ทำความเข้าใจเกี่ยวกับตัวกรองแบนด์พาส
คำจำกัดความ: ตัวกรองแบนด์พาสคืออะไร?
ตัวกรองแบนด์พาส (BPF) เป็นองค์ประกอบการประมวลผลสัญญาณแบบเลือกความถี่ที่ช่วยให้ การสั่นสะเทือน ส่วนประกอบภายในย่านความถี่ที่กำหนดจะต้องผ่านออกไปพร้อมกับลดทอนสัญญาณของส่วนประกอบทั้งที่อยู่ต่ำกว่าและสูงกว่าย่านความถี่นั้น ตัวกรองนี้ผสานรวมคุณสมบัติของตัวกรองความถี่สูงผ่าน (บล็อกความถี่ต่ำ) และตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน (บล็อกความถี่สูง) เพื่อสร้าง “หน้าต่าง” ที่ผ่านเฉพาะช่วงความถี่กลางที่เลือกไว้ ตัวกรองย่านความถี่ผ่านถูกกำหนดโดยความถี่กลาง แบนด์วิดท์ และลำดับ/ความชันของตัวกรอง.
ในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ตัวกรองผ่านแบนด์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ การวิเคราะห์ซองจดหมาย (การแยกความถี่แรงกระแทกของตลับลูกปืน) การวินิจฉัยที่มุ่งเน้น (การตรวจสอบช่วงความถี่ที่เฉพาะเจาะจง) และการกำจัดการสั่นสะเทือนที่ไม่ต้องการนอกย่านความถี่ที่ต้องการ เพื่อปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและความชัดเจนในการวัด.
พารามิเตอร์ตัวกรอง
ความถี่ศูนย์กลาง (f0)
- ตรงกลางของแถบผ่าน
- ความถี่ของการตอบสนองของตัวกรองสูงสุด
- เลือกตามเนื้อหาความถี่ที่สนใจ
- โดยทั่วไปจะเลือกให้ตรงกับความถี่เรโซแนนซ์หรือความผิดพลาด
แบนด์วิดท์ (BW)
- คำนิยาม: ช่วงความถี่ระหว่าง -3 จุด dB (f_high – f_low)
- แบนด์แคบ: บีดับบลิว < 10% ของความถี่กลาง (เลือกได้สูง)
- แบนด์กว้าง: BW > 50% ของความถี่กลาง (เลือกน้อยกว่า)
- ปัจจัย Q: Q = f0 / BW (Q ยิ่งสูง = แคบลง เลือกมากขึ้น)
ลักษณะของตัวกรอง
- ค่าตัดล่าง (f_low): ความถี่ที่ความลาดชันต่ำกว่าถึง -3 dB
- การตัดบน (f_high): ความถี่ที่ความลาดชันด้านบนถึง -3 dB
- ปัจจัยรูปร่าง: อัตราส่วนของความกว้างของแถบหยุดต่อแถบผ่าน (การวัดค่าการเลือก)
การประยุกต์ใช้ในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน
1. การวิเคราะห์ซองจดหมาย (แอปพลิเคชันหลัก)
ขั้นตอนแรกที่สำคัญในการตรวจจับข้อบกพร่องของตลับลูกปืน:
- การเลือกวงดนตรี: 500 Hz – 10 kHz หรือ 1 kHz – 20 kHz ทั่วไป
- วัตถุประสงค์: แยกเสียงสะท้อนความถี่สูงที่ถูกกระตุ้นโดยแรงกระแทก
- กระบวนการ: BPF → การตรวจจับซองจดหมาย → เอฟเอฟที ของซองจดหมาย
- ผลลัพธ์: ปรับปรุงแล้ว ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน มองเห็นได้ชัดเจน
2. การวิเคราะห์แบนด์เรโซแนนซ์
- กรองรอบความถี่เรโซแนนซ์โครงสร้างหรือแบริ่ง
- แยกพลังงานที่ความถี่เรโซแนนซ์จากความถี่อื่น
- ประเมินการกระตุ้นและการตอบสนองในโหมดเฉพาะ
- มีประโยชน์สำหรับการแก้ไขปัญหาการสั่นพ้อง
3. การแยกช่วงความถี่
- มุ่งเน้นช่วงความถี่การวินิจฉัยที่เฉพาะเจาะจง
- ตัวอย่าง: 10-100 Hz สำหรับการวิเคราะห์ความถี่ต่ำ
- กำจัดความดริฟท์ความถี่ต่ำและสัญญาณรบกวนความถี่สูง
- ปรับปรุงความชัดเจนสำหรับความถี่ที่สนใจ
4. การแยกตาข่ายเกียร์
- BPF ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ความถี่ของตาข่ายเฟือง
- ผ่านความถี่ตาข่ายและแถบข้าง
- บล็อกขั้นตอนเกียร์อื่น ๆ และความถี่ของตลับลูกปืน
- ช่วยให้สามารถวิเคราะห์เกียร์แบบเน้นจุดได้
การออกแบบตัวกรองแบนด์พาส
โลว์พาสและไฮพาสแบบเรียงซ้อน
การใช้งานที่พบมากที่สุด:
- ฟิลเตอร์กรองความถี่สูงบล็อกความถี่ที่ต่ำกว่า f_low
- ตัวกรองความถี่ต่ำจะบล็อกความถี่ที่สูงกว่า f_high
- การรวมซีรีส์สร้างแบนด์พาส
- ตัวกรองแต่ละตัวมีส่วนช่วยในการเลือกสรรโดยรวม
การออกแบบแบนด์พาสโดยตรง
- ปรับให้เหมาะสมเป็นตัวกรองเดี่ยวแทนที่จะเป็นแบบคาสเคด
- ซับซ้อนมากขึ้นแต่สามารถบรรลุคุณลักษณะที่ดีกว่าได้
- ใช้ในงานเฉพาะทาง
ข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติ
การแลกเปลี่ยนการเลือกแบนด์วิดท์
แบนด์วิดท์แคบ
- ข้อดี: การเลือกที่ดีขึ้น การปฏิเสธความถี่ที่อยู่ติดกันที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น
- ข้อเสีย : อาจพลาดการเปลี่ยนแปลงความถี่ จำเป็นต้องมีการปรับแต่งที่แม่นยำ
- ใช้: เมื่อทราบความถี่ที่แน่นอนและเสถียร
แบนด์วิดท์กว้าง
- ข้อดี: จับการเปลี่ยนแปลงความถี่ ปรับแต่งได้น้อยลง
- ข้อเสีย : การปฏิเสธความถี่ที่ไม่ต้องการในบริเวณใกล้เคียงน้อยลง
- ใช้: เมื่อความถี่เปลี่ยนแปลงหรือช่วงความถี่ที่ต้องการ
สำหรับการวิเคราะห์ซองจดหมาย
- วงดนตรีประเภททั่วไป: 500-2000 เฮิรตซ์, 1,000-5,000 เฮิรตซ์, 5,000-20,000 เฮิรตซ์
- การเลือก: เลือกแบนด์ที่มีการกระตุ้นเรโซแนนซ์แบริ่งที่ดี
- ตรวจสอบ: ตรวจสอบสเปกตรัมการเร่งความเร็วแบบดิบเพื่อระบุการสั่นพ้อง
- เพิ่มประสิทธิภาพ: ปรับให้สัญญาณข้อบกพร่องของตลับลูกปืนสูงสุด
เอฟเฟกต์ฟิลเตอร์ต่อสัญญาณ
เอฟเฟกต์รูปคลื่นเวลา
- รูปคลื่นที่กรองแล้วแสดงเฉพาะความถี่ในแบนด์ผ่าน
- ปรากฏเป็นคลื่นพาหะแบบมอดูเลต (ถ้าแบนด์แคบ)
- กำจัดการเปลี่ยนแปลงความถี่ต่ำและสัญญาณรบกวนความถี่สูง
- สามารถทำให้การตีความรูปคลื่นง่ายขึ้น
เอฟเฟกต์สเปกตรัม
- แอมพลิจูดของแบนด์พาสที่เก็บรักษาไว้
- แอมพลิจูดของแถบหยุดลดลง (โดยทั่วไปคือ 40-80 dB)
- สเปกตรัมที่สะอาดขึ้นโดยเน้นที่แบนด์ที่สนใจ
- พื้นเสียงจะลดลงหากมีเสียงรบกวนภายนอกแบนด์ผ่าน
ตัวกรองแบนด์พาสแบบดิจิทัลและแบบอนาล็อก
ฟิลเตอร์อะนาล็อก
- การนำฮาร์ดแวร์ไปใช้ในเส้นทางสัญญาณ
- การดำเนินการแบบเรียลไทม์
- คุณลักษณะคงที่เมื่อออกแบบแล้ว
- ใช้ในการป้องกันการเกิดรอยหยักและการปรับสภาพสัญญาณ
ฟิลเตอร์ดิจิตอล
- การประมวลผลซอฟต์แวร์หลังการแปลงเป็นดิจิทัล
- พารามิเตอร์ที่ปรับได้
- สามารถนำมาใช้/ลบออกได้หลังการเก็บรวบรวม
- เครื่องวิเคราะห์สมัยใหม่มีตัวเลือก BPF ดิจิทัลมากมาย
การใช้งานทั่วไปตามช่วงความถี่
แบนด์พาสความถี่ต่ำ (10-200 เฮิรตซ์)
- การวิเคราะห์ความไม่สมดุลและความไม่ตรงแนว
- การตรวจสอบเครื่องจักรความเร็วต่ำ
- การสั่นสะเทือนของฐานรากและโครงสร้าง
แบนด์พาสความถี่กลาง (200-2000 เฮิรตซ์)
- ความถี่ของเฟืองเกียร์
- ความถี่ในการส่งผ่านของใบพัด/ใบพัด
- ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืนต่ำ
แบนด์พาสความถี่สูง (2-40 kHz)
- การวิเคราะห์ซองข้อบกพร่องของตลับลูกปืน
- แรงกระแทกความถี่สูง
- ความถี่อัลตราโซนิก
- การกระตุ้นเรโซแนนซ์แบริ่ง
ตัวกรองแบนด์พาสเป็นเครื่องมือประมวลผลสัญญาณอเนกประสงค์ที่ช่วยให้สามารถวิเคราะห์ช่วงความถี่เฉพาะเจาะจงได้อย่างตรงจุด ขณะเดียวกันก็กำจัดองค์ประกอบความถี่ต่ำและความถี่สูงที่ไม่ต้องการออกไป การเลือกและการประยุกต์ใช้ตัวกรองแบนด์พาสอย่างเชี่ยวชาญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการวิเคราะห์เอนเวโลปและการแยกช่วงความถี่ ถือเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการวินิจฉัยการสั่นสะเทือนขั้นสูงและการดึงข้อมูลการวินิจฉัยจากลายเซ็นการสั่นสะเทือนที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 