Vad är ett högpassfilter? Frekvensvalsverktyg • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är ett högpassfilter? Frekvensvalsverktyg • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är ett högpassfilter? Verktyg för frekvensval

Publicerad av admin på

Förstå högpassfilter

Definition: Vad är ett högpassfilter?

Högpassfilter (HPF) är ett frekvensselektivt signalbehandlingselement som möjliggör vibration komponenter över en specificerad gränsfrekvens att passera igenom medan komponenter under gränsfrekvensen dämpas (reduceras). I vibrationsanalys, högpassfilter används för att ta bort lågfrekventa vibrationer (från obalans, feljustering) och fokusera på högfrekvent innehåll (från lagerdefekter, kugghjulsingrepp, elektriska frekvenser) eller för att eliminera resonanseffekter och DC-offsets vid sensormontering.

Högpassfilter är grundläggande komponenter i kuvertanalys, anti-aliasing-system och signalkonditionering, vilket möjliggör extraktion av diagnostisk information från specifika frekvensområden samtidigt som oönskade lågfrekventa komponenter som kan maskera eller överbelasta de intressanta signalerna avvisas.

Filteregenskaper

Gränsfrekvens (fc)

  • Definition: Frekvens där filterresponsen sjunker till -3 dB (70,7% passbandsamplitud)
  • Nedanför fc: Frekvenser progressivt dämpade
  • Ovanför fc: Frekvenser passerar med minimal dämpning
  • Urval: Välj fc baserat på applikation och frekvensinnehåll av intresse

Filterlutning (avrullningshastighet)

  • Dämpningshastighet under gränsfrekvensen
  • Uttryckt i dB per oktav eller dB per dekad
  • 1:a beställningen: 6 dB/oktav (20 dB/dekad) – svag lutning
  • 2:a ordningen: 12 dB/oktav (40 dB/dekad) – måttlig lutning
  • 4:e ordningen: 24 dB/oktav (80 dB/dekad) – brant lutning
  • Högre ordning: Skarpare övergång, bättre avvisande, men mer komplex

Filtertyper

  • Butterworth: Maximalt platt passbandssvar
  • Tjebysjov: Skarpare avgränsning men med rippel i passbandet
  • Bessel: Bästa tidsdomänegenskaper (minimal fasdistorsion)
  • Elliptisk: Skarpaste övergången men krusning i både passband och stoppband

Tillämpningar inom vibrationsanalys

1. Lagerfeldetektering

Vanligaste tillämpning:

  • Gränssnitt: Vanligtvis 500–2000 Hz
  • Ändamål: Ta bort lågfrekvent obalans och feljusteringsvibrationer
  • Resultat: Fokus på högfrekventa lagerstötsignaler
  • Använda: Första steget i kuvertanalysprocessen

2. Integration för hastighet/förskjutning

  • Vid integration av acceleration med hastighet eller förskjutning
  • HPF vid 2–10 Hz tar bort DC-offset och mycket låga frekvenser
  • Förhindrar integrationsfel och avvikelser
  • Viktigt för noggrann lågfrekvensintegration

3. Eliminering av resonans vid sensormontering

  • Accelerometermonteringsresonans (vanligtvis 3–10 kHz för magnetisk montering)
  • HPF tar bort denna resonansartefakt
  • Säkerställer att mätningarna representerar maskinvibrationer, inte sensoreffekter

4. Borttagning av DC-offset

  • HPF med mycket låg avstängning (0,5–2 Hz) tar bort likströmskomponenten
  • Nödvändigt för korrekt signalbehandling
  • Förhindrar FFT-fel och integrationsavvikelser

Praktisk implementering

Analoga kontra digitala filter

Analoga högpassfilter

  • Hårdvarukretsar i signalkonditionering
  • Drift i realtid
  • Antialiasing och sensorkonditionering
  • Fasta egenskaper när de väl är utformade

Digitala högpassfilter

  • Programvarubaserad efterbehandling
  • Justerbar avstängning och filterordning
  • Kan tillämpas/tas bort efter datainsamling
  • Moderna analysatorer erbjuder flera filteralternativ

Välja gränsfrekvens

För lageranalys

  • Ställ in fc under lägsta lagerfelfrekvens
  • Typiskt: 500-1000 Hz avstängning
  • Tar bort 1×, 2×, kugghjulsnät etc.
  • Passerar lagerfelfrekvenser (vanligtvis 50-500 Hz) och deras högfrekventa modulering

För integration

  • Ställ in fc på 2–5× lägsta intressanta frekvens
  • För lågt: tillåter avdrift
  • För hög: dämpar giltiga lågfrekventa komponenter
  • Typiskt: 2–10 Hz för generell integration

Effekter på mätningar

Amplitudeffekter

  • Frekvenser under gränsvärdet minskar i amplitud
  • Mycket låga frekvenser elimineras i princip
  • Frekvenser långt över gränsvärdet opåverkade
  • Övergångsregionen visar gradvis minskning

Faseffekter

  • Filter introducerar fas flytta
  • Fasförskjutning frekvensberoende
  • Kan påverka tidsdomänens vågform
  • Bessel-filter minimerar fasdistorsion

Vågformseffekter

  • Tar bort lågfrekventa baslinjevariationer
  • Centrerar vågformen runt noll
  • Kan ändra den synbara vågformens karaktär
  • Viktigt att förstå filtrering vid tolkning av vågformer

Kombinerat med andra filter

Högpass + Lågpass = Bandpass

  • HPF blockerar låga frekvenser
  • LPF blockerar höga frekvenser
  • Kombinationen passerar endast mittbandet
  • Skapar bandpassfilter för ett specifikt frekvensområde

Högpass i flerstegsbearbetning

  • Anti-aliasing (lågpass) före digitalisering
  • Högpass för DC-borttagning
  • Bandpass för enveloppanalys
  • Sekventiell filtrering för komplex signalbehandling

Högpassfilter är viktiga signalbehandlingsverktyg vid vibrationsanalys, eftersom de möjliggör isolering av högfrekvent diagnostisk information genom att ta bort dominerande lågfrekventa komponenter. Att förstå högpassfilteregenskaper – gränsfrekvens, filterordning och effekter på amplitud och fas – är avgörande för korrekt tillämpning vid lageranalys, signalintegration och all analys som kräver frekvensselektiv mätning.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier: AnalysOrdlista
WhatsApp