Фаҳмидани филтркунии сигнал
Филтратсияи сигнал усули муҳими коркарди сигнал аст, ки дар таҳлили ларзиш барои хориҷ кардани ҷузъҳои басомади нолозим аз сигнал ё ҷудо кардани басомадҳои мушаххаси марбут истифода мешавад. Филтр аслан як занҷири электронӣ ё алгоритми нармафзорӣ аст, ки баъзе басомадҳоро “гузаронидан”-ро имкон медиҳад, дар ҳоле ки дигаронро баста ё суст мекунад. Ин яке аз коргарони ором ин соҳа аст: филтратсия дар дохили ҳар як анализатори вибратсия барои таъмини тоза, дақиқ ва мувофиқ будани маълумоти таҳлилшаванда ба вазифаи ташхисии ҷорӣ.
1. Таъриф: филтркунии сигнал чист?
Ҳар як ченкунии хомии ларзиш омехтаи сигналҳои дилхоҳ ва сигналҳои нодилхоҳ аст — садои сенсор, резонансҳои сохторӣ, садои электрикӣ ва энергия аз диапазони басомадҳое, ки ба кори ҷорӣ алоқаманд нестанд. Филтр бо басомади буриши он муайян карда мешавад басомади буриш (нуқтае, ки дар он ҷо он оғоз ба сустшавӣ мекунад) ва сустшавӣ (roll-off) (чӣ қадар тез пас аз он нуқта суст мешавад). Ҳунари филтркунӣ дар гузаронидани мундариҷаи ташхисии сигнал ва боздоштани ҳама чизе, ки онро пӯшонида метавонад, иборат аст. Агар хуб иҷро шавад, ноаён аст; агар бад иҷро шавад, метавонад хатогие, ки шумо ҷустуҷӯи онро доред, пинҳон кунад.
2. Навъҳои маъмули филтрҳо дар таҳлили вибратсия
Чор намуди асосии филтр дар коркарди сигнал истифода мешаванд ва ҳар кадом нақши мушаххасе дар занҷираи сигнали таҳлилгар доранд:
- Филтри пастгузар: гузарониши басомадҳои пастро имкон медиҳад, аммо басомадҳои баландро бозмедорад. Басомаде, ки дар он сигнал оғоз ба сустшавӣ мекунад, басомади буриш мебошад.
- Филтри баландгузар: муқобили филтри гузарониши паст аст — он гузарониши басомадҳои баландро имкон медиҳад ва басомадҳои пастро бозмедорад.
- Филтри бандгузар: гузарониши як банди мушаххас ё диапазони басомадҳоро имкон медиҳад, дар ҳоле ки ҳам басомадҳои пасттар ва ҳам баландтарро бозмедорад. Дар асл, ин филтри гузарониши баланд ва паст аст, ки якҷоя кор мекунанд.
- Филтри боздошти банд (ё Notch): муқобили филтри гузарониши банд аст — он як банди танги басомадҳоро бозмедорад, дар ҳоле ки ҳамаи дигаронро мегузаронад. Филтри Notch воситаи интихобшуда барои рад кардани як овози ногаҳонӣ, ба монанди интерференсияи электрикии басомади шабака, мебошад.
3. Истифодаҳои асосии филтркунӣ
Филтрҳо дар таҳлилгари ларзиш дар чанд роҳи муҳим истифода мешаванд.
a) Филтрҳои зидди алиасинг
Ин эҳтимолан муҳимтарин татбиқи филтркунӣ аст. Филтри зидди-алиасинг як филтри гузарониши паст бо шиддати баланд аст, ки ба сигнали аналогӣ татбиқ мешавад пеш аз пеш аз он ки рақамӣ шавад. Мақсади он хориҷ кардани ҳамаи мундариҷаи басомадӣ дар болои басомади максималӣ (Fmax) аст, ки корбар барои ченкунӣ интихоб кардааст.
Ин барои пешгирӣ муҳим аст алиасинг, хатогии ҷиддии коркарди сигнали рақамӣ, ки дар он басомадҳои баланд “тоза мешаванд” ва худро ҳамчун басомадҳои паст нишон медиҳанд, ки боиси пайдоиши комилан нодуруст мегардад спектри басомадҳо аз маълумоти дигар хуб. Азбаски алиасинг пас аз намунагирии маълумот бекор карда намешавад — қуллаҳои сохта аз воқеӣ фарқ карда намешаванд — филтри зидди-алиасинг бояд дар соҳаи аналогӣ, пеш аз табдилдиҳанда амал кунад. Ин ягона ҷузъест, ки солимии ҳамаи маълумоти рақамии ларзишро кафолат медиҳад.
b) Интегралгирӣ ва дифференсиатсия
Ларзиш ҳамчун шитоб, суръат ё ҷойивазкунӣ чен карда мешавад. Гарчанде ки акселерометр маъмултарин сенсор аст, таҳлилгар аксар вақт мехоҳад маълумотро аз нигоҳи суръат бубинад, ки одатан талаб мекунад, ки таҳлилгар сигнали шитобро интеграл кунад. Интегралкунӣ садои басомади хеле пастро шадидан тақвият медиҳад — “шаршараи ски”-и маълум, ки ба сӯи сифр Hz тез меафзояд. Филтри гузарониши баланд ин садоро пеш аз интегралкунӣ хориҷ мекунад, то спектри суръат ё ҷойивазкунии тоза ва корфармо истеҳсол кунад. Амалияти баръакс, дифференсиатсия, майли муқобил дорад ва ба ҷои он садои басомади баландро тақвият медиҳад.
c) Таҳлили ошкор (Демодулятсия)
Таҳлили лифофа, усули асосӣ барои ошкор кардани нуқсонҳои подшипник, ба филтркунӣ сахт такя мекунад. Раванд дар бар мегирад:
- Истифодаи филтри гузаронандаи басомади миёна барои ҷудо кардани банди басомади баланд, ки дар он сигналҳои зарбаи подшипник — ва ҳар гуна резонанси сохторие, ки онҳо ангезиш медиҳанд — мавҷуданд.
- Коркарди ин сигнали филтршуда тавассути демодулятсия барои гирифтани суръати такроршавӣ (“ошкор”) зарбаҳо.
- Таҳлили спектри ин сигнали ошкор барои муайян кардани басомадҳои хатогии подшипник.
Филтри гузарониши банд дар ин ҷо барои хориҷ кардани сигналҳои басомади паст бо энергияи баланд — ба монанди номувозинатӣ дар суръати корӣ — муҳим аст, ки дар сурати дигар сигналҳои хурди нуқсони подшипникро, ки энергияи паст доранд, пеш аз он ки ба андозаи хатарнок расанд, фурӯ мебарад.
d) Филтркунии ташхисӣ
Таҳлилгарон инчунин метавонанд филтрҳои рақамиро ба маълумот пас аз ҷамъоварӣ татбиқ кунанд, то ба ташхис кӯмак расонанд. Масалан, филтри гузарониши банд метавонад ларзишро дар атрофи як басомади даргирии чархфишанг барои дидани равшантар бандҳои паҳлӯӣ ки нуқсони шестерняи дар ҳоли пайдошавиро ошкор мекунанд, ҷудо кунад. Филтри пайгирии тартибӣ кори марбутро дар дастгоҳҳои суръати тағйирёбанда иҷро мекунад, ки ба зарби интихобшудаи суръати корӣ ҳангоми тағйир ёфтани он қулф мекунад.
4. Филтркунӣ дар балансировкаи майдонӣ
Филтркунӣ на танҳо кӯмакчии ташхисӣ аст — он асоси балансировка дар ҷои кор аст. Барои мувозинат кардани ротор, асбоб бояд ларзишро дар дақиқан 1× суръати корӣ ҷудо кунад ва ҳамаи дигаронро рад кунад. Таҳлилгари ду-каналаи мобилӣ, ба монанди Balanset-1A аз филтри пайгирии синхронӣ истифода мебарад, ки ба импулси як маротиба дар як гардиш аз тахометр, барои чен кардани амплитудаи 1× ва фаза ҳатто вақте ки садои банди васеъ баланд аст, тоза чен мекунад. Бе ин филтркунӣ, вектори хурди такроршавандаи 1×, ки барои ҳисоб кардани вазни ислоҳкунанда лозим аст, дар садои атрофӣ гум мешуд.
5. Хатарҳо ва амалияи хуб
- Филтр кардани далелҳо: танзими гузарониши паст хеле шадид метавонад мундариҷаи басомади баландро, ки аломатҳои аввалини нуқсони подшипникро дар бар мегирад, хориҷ кунад. Fmax-ро мувофиқи хатогие, ки шумо ҷустуҷӯи онро доред, интихоб кунед.
- Таҳрифи фаза: филтрҳо фазаи сигналро наздикии буриши худ мегузаронанд. Ҷое ки фаза муҳим аст — балансировка, орбита графикҳо — филтр бо ҷавоби фазаии хаттӣ ва рафтори хуб зарур аст.
- Фаромӯш кардани банд: дар таҳлили ошкор, интихоби маркази гузарониши банд, ки резонанси интиқолдиҳандаи энергияи подшипникро аз даст медиҳад, спектри ошкори ҳамвор ва бефоида медиҳад.
