ทำความเข้าใจเกี่ยวกับฟิลเตอร์ Low-Pass

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

อะไหล่

Vibration sensor

$107.47

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,123.32

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

อะไหล่

Reflective tape

$11.94

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

คำจำกัดความ: ตัวกรอง Low-Pass คืออะไร?

ตัวกรองความถี่ต่ำ (LPF) เป็นองค์ประกอบการประมวลผลสัญญาณแบบเลือกความถี่ที่ช่วยให้ การสั่นสะเทือน ส่วนประกอบที่ต่ำกว่าความถี่ตัดที่กำหนดเพื่อผ่านในขณะที่ลดทอน (ลดหรือปิดกั้น) ส่วนประกอบที่สูงกว่าความถี่ตัด ใน vibration analysis, ตัวกรองความถี่ต่ำทำหน้าที่สำคัญต่างๆ เช่น การป้องกันการเกิดรอยหยัก (ป้องกันความถี่เท็จในระบบดิจิทัล) การลดสัญญาณรบกวน และการแยกส่วนประกอบการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำสำหรับการวิเคราะห์แบบโฟกัส.

ตัวกรองแบบ Low-pass อาจเป็นตัวกรองที่ใช้กันทั่วไปที่สุดในเครื่องมือวัดการสั่นสะเทือน โดยมีอยู่ในระบบดิจิไทซ์ทุกระบบในฐานะตัวกรองป้องกันการเกิดรอยหยัก และใช้เป็นเครื่องมือวิเคราะห์สำหรับปรับข้อมูลให้เรียบ ลบสัญญาณรบกวนความถี่สูง และเน้นที่ปรากฏการณ์ความถี่ต่ำ.

ลักษณะของตัวกรอง

ความถี่ตัด (fc)

• คำนิยาม: ความถี่ที่การตอบสนองของตัวกรองลดลงเหลือ -3 dB (แอมพลิจูด 70.7%)
• ต่ำกว่า fc (Passband): ความถี่ผ่านด้วยการลดทอนขั้นต่ำ
• ด้านบน fc (Stopband) : ความถี่ลดลงอย่างต่อเนื่อง
• แถบทรานสิชั่น: บริเวณรอบ FC ที่มีการลดทอนเพิ่มขึ้น

ลำดับการกรองและการโรลออฟ

• ลำดับที่ 1: 6 dB/อ็อกเทฟ (20 dB/ทศวรรษ) – การลดความถี่แบบค่อยเป็นค่อยไป
• ลำดับที่ 2: 12 เดซิเบลต่ออ็อกเทฟ (40 เดซิเบลต่อทศวรรษ) – ปานกลาง
• ลำดับที่ 4: 24 dB/อ็อกเทฟ (80 dB/ทศวรรษ) – ชัน
• ลำดับที่ 8: 48 dB/อ็อกเทฟ (160 dB/ทศวรรษ) – ชันมาก
• ลำดับที่สูงกว่า: การเปลี่ยนผ่านที่คมชัดกว่า การปฏิเสธสต็อปแบนด์ที่ดีขึ้น

ประเภทการตอบสนองของตัวกรอง

• บัตเตอร์เวิร์ธ: แบนด์ผ่านแบนราบสูงสุด ไม่มีระลอกคลื่น
• เชบีเชฟ: การตัดที่คมชัดยิ่งขึ้น ช่วยให้เกิดริปเปิลแบนด์ผ่านได้
• เบสเซล: เฟสเชิงเส้น (ความบิดเบือนรูปคลื่นน้อยที่สุด)
• รูปไข่: การเปลี่ยนแปลงที่คมชัดที่สุด ริปเปิลในทั้งสองแบนด์

แอปพลิเคชันหลัก

1. การป้องกันรอยหยัก (สำคัญที่สุด)

ป้องกันความถี่เท็จในระบบดิจิตอล:

• วัตถุประสงค์: ความถี่บล็อกเหนือความถี่ไนควิสต์ (อัตราการสุ่มตัวอย่างครึ่งหนึ่ง)
• ความต้องการ: ก่อนการแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล
• เกณฑ์ตัดสินโดยทั่วไป: 0.4-0.8 × (อัตราการสุ่มตัวอย่าง / 2)
• ความชัน: โดยทั่วไปลำดับที่ 8 ขึ้นไปเพื่อการปฏิเสธนามแฝงที่ดี
• วิกฤต: การป้องกันการเกิดรอยหยักที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดจุดสูงสุดของสเปกตรัมที่ผิดพลาด

2. การลดเสียงรบกวน

• กำจัดสัญญาณรบกวนไฟฟ้าความถี่สูง
• กรองสัญญาณรบกวนจากสายเซ็นเซอร์
• ข้อมูลที่ราบรื่นสำหรับแนวโน้ม
• ปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสำหรับส่วนประกอบความถี่ต่ำ

3. ข้อจำกัดช่วงความถี่

• การวิเคราะห์โฟกัสช่วงความถี่ที่สนใจ
• ตัวอย่าง: การวิเคราะห์ 0-100 เฮิรตซ์สำหรับเครื่องจักรความเร็วต่ำ
• ลบเนื้อหาความถี่สูงที่ไม่เกี่ยวข้อง
• ลดความต้องการการประมวลผลและการจัดเก็บข้อมูล

4. การเตรียมการบูรณาการ

• ก่อนการอินทิเกรตความเร่งกับความเร็ว
• ลบความถี่ที่สูงมาก (สัญญาณรบกวนที่จะถูกขยาย)
• การตัดโดยทั่วไป: 1,000-5,000 เฮิรตซ์ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน
• ป้องกันการขยายสัญญาณรบกวนในการบูรณาการ

การเลือกความถี่ตัด

แอปพลิเคชันป้องกันการเกิดรอยหยัก

• กฎ: fc = 0.4 × อัตราการสุ่มตัวอย่าง (อนุรักษ์นิยม) ถึง 0.8 × อัตราการสุ่มตัวอย่าง (ก้าวร้าว)
• ตัวอย่าง: อัตราการสุ่มตัวอย่าง 10 kHz → fc = 4000 Hz
• เกณฑ์: การลดทอนของแถบหยุด > 60 dB ที่ความถี่ไนควิสต์

การประยุกต์ใช้การวิเคราะห์

• ตั้งค่า FC ให้สูงกว่าความถี่ที่สนใจสูงสุดเล็กน้อย
• สำหรับการวิเคราะห์ความถี่ต่ำ (0-200 Hz): fc = 200-300 Hz
• สำหรับความไม่สมดุลเท่านั้น (1×): fc = 5-10× ความเร็วในการวิ่ง
• เว้นระยะขอบไว้สำหรับแถบเปลี่ยนผ่านของตัวกรอง

Noise Reduction

• ระบุช่วงความถี่ของสัญญาณรบกวนจากสเปกตรัม
• ตั้งค่า fc ให้ส่งผ่านความถี่สัญญาณ ปฏิเสธความถี่สัญญาณรบกวน
• ความสมดุลระหว่างการกำจัดเสียงรบกวนและการรักษาสัญญาณ

ผลกระทบต่อการวัด

โดเมนแอมพลิจูด

• แบนด์ผ่าน: การเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดขั้นต่ำ (< 0.5 dB โดยทั่วไป)
• แถบหยุด: การลดทอนที่รุนแรง (40-80 dB หรือมากกว่า)
• ระดับรวม: ลดการสั่นสะเทือนโดยรวมหากมีความถี่สูง

โดเมนเวลา

• ปรับรูปคลื่นให้เรียบ (ลบการเปลี่ยนแปลงความถี่สูงออก)
• ขอบคมหรือหนามมน
• การตอบสนองชั่วคราว (เสียงกริ่งของตัวกรอง) อาจส่งผลต่อรูปร่างคลื่นได้
• การบิดเบือนเฟสอาจส่งผลต่อการตีความรูปคลื่น

โดเมนความถี่

• สเปกตรัมแสดงแอมพลิจูดที่ลดลงเหนือจุดตัด
• จุดสูงสุดของความถี่สูงลดลงหรือถูกกำจัด
• พื้นเสียงจะลดลงหากเสียงรบกวนมีความถี่สูง

ปัญหาทั่วไปและวิธีแก้ไข

การป้องกันรอยหยักที่ไม่เพียงพอ

• อาการ: จุดสูงสุดความถี่ต่ำเท็จใน สเปกตรัม
• สาเหตุ: ความถี่สูงพับกลับด้านล่างไนควิสต์
• สารละลาย: ใช้ฟิลเตอร์ที่ชันขึ้น เพิ่มอัตราการสุ่มตัวอย่าง ตรวจสอบการทำงานของฟิลเตอร์

การตัดต่ำเกินไป

• อาการ: สัญญาณความถี่สูงที่ถูกต้องลดทอนลง
• ตัวอย่าง: ความถี่ในการรับน้ำหนักลดลงเนื่องจาก LPF ที่มีความก้าวร้าวมากเกินไป
• สารละลาย: เพิ่มความถี่ตัด ใช้ความลาดชันของตัวกรองที่อ่อนโยนกว่า

ตัวกรองอาร์ทิแฟกต์

• เสียงกริ่ง: การแกว่งในโดเมนเวลาจากการตัดฟิลเตอร์แบบคมชัด
• การบิดเบือนเฟส: การเปลี่ยนแปลงรูปร่างคลื่นจากการเลื่อนเฟส
• สารละลาย: ใช้ตัวกรอง Bessel สำหรับการใช้งานรูปคลื่นที่สำคัญ

ตัวกรองเสริม

Low-Pass เทียบกับ High-Pass

• โลว์พาส: ผ่านความถี่ต่ำ บล็อกความถี่สูง
• ไฮพาส: ผ่านความถี่สูง บล็อกความถี่ต่ำ
• เสริม: ใช้ร่วมกันสำหรับการกรองแบนด์พาส

ตัวกรองแบนด์พาส

• การผสมผสาน: HPF + LPF
• ส่งผ่านเฉพาะความถี่ในแบนด์ที่กำหนดเท่านั้น
• ปฏิเสธทั้งแบนด์ด้านล่างและด้านบน
• สิ่งจำเป็นสำหรับ การวิเคราะห์ซองจดหมาย

ตัวกรองความถี่ต่ำผ่านเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในระบบวัดการสั่นสะเทือน ทำหน้าที่สำคัญตั้งแต่การป้องกันการเกิดรอยหยัก การลดสัญญาณรบกวน และการเลือกช่วงความถี่ การทำความเข้าใจการทำงานของตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน การเลือกความถี่ตัดที่เหมาะสม และผลกระทบต่อสัญญาณที่วัดได้ เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนที่แม่นยำและการหลีกเลี่ยงสิ่งแปลกปลอมในการวัดในระบบเก็บข้อมูลดิจิทัล.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก