Förstå signalfiltrering

1. Definition: Vad är signalfiltrering?

Signalfiltrering är en viktig signalbehandlingsteknik som används i vibrationsanalys för att ta bort oönskade frekvenskomponenter från en signal eller för att isolera specifika frekvenser av intresse. Ett filter är i huvudsak en elektronisk krets eller en mjukvarualgoritm som tillåter vissa frekvenser att "passera" igenom samtidigt som andra blockeras eller dämpas.

Filtrering används flitigt inom digitala vibrationsanalysatorer för att säkerställa att de data som analyseras är tydliga, korrekta och relevanta för den aktuella diagnostiska uppgiften.

2. Vanliga typer av filter vid vibrationsanalys

Det finns fyra grundläggande typer av filter som används i signalbehandling:

1. Lågpassfilter: Låter låga frekvenser passera men blockerar höga frekvenser. Frekvensen vid vilken signalen börjar dämpas kallas "gränsfrekvens".
2. Högpassfilter: Motsatsen till ett lågpassfilter. Det släpper igenom höga frekvenser men blockerar låga frekvenser.
3. Bandpassfilter: Tillåter ett specifikt band eller frekvensområde att passera igenom samtidigt som både lägre och högre frekvenser blockeras.
4. Bandstoppfilter (eller notchfilter): Motsatsen till ett bandpassfilter. Det blockerar ett specifikt frekvensband medan det tillåter alla andra att passera igenom.

3. Viktiga tillämpningar av filtrering

Filter används på flera viktiga sätt i en vibrationsanalysator:

a) Antialiasing-filter

Detta är utan tvekan den viktigaste tillämpningen av filtrering. antialiasing-filter är ett brant lågpassfilter som appliceras på den analoga signalen *innan* den digitaliseras. Dess syfte är att ta bort allt frekvensinnehåll som är högre än den maximala frekvensen (Fmax) som användaren har valt för sin mätning.

Detta är viktigt för att förhindra aliasering, ett allvarligt digitalt signalbehandlingsfel där höga frekvenser "viker ner" och döljer sig som låga frekvenser, vilket leder till en helt felaktig spektrumAntialiasingfiltret är en kritisk komponent som säkerställer integriteten hos all digital vibrationsdata.

b) Integration och differentiering

Vibration mäts som acceleration, hastighet, eller förflyttningMedan en accelerometer är den vanligaste sensorn, vill en analytiker ofta se data i termer av hastighet. För att göra detta måste analysatorn integrera accelerationssignalen. Denna integrationsprocess kan kraftigt förstärka mycket lågfrekvent brus (ibland kallat "skidbackeeffekten"). Ett högpassfilter används för att ta bort detta brus före integration för att producera ett rent, användbart hastighets- eller förskjutningsspektrum.

c) Kuvertanalys (Demodulering)

Kuvertanalys, den primära tekniken för att detektera lagerdefekter, är starkt beroende av filtrering. Processen innefattar:

1. Använda en bandpassfilter för att isolera ett högfrekvensband där lagerstötsignalerna finns.
2. Bearbetning av denna filtrerade signal för att extrahera repetitionsfrekvensen ("kuvertet") för stötarna.
3. Analysera spektrumet för denna enveloppsignal för att identifiera lagerfelfrekvenserna.

Bandpassfiltret är avgörande för att ta bort högenergiska, lågfrekventa signaler (som obalans) som annars skulle översvämma lågenergisignalerna från lagerfel.

d) Diagnostisk filtrering

Analytiker kan också använda digitala filter på data efter att de har samlats in för att underlätta diagnosen. De kan till exempel använda ett bandpassfilter för att isolera vibrationen runt en specifik kugghjulsingreppsfrekvens för att få en tydligare bild av sidband.

← Tillbaka till huvudmenyn