Understanding Band-Pass Filters
A பட்டை-பாஸ் வடிப்பி (BPF) என்பது ஒரு அதிர்வெண் தேர்ந்தெடுக்கும் சமிக்ஞை செயலாக்க உறுப்பு, இது vibration தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அதிர்வெண் அலைக்குள் உள்ள கூறுகளை கடந்து செல்ல அனுமதிக்கிறது, அதே நேரத்தில் அந்த அலைக்கு கீழும் மேலும் உள்ள அனைத்தையும் தணிக்கிறது. இது உண்மையில் ஒரு உயர்-பாஸ் வடிப்பி (குறைந்த அதிர்வெண்களை தடுக்கும்) மற்றும் ஒரு குறைந்த-பாஸ் வடிப்பு (அதிக அதிர்வெண்களை தடுக்கும்) ஆகியவற்றின் கலவையாகும், இது ஒரு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட நடு வரம்பை மட்டும் அனுமதிக்கும் “சாளரம்” உருவாக்குகிறது. ஒவ்வொரு band-pass வடிகட்டியும் மூன்று எண்களால் விவரிக்கப்படுகிறது: அதன் மையத் தாக்கு அதிர்வெண், அதன் அலைவரிசை மற்றும் அதன் வரிசை அல்லது செங்குத்தான தன்மை. அதிர்வு பணியில் BPF envelope analysisக்கு இன்றியமையாதது, ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பில் கவனம் செலுத்திய கண்டறிதலுக்கும், ஆர்வமுள்ள அலைக்கு வெளியே உள்ள அனைத்தையும் நிராகரிப்பதன் மூலம் சத்தத்திலிருந்து பலவீனமான சமிக்ஞைகளை மேலே எடுப்பதற்கும் உதவுகிறது. இது சிக்கல்-வடிகட்டல்.
1. Filter Parameters
மையத் தாக்கு அதிர்வெண் (f₀)
- passband இன் நடுவில் மற்றும் அதிகபட்ச வடிகட்டி பதிலின் புள்ளி.
- ஆர்வமுள்ள அதிர்வெண் உள்ளடக்கத்துடன் பொருந்துமாறு தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது — பொதுவாக ஒரு தெரிந்த அதிர்வு (resonance) அல்லது தோல்வி அதிர்வெண்.
அலைவரிசை (BW)
- Definition: −3 dB புள்ளிகளுக்கிடையிலான அதிர்வெண் இடைவெளி, fhigh − flow.
- குறுகிய அலை: BW < f₀ இன் 10% — மிகவும் தேர்ந்தெடுத்து வடிகட்டும்.
- Wide band: BW > 50% of f₀ — குறைந்த தேர்வுத்திறன்.
- Q factor: Q = f₀ / BW; a higher Q means a narrower, more selective filter.
Filter Characteristics
- கீழ் வெட்டு அதிர்வெண் (flow): கீழ் சரிவு −3 dB க்கு இறங்கும் இடம்.
- மேல் வெட்டு அதிர்வெண் (fhigh): மேல் சரிவு −3 dB க்கு இறங்கும் இடம்.
- Shape factor: நிறுத்த இசைவு அகலத்திற்கும் கடத்து இசைவு அகலத்திற்கும் இடையேயான விகிதம் — வடிகட்டி எத்துணை கூர்மையாக வெட்டுகிறது என்பதன் அளவு.
2. அதிர்வு பகுப்பாய்வில் பயன்பாடுகள்
2.1 உறை பகுப்பாய்வு — முதன்மைப் பயன்பாடு
உருளும் உறுப்பு தாங்கி குறைபாடுகளைக் கண்டறிவதில் பட்டை வடிகட்டி முதன்மையான முதல் படியாகும்:
- Band selection: பொதுவாக 500 Hz–10 kHz அல்லது 1 kHz–20 kHz.
- Purpose: தாங்கி தாக்கங்கள் தூண்டும் உயர் அதிர்வெண் கட்டமைப்பு அதிர்வு தீர்மானிக்கும் அதிர்வெண்களை தனிமைப்படுத்துதல்.
- செயல்முறை: BPF → உறை கண்டறிதல் (demodulation) → FFT of the envelope.
- Result: the கொண்டு பழுது அதிர்வெண்கள் விளைவாக வரும் நிறுத்தத்தில் தெளிவாக தனித்து நிற்கும் சூழ்நிலை ஸ்பெக்ட்ரம்.
2.2 Resonance Band Analysis
Filtering tightly around a structural or bearing resonance அந்த வடிவத்தில் உள்ள ஆற்றலை மற்ற அனைத்து அதிர்வெண்களிலிருந்தும் தனிமைப்படுத்துகிறது; குறிப்பிட்ட அதிர்வு தீர்மானிக்கும் அதிர்வெண்ணில் தூண்டல் மற்றும் மறுமொழியை மதிப்பிட உதவுகிறது — அதிர்வு பிழைதிருத்தத்தில் சக்திவாய்ந்த உதவி.
2.3 Frequency-Range Isolation
ஒரு BPF குறிப்பிட்ட நோயறிதல் வரம்பில் கவனம் செலுத்தலாம் — உதாரணமாக குறைந்த அதிர்வெண் பணிக்கு 10–100 Hz — குறைந்த அதிர்வெண் சறுக்கலையும் உயர் அதிர்வெண் சத்தத்தையும் நீக்கி, நீங்கள் அக்கறைப்படும் கூறுகளை தெளிவுபடுத்துகிறது.
2.4 Gear Mesh Isolation
பட்டையை மையமாக வைப்பது பல்-வலை அதிர்வெண் அந்த உச்சியையும் அதன் பக்க இசைகளையும் கடத்துகிறது, மற்ற பல்லிணை நிலைகளையும் தாங்கி அதிர்வெண்களையும் நிராகரிக்கிறது, இதனால் கவனம் செலுத்திய பல்லிணை பகுப்பாய்வு சாத்தியமாகிறது. இலக்கு ஒரு நிலையான பட்டையை விட மாறுபட்ட வேகத்தை பின்தொடர்வதாக இருக்கும்போது, ஒரு கண்டறிதல் வடிப்பான் அச்சு வரிசையை குறிப்பாக எடுத்துக்கொண்டு அதே தனிமைப்படுத்தலை செய்கிறது.
3. Band-Pass Filter Design
அடுக்கப்பட்ட குறைந்த-கடப்பு மற்றும் உயர்-கடப்பு வடிகட்டிகள்
மிகவும் பொதுவான செயலாக்கம் இரண்டு எளிய வடிகட்டிகளை வரிசையாக இணைக்கிறது:
- A high-pass section blocks everything below flow.
- A low-pass section blocks everything above fhigh.
- தொடரில் அவை பட்டை வடிகட்டியை உருவாக்குகின்றன; ஒவ்வொரு பிரிவும் ஒட்டுமொத்த தேர்வுத்திறனுக்கு பங்களிக்கிறது.
Direct Band-Pass Design
மாற்றாக, வடிகட்டி ஒரு அடுக்காக இல்லாமல் ஒற்றை நிலையாக உகப்பாக்கப்படுகிறது. இது வடிவமைக்க சிக்கலானது ஆனால் சிறந்த பண்புகளை அடையலாம், மேலும் சிறப்பு பயன்பாடுகளுக்கு ஒதுக்கப்படுகிறது. நெருங்கிய உறவினர் notch filter, இது எதிர் பணியை செய்கிறது — மற்ற அனைத்தையும் கடத்தும்போது ஒரு குறுகிய பட்டையை நிராகரிக்கிறது.
4. Practical Considerations
Bandwidth Trade-Offs
Narrow bandwidth சிறந்த தேர்வுத்திறனையும் அண்டை அதிர்வெண்களின் வலுவான நிராகரிப்பையும் தருகிறது, ஆனால் அதிர்வெண் சறுக்கலை தவறவிடலாம் மற்றும் துல்லியமான சரிசெய்தல் தேவைப்படுகிறது — ஆர்வமுள்ள அதிர்வெண் தெரிந்து நிலையாக இருக்கும்போது சிறந்தது. Wide bandwidth அதிர்வெண் மாறுபாட்டை கைப்பிடிக்கிறது மற்றும் சரிசெய்வதில் மிகவும் எளிதானது, அருகிலுள்ள தேவையற்ற உள்ளடக்கத்தை பலவீனமான நிராகரிப்பு என்ற விலையில் — அதிர்வெண் ஊசலாடும்போது அல்லது முழு வரம்பும் முக்கியமாக இருக்கும்போது சிறந்தது.
உறை பகுப்பாய்விற்கான பட்டையைத் தேர்ந்தெடுத்தல்
- Typical bands: 500–2,000 Hz, 1,000–5,000 Hz, மற்றும் 5,000–20,000 Hz.
- Selection: மிகவும் வலுவான தாங்கி-அதிர்வு தீர்மானிக்கும் அதிர்வெண் தூண்டலுள்ள பட்டையை தேர்ந்தெடுக்கவும்.
- Verify: check the raw acceleration spectrum முதலில் அந்த அதிர்வு தீர்மானிக்கும் அதிர்வெண்ணை கண்டறிய.
- Optimise: தாங்கி-குறைபாடு சமிக்ஞையை அதிகரிக்க பட்டையை சரிசெய்யவும்.
5. சமிக்ஞையில் வடிகட்டியின் விளைவுகள்
Time-Waveform Effects
A band-pass-filtered time waveform கடத்து இசைவு உள்ளடக்கத்தை மட்டுமே காட்டுகிறது. குறுகிய பட்டையில் இது மாற்றியமைக்கப்பட்ட கேரியராக தோன்றுகிறது; குறைந்த அதிர்வெண் மாறுபாடுகளும் உயர் அதிர்வெண் சத்தமும் நீங்கிவிடும், இது விளக்கத்தை பெரிதும் எளிமைப்படுத்தும்.
Spectrum Effects
ஸ்பெக்ட்ரத்தில், கடத்து இசைவு வீச்சுகள் பாதுகாக்கப்படுகின்றன, நிறுத்த இசைவு வீச்சுகள் பொதுவாக 40–80 dB குறைக்கப்படுகின்றன. விளைவு ஆர்வமுள்ள பட்டையில் கவனம் செலுத்திய தெளிவான காட்சியாகும், சத்தம் கடத்து இசைவிற்கு வெளியே இருந்தால் சத்த தளம் குறைகிறது.
6. டிஜிட்டல் எதிரான அனலாக், மற்றும் அதிர்வெண் வரம்பு அடிப்படையிலான பட்டைகள்
Digital vs. Analog Filters
Analog பட்டை வடிகட்டிகள் சமிக்ஞை பாதையில் வன்பொருளில் செயலாக்கப்படுகின்றன, நிகழ்நேரத்தில் இயங்குகின்றன, உருவாக்கப்பட்டதும் நிலையான பண்புகளைக் கொண்டிருக்கின்றன, மேலும் இவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன anti-aliasing and signal conditioning. Digital வடிகட்டிகள் டிஜிட்டல் மாற்றத்திற்குப் பிறகு மென்பொருளில் சமிக்ஞையை செயலாக்குகின்றன, சரிசெய்யக்கூடிய அளவுருக்களை வழங்குகின்றன, மேலும் தரவு சேகரிக்கப்பட்ட பிறகும் கூட பயன்படுத்தலாம் அல்லது நீக்கலாம் — இதனால்தான் நவீன பகுப்பாய்விகள் விரிவான டிஜிட்டல் BPF விருப்பங்களை வழங்குகின்றன.
Common Bands by Range
- குறைந்த அதிர்வெண் (10–200 Hz): சமச்சீரின்மை மற்றும் தவறான சீரமைப்பு பகுப்பாய்வு, குறைந்த வேக இயந்திரங்கள், மற்றும் அடித்தள அல்லது கட்டமைப்பு அதிர்வு.
- நடுத்தர அதிர்வெண் (200–2,000 Hz): கியர் மெஷ் அதிர்வெண்கள், தகடு மற்றும் வேன் கடந்து செல்லும் அதிர்வெண்கள், மற்றும் குறைந்த தாங்கி கோளாறு அதிர்வெண்கள்.
- உயர் அதிர்வெண் (2–40 kHz): தாங்கி குறைபாடு envelope பகுப்பாய்வு, உயர் அதிர்வெண் தாக்கங்கள், மற்றும் தாங்கி அதிர்வொலி தூண்டுதல்.
7. களத்தில் Band-Pass வடிகட்டுதல்
நடைமுறையில், band-pass வடிகட்டி தனியாக அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகிறது — இது மாதிரி எடுத்தல், சாளரமிடல் மற்றும் சமிக்ஞையை உருமாற்றும் ஒரு அளவீட்டு சங்கிலியின் உள்ளே ஒரு நிலை ஆகும், எனவே தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பட்டை கருவியின் மாதிரி எடுக்கும் அலைவரிசைக்குள் இருக்க வேண்டும். போன்ற ஒரு கைக்கொண்ட இரு-சேனல் பகுப்பாய்வி Balanset-1A தோராயமாக 5 Hz முதல் 1 kHz வரையிலான அதிர்வை அளவிடுகிறது மற்றும் 1×-ஐ தீர்க்கிறது வீச்சு மற்றும் நிலை களத்தில் சமனிலைப்படுத்துதலுக்குத் தேவையான; band-pass மற்றும் envelope நுட்பங்கள் அந்த பணிப்பாய்வை நிரப்புகின்றன, ஒரு பொறியாளருக்கு உயர் அதிர்வெண் தாங்கி குறைபாடு — எளிய சமச்சீரின்மை அல்ல — உண்மையான பிரச்சினையின் மூலமா என்று உறுதிப்படுத்த வேண்டும் என்றால். இத்தகைய பகுப்பாய்வை அமைக்கும்போது, FFT தெளிவாக்கம் கணக்கியல் நீங்கள் பரிசோதிக்க விரும்பும் பட்டைக்கு வரி எண்ணிக்கை மற்றும் அலைவரிசையை பொருத்த உதவுகிறது, இதனால் நெருக்கமாக இடைவெளி கொண்ட கோளாறு கோடுகள் மற்றும் பக்கப்பட்டைகள் ஒன்றாக கலைந்துவிடாது. band-pass தேர்வை தேர்ச்சியடைதல் — எல்லாவற்றிலும் முக்கியமாக envelope பகுப்பாய்வு மற்றும் அதிர்வெண் வரம்பு தனிமைப்படுத்தலுக்காக — சிக்கலான அதிர்வு கையொப்பத்திலிருந்து தெளிவான நோயறிதல் தகவலை பிரித்தெடுக்க இன்றியமையாதது.
