
Аналогни наспрам дигиталних филтера
Аналогни високопропусни филтери
- Хардверска кола у кондиционирању сигнала
- Рад у реалном времену
- Анти-алијасинг и кондиционирање сензора
- Фиксне карактеристике једном дизајниране
Дигитални високопропусни филтери
- Софтверска постпроцесна обрада
- Подесиви граничник и редослед филтера
- Може се применити/уклонити након прикупљања података
- Модерни анализатори нуде више опција филтера
Избор граничне фреквенције
За анализу лежајева
- Поставите fc испод најниже фреквенције квара лежаја
- Типично: гранична фреквенција 500-1000 Hz
- Уклања 1×, 2×, мрежу зупчаника итд.
- Пропушта фреквенције кварова лежајева (обично 50-500 Hz) и њихову високофреквентну модулацију
За интеграцију
- Подесите fc на 2-5 × најнижа фреквенција од интереса
- Прениско: дозвољава дрифт
- Превисоко: ослабљује валидне нискофреквентне компоненте
- Типично: 2-10 Hz за општу интеграцију
Утицаји на мерења
Ефекти амплитуде
- Фреквенције испод граничне вредности смањене амплитуде
- Веома ниске фреквенције су у суштини елиминисане
- Фреквенције знатно изнад граничне вредности остају непромењене
- Прелазни регион показује постепено смањење
Фазни ефекти
- Филтери уводе фаза померање
- Зависно од фреквенције фазног померања
- Може утицати на облик таласног сигнала у временском домену
- Беселови филтери минимизирају фазно изобличење
Ефекти таласног облика
- Уклања нискофреквентне варијације основне линије
- Центрира таласни облик око нуле
- Може променити привидни карактер таласног облика
- Важно је разумети филтрирање приликом тумачења таласних облика
У комбинацији са другим филтерима
Високопропусни + нископропусни = Опсежни
- HPF блокира ниске фреквенције
- ЛПФ блокира високе фреквенције
- Комбинација пролази само средњи опсег
- Креира филтер пропусног опсега за одређени фреквентни опсег
Високопропусни сигнал у вишестепеној обради
- Анти-алијасинг (нископропусни сигнал) пре дигитализације
- Високопропусни ток за уклањање једносмерне струје
- Пропусни опсег за анализу анвелопе
- Секвенцијално филтрирање за комплексно кондиционирање сигнала
Високопропусни филтери су неопходни алати за обраду сигнала у анализи вибрација, омогућавајући изолацију високофреквентних дијагностичких информација уклањањем доминантних нискофреквентних компоненти. Разумевање карактеристика високопропусних филтера - граничне фреквенције, редоследа филтера и ефеката на амплитуду и фазу - кључно је за правилну примену у анализи лежајева, интеграцији сигнала и било којој анализи која захтева фреквентно селективно мерење.
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 