ทำความเข้าใจเกี่ยวกับ Notch Filters

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: Notch Filter คืออะไร?

ฟิลเตอร์ Notch (เรียกอีกอย่างว่าตัวกรองแบนด์สต็อป ตัวกรองแบนด์รีเจ็กต์ หรือกับดักความถี่) เป็นองค์ประกอบการประมวลผลสัญญาณแบบเลือกความถี่ที่ลดทอนสัญญาณอย่างมาก การสั่นสะเทือน ส่วนประกอบภายในย่านความถี่แคบ ในขณะที่ยอมให้ความถี่ทั้งหมดที่อยู่นอกย่านความถี่นั้นผ่านได้โดยแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลง ตัวกรองแบบ Notch ตรงข้ามกับตัวกรองแบบ Band-Pass แทนที่จะผ่านย่านความถี่หนึ่งและบล็อกย่านความถี่อื่นๆ ทั้งหมด มันจะบล็อกย่านความถี่เฉพาะและผ่านย่านความถี่อื่นๆ ทั้งหมด.

ฟิลเตอร์ Notch ใช้ใน vibration analysis เพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนหลัก (สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า 60 เฮิรตซ์) กำจัดองค์ประกอบการสั่นสะเทือนที่มากเกินไป (ความไม่สมดุล 1 เท่าสูงมากบดบังสัญญาณอื่นๆ) หรือยับยั้งการสั่นพ้องที่บดบังข้อมูลการวินิจฉัย สิ่งเหล่านี้ช่วยให้ "มองเห็นรอบๆ" ความถี่หลักเพื่อเปิดเผยองค์ประกอบที่อ่อนแอกว่าแต่มีความสำคัญต่อการวินิจฉัย.

ลักษณะของตัวกรอง

ความถี่ศูนย์กลาง (รอยบาก)

• ความถี่ของการลดทอนสูงสุด
• ความถี่ที่ถูก “เจาะจง”
• ปรับให้เข้ากับสัญญาณรบกวนเฉพาะหรือความถี่ที่ไม่ต้องการ
• การลดทอนโดยทั่วไปอยู่ที่ 40-60 dB ที่ศูนย์กลาง

แบนด์วิดท์ Notch

• รอยบากแคบ: ปฏิเสธช่วงความถี่ที่เลือกมาก (Q สูง)
• รอยบากกว้าง: ปฏิเสธแบนด์ความถี่ที่กว้างกว่า (Q ต่ำ)
• ปัจจัย Q: ความถี่กลาง / แบนด์วิดท์
• ทั่วไป: Q = 10-50 สำหรับการใช้งานการสั่นสะเทือน

ความลึกของการลดทอน

• ความถี่ของ Notch ลดลงเท่าไร
• โดยทั่วไป 40-60 dB (ลดลง 100-1000 เท่า)
• ฟิลเตอร์ลำดับสูงให้ความลึกที่มากขึ้น
• ความถี่ที่อยู่ติดกันได้รับผลกระทบน้อยที่สุด

แอปพลิเคชันทั่วไป

1. การกำจัดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า

การกำจัดสัญญาณรบกวนในสายไฟ:

• 60 เฮิรตซ์ โนทช์: กำจัดสัญญาณไฟฟ้าความถี่ 60 เฮิรตซ์ในอเมริกาเหนือ
• 50 เฮิรตซ์ โนทช์: ขจัดสัญญาณรบกวน 50 เฮิรตซ์ในยุโรป/เอเชีย
• ฮาร์โมนิกส์: รอยบากเพิ่มเติมที่ 120/180/240 Hz หรือ 100/150/200 Hz
• ผลประโยชน์: สเปกตรัมที่สะอาดขึ้นเผยให้เห็นการสั่นสะเทือนทางกล
• คำเตือน: อย่าใช้หากความถี่สาย 2× (120/100 Hz) มีค่าการวินิจฉัย

2. การระงับองค์ประกอบที่เด่น

• ความไม่สมดุลอย่างรุนแรง: เอียงออกไป 1× เพื่อดูส่วนประกอบอื่น ๆ
• ตาข่ายเกียร์สูง: ถอดตาข่ายเฟืองหลักออกเพื่อเปิดเผยความถี่ของตลับลูกปืน
• ความสั่นพ้องที่แข็งแกร่ง: ระงับการสั่นพ้องของโครงสร้างเพื่อดูการกระตุ้น
• วัตถุประสงค์: เปิดเผยข้อมูลการวินิจฉัยที่ถูกปกปิด

3. การกำจัดการสั่นพ้องของเซ็นเซอร์

• กำจัดสิ่งแปลกปลอมจากการติดตั้งเซ็นเซอร์
• รอยบากที่ความถี่เรโซแนนซ์ในการติดตั้ง (แตกต่างกันไปตามวิธีการติดตั้ง)
• รับประกันว่าการวัดจะแสดงถึงเครื่องจักร ไม่ใช่เซ็นเซอร์

4. การหลีกเลี่ยงสิ่งประดิษฐ์ที่ทำให้เกิดการปลอมแปลง

• ระบุความถี่สูงที่เฉพาะเจาะจงก่อนทำการดาวน์แซมปลิง
• ป้องกันการสร้างนามแฝงของส่วนประกอบที่แข็งแกร่งที่รู้จัก
• เสริมฟิลเตอร์ low-pass ป้องกันการเกิดรอยหยัก

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

การเลือกความกว้างของรอยบาก

รอยบากแคบ (Q สูง)

• ข้อได้เปรียบ: การผ่าตัดเอาความถี่เดียวออก ผลกระทบต่อบริเวณข้างเคียงน้อยที่สุด
• ข้อเสีย: ความถี่จะต้องทราบอย่างแม่นยำและมีเสถียรภาพ
• ตัวอย่าง: 60.0 Hz ± 0.5 Hz รอยบากสำหรับการรบกวนทางไฟฟ้า

รอยบากกว้าง (Q ต่ำ)

• ข้อได้เปรียบ: จับการเปลี่ยนแปลงความถี่ ปรับแต่งได้น้อยลง
• ข้อเสีย: อาจส่งผลต่อความถี่ที่คุณต้องการเก็บไว้
• ตัวอย่าง: 1× ± 5 Hz เพื่อขจัดความไม่สมดุลที่แปรผันตามความผันผวนของความเร็ว

การแลกเปลี่ยนความลึกกับความกว้าง

• รอยบากที่ลึกกว่า (> 60 dB) มักต้องใช้แบนด์วิดท์ที่กว้างขึ้น
• รอยบากที่แคบมากอาจไม่สามารถลดทอนได้มาก
• เพิ่มประสิทธิภาพตามความต้องการของแอปพลิเคชัน

ข้อดีและข้อจำกัด

ข้อดี

• กำจัดความถี่รบกวนที่โดดเด่น
• เผยส่วนประกอบการวินิจฉัยที่ถูกปกปิด
• ปรับปรุงการใช้งานช่วงไดนามิก
• ช่วยให้โฟกัสไปที่สัญญาณที่อ่อนแต่สำคัญได้

ข้อจำกัดและข้อควรระวัง

• ลบข้อมูล: เนื้อหาความถี่ที่มีรอยบากสูญหายถาวร
• สามารถซ่อนปัญหาได้: หากความถี่มีรอยบากมีค่าการวินิจฉัย ปัญหาจะหายไป
• การบิดเบือนเฟส: ฟิลเตอร์ Notch สามารถส่งผลต่อเฟสใกล้ความถี่ Notch ได้อย่างมาก
• เสียงกริ่ง: รอยบากที่คมชัดสามารถสร้างสิ่งประดิษฐ์ในโดเมนเวลาได้
• ใช้ด้วยความระมัดระวัง: ควรเสริม ไม่ใช่แทนที่ การวิเคราะห์ที่ไม่ได้กรอง

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

เมื่อใดจึงควรใช้ Notch Filters

• การรบกวนที่ทราบ (สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า) ที่ทำให้การวัดไม่ชัดเจน
• ส่วนประกอบที่โดดเด่น (ความไม่สมดุลอย่างรุนแรง) ขัดขวางการใช้ช่วงไดนามิก
• หลังจากการวิเคราะห์แบบไม่กรอง ยืนยันว่าความถี่บากไม่ใช่การวินิจฉัย
• เพื่อเปิดเผยสัญญาณอ่อนสำหรับการตรวจสอบโดยละเอียด

เมื่อไม่ควรใช้

• การวัดการคัดกรองตามปกติ (ใช้แบบไม่กรองสำหรับการวินิจฉัยทั่วไป)
• เมื่อความถี่มีรอยบากมีค่าการวินิจฉัย
• โดยไม่เข้าใจสเปกตรัมที่ไม่ผ่านการกรองทั้งหมดก่อน
• เป็นการทดแทนการแก้ไขแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนที่แท้จริง

เอกสารประกอบ

• บันทึกข้อมูลทุกครั้งเมื่อใช้ตัวกรองแบบ Notch
• บันทึกความถี่และแบนด์วิดท์
• รักษาข้อมูลที่ไม่ได้กรองไว้เพื่อใช้อ้างอิง
• หมายเหตุเหตุผลสำหรับการกรองรอยบาก

การนำไปปฏิบัติ

ตัวกรองรอยบากฮาร์ดแวร์

• ความถี่คงที่ (โดยทั่วไปคือ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์)
• สลับเข้า/ออกตามต้องการ
• วงจรอนาล็อกในเครื่องดนตรี
• การดำเนินการแบบเรียลไทม์

ฟิลเตอร์ Notch ของซอฟต์แวร์

• นำมาประยุกต์ใช้กับข้อมูลดิจิทัล
• ความถี่กลางและแบนด์วิดท์ที่ปรับได้
• สามารถทดสอบพารามิเตอร์บากที่แตกต่างกันได้
• ไม่ทำลาย (ข้อมูลต้นฉบับเก็บรักษาไว้)

ตัวกรอง Notch เป็นเครื่องมือประมวลผลสัญญาณเฉพาะทางที่ตัดย่านความถี่แคบๆ ออกจากสัญญาณสั่นสะเทือนอย่างเฉพาะเจาะจง แม้จะมีประสิทธิภาพในการกำจัดสัญญาณรบกวนและเปิดเผยส่วนประกอบที่ถูกบดบัง แต่ตัวกรอง Notch ต้องใช้ด้วยความระมัดระวังโดยเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงข้อมูลที่กำลังถูกลบออก เพื่อให้มั่นใจว่าความถี่ที่มี Notch ไม่มีเนื้อหาการวินิจฉัยที่สำคัญ.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก