Шта је нископропусни филтер? Анти-алијасинг и изравнавање • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора Шта је нископропусни филтер? Анти-алијасинг и изравнавање • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора

Шта је нископропусни филтер? Анти-алијасинг и изглађивање

Објавио admin на

Разумевање нископропусних филтера

Дефиниција: Шта је нископропусни филтер?

Нископропусни филтер (LPF) је фреквентно селективни елемент за обраду сигнала који омогућава вибрација компоненте испод одређене граничне фреквенције које треба пропустити, док се компоненте изнад граничне фреквенције слабе (смање или блокирају). vibration analysis, Нископропусни филтери обављају критичне функције, укључујући анти-алијасинг (спречавање лажних фреквенција у дигиталним системима), смањење шума и изоловање нискофреквентних компоненти вибрација за фокусирану анализу.

Нископропусни филтери су можда најчешће коришћени филтери у вибрационој инструменти, присутни у сваком систему за дигитализацију као филтери за спречавање алијасинга и доступни као алати за анализу за изглађивање података, уклањање високофреквентне буке и фокусирање на нискофреквентне феномене.

Карактеристике филтера

Гранична фреквенција (fc)

  • Дефиниција: Фреквенција где одзив филтера пада на -3 dB (амплитуда 70,7%)
  • Испод fc (пропусни опсег): Фреквенције пролазе са минималним слабљењем
  • Изнад fc (зауставни опсег): Фреквенције прогресивно ослабљене
  • Прелазни опсег: Регион око fc где се слабљење повећава

Редослед филтера и спуштање

  • Први ред: 6 dB/октава (20 dB/декада) – постепено смањење тона
  • 2. ред: 12 dB/октава (40 dB/декада) – умерено
  • 4. ред: 24 dB/октава (80 dB/декада) – стрмо
  • 8. ред: 48 dB/октава (160 dB/декада) – веома стрмо
  • Виши ред: Оштрији прелаз, боље одбијање зауставног опсега

Типови одговора филтера

  • Батерворт: Максимално раван пропусни опсег, без таласања
  • Чебишев: Оштрији граничник, омогућава таласање пропусног опсега
  • Бесел: Линеарна фаза (минимално изобличење таласног облика)
  • Елиптични тренажер: Најоштрији прелаз, таласање у оба опсега

Примарне примене

1. Анти-алијасинг (најкритичније)

Спречава лажне фреквенције у дигиталним системима:

  • сврха: Блоковске фреквенције изнад Најквистове фреквенције (половина брзине узорковања)
  • Захтев: Пре аналогно-дигиталне конверзије
  • Типично гранично ограничење: 0,4-0,8 × (Брзина узорковања / 2)
  • Стрмина: Типично 8. реда или више за добро одбијање алијасинга
  • Критично: Неадекватно анти-алијасинг ствара лажне спектралне врхове

2. Смањење буке

  • Уклоните високофреквентни електрични шум
  • Филтрирајте шум кабла сензора
  • Глатки подаци за трендове
  • Побољшајте однос сигнал-шум за нискофреквентне компоненте

3. Ограничење фреквентног опсега

  • Фокус анализе на фреквентни опсег који нас занима
  • Пример: Анализа од 0-100 Hz за машине са малом брзином
  • Уклања небитан садржај високе фреквенције
  • Смањује захтеве за обраду и складиштење података

4. Припрема за интеграцију

  • Пре интегрисања убрзања у брзину
  • Уклоните веома високе фреквенције (буку која би се појачала)
  • Типична гранична фреквенција: 1000-5000 Hz у зависности од примене
  • Спречава појачавање шума током интеграције

Избор граничне фреквенције

Апликације за анти-алијасинг

  • Правило: fc = 0,4 × брзина узорковања (конзервативно) до 0,8 × брзина узорковања (агресивно)
  • Пример: Брзина узорковања од 10 kHz → fc = 4000 Hz
  • Критеријум: Слабљење у зауставном опсегу > 60 dB на Никвистовој фреквенцији

Аналитичке примене

  • Поставите fc одмах изнад највише фреквенције која вас занима
  • За анализу ниских фреквенција (0-200 Hz): fc = 200-300 Hz
  • Само за неуравнотеженост (1×): fc = 5-10× брзина рада
  • Оставите маргину за прелазни опсег филтера

Смањење буке

  • Идентификујте фреквентни опсег буке из спектра
  • Подесите fc да пропушта фреквенције сигнала, одбацује фреквенције шума
  • Равнотежа између уклањања шума и очувања сигнала

Утицаји на мерења

Домен амплитуде

  • Пропусни опсег: Минимална промена амплитуде (< 0,5 dB типично)
  • Зауставна трака: Јако слабљење (40-80 dB или више)
  • Укупан ниво: Смањује укупне вибрације ако су присутне високе фреквенције

Временски домен

  • Таласни облик је изглађен (уклоњене су варијације високе фреквенције)
  • Оштре ивице или заобљени шиљци
  • Прелазни одзив (звоњење филтера) може утицати на облик таласног облика
  • Фазна дисторзија може утицати на интерпретацију таласног облика

Фреквентни домен

  • Спектар показује смањене амплитуде изнад граничне вредности
  • Високофреквентни врхови смањени или елиминисани
  • Праг буке је смањен ако је бука била високе фреквенције

Уобичајени проблеми и решења

Неадекватно анти-алијасинг

  • Симптом: Лажни нискофреквентни врхови у спектар
  • Узрок: Високе фреквенције се враћају испод Најквиста
  • Решење: Користите стрмији филтер, повећајте брзину узорковања, проверите функционисање филтера

Прениска граница

  • Симптом: Важећи високофреквентни сигнали су ослабљени
  • Пример: Фреквенције лежајева смањене претерано агресивним LPF-ом
  • Решење: Повећајте граничну фреквенцију, користите блажи нагиб филтера

Филтрирај артефакте

  • Звоњење: Осцилације у временском домену услед оштрог прекида филтера
  • Фазна дисторзија: Облик таласног облика се мења услед фазних померања
  • Решење: Користите Беселов филтер за примене са критичним таласним обликом

Комплементарни филтери

Нископропусни наспрам високопропусног

  • Нископропусни: Пропушта ниске фреквенције, блокира високе
  • Високопропусни опсег: Пропушта високе фреквенције, блокира ниске
  • Комплементарно: Користе се заједно за филтрирање пропусног опсега

Филтер пропусног опсега

  • Комбинација: HPF + LPF
  • Пропушта само фреквенције у одређеном опсегу
  • Одбацује и испод и изнад опсега
  • Неопходно за анализа омотача

Нископропусни филтери су основне компоненте у системима за мерење вибрација, обављајући битне функције, од заштите од ублажавања вибрација до смањења шума и избора фреквентног опсега. Разумевање рада нископропусног филтера, правилног избора граничне фреквенције и ефеката на измерене сигнале је кључно за прецизну анализу вибрација и избегавање артефаката мерења у системима за дигитално прикупљање података.

← Назад на главни индекс

Categories:
WhatsApp