Розуміння смугових фільтрів

Пристрої

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A.

$2,336.95 Оригінальна ціна: $2,336.95.$2,011.55Поточна ціна: $2,011.55.

Деталі

Датчик вібрації</trp-post-container

$106.49 Оригінальна ціна: $106.49.$82.83Поточна ціна: $82.83.

Деталі

Оптичний датчик (лазерний тахометр)</trp-post-container

$146.72 Оригінальна ціна: $146.72.$106.49Поточна ціна: $106.49.

Пристрої

Balanset-4</trp-post-container

$8,049.74

Деталі

Магнітна підставка Insize-60-kgf</trp-post-container

$54.43

Деталі

Світловідбиваюча стрічка</trp-post-container

$11.83

Пристрої

Динамічні ваги "Балансет-1А" OEM</trp-post-container

$2,052.96 Оригінальна ціна: $2,052.96.$1,774.90Поточна ціна: $1,774.90.

Визначення: Що таке смуговий фільтр?

Смуговий фільтр (BPF) – це елемент частотно-селективної обробки сигналів, який дозволяє вібрація компоненти в межах певної смуги частот, які потрібно пропустити, одночасно ослаблюючи компоненти як нижче, так і вище цієї смуги. Він поєднує характеристики фільтра високих частот (блокування низьких частот) та фільтра низьких частот (блокування високих частот) для створення “вікна”, яке пропускає лише вибраний діапазон середніх частот. Смугові фільтри визначаються їхньою центральною частотою, смугою пропускання та порядком/крутизною фільтрації.

У вібраційному аналізі смугові фільтри є важливими для аналіз конверта (ізоляція частот ударів підшипника), цілеспрямована діагностика (вивчення певних діапазонів частот) та усунення небажаної вібрації поза межами смуги частот, що цікавить, для покращення співвідношення сигнал/шум та чіткості вимірювань.

Параметри фільтра

Центральна частота (f0)

• Середина смуги пропускання
• Частота максимальної характеристики фільтра
• Вибрано на основі частотного вмісту, що цікавить
• Зазвичай вибирається для відповідності резонансній частоті або частоті несправності

Пропускна здатність (BW)

• Визначення: Діапазон частот між точками -3 дБ (f_high – f_low)
• Вузькосмуговий: ЧБ < 10% центральної частоти (високоселективний)
• Широкий діапазон: Ширина позначки > 50% центральної частоти (менш селективний)
• Коефіцієнт добротності: Q = f0 / BW (вищий Q = вужчий, більш селективний)

Характеристики фільтра

• Нижнє відсікання (f_low): Частота, де нижній нахил досягає -3 дБ
• Верхня межа (f_high): Частота, де верхній нахил досягає -3 дБ
• Фактор форми: Співвідношення ширини смуги затримування до смуги пропускання (міра селективності)

Застосування в аналізі вібрацій

1. Аналіз обвідної (основне застосування)

Перший критичний крок у виявленні дефектів підшипника:

• Вибір гурту: 500 Гц – 10 кГц або 1 кГц – 20 кГц (типово)
• Призначення: Ізоляція високочастотних резонансів підшипників, збуджених ударами
• Процес: BPF → виявлення обвідної → Швидке перетворення Фур'є конверта
• Результат: Покращено частоти несправностей підшипників чітко видно

2. Аналіз резонансної смуги

• Фільтр навколо резонансної частоти конструкції або підшипника
• Ізоляція енергії на резонансі від інших частот
• Оцінка збудження та реакції в певному режимі
• Корисно для усунення резонансу

3. Ізоляція частотного діапазону

• Зосередьтеся на конкретному діапазоні діагностичних частот
• Приклад: 10-100 Гц для низькочастотного аналізу
• Усуває низькочастотний дрейф та високочастотний шум
• Покращує чіткість на частотах, що цікавлять

4. Ізоляція сітки шестерень

• BPF з центром на частоті зачеплення зубчастих коліс
• Пропускає частоту сітки та бічні смуги
• Блокує інші ступені передач та частоти підшипників
• Дозволяє цілеспрямований аналіз передач

Конструкція смугового фільтра

Каскадні низькочастотні та високочастотні

Найпоширеніша реалізація:

• Фільтр високих частот блокує частоти нижче f_low
• Низькочастотний фільтр блокує частоти вище f_high
• Послідовне поєднання створює смуговий пропуск
• Кожен фільтр сприяє повній селективності

Пряма смугова пропускна конструкція

• Оптимізовано як один фільтр, а не як каскад
• Складніший, але може досягти кращих характеристик
• Використовується в спеціалізованих застосуваннях

Практичні міркування

Компроміси вибору пропускної здатності

Вузька пропускна здатність

• Переваги: Краща вибірковість, сильніше придушення сусідніх частот
• Недоліки: Може пропускати коливання частоти, вимагає точного налаштування
• Використання: Коли точна частота відома та стабільна

Широка пропускна здатність

• Переваги: Захоплює коливання частоти, менш критичне налаштування
• Недоліки: Менше відторгнення небажаних частот поблизу
• Використання: Коли змінюється частота або потрібен діапазон частот

Для аналізу конверта

• Типові діапазони: 500-2000 Гц, 1000-5000 Гц, 5000-20000 Гц
• Вибір: Виберіть діапазон з хорошим збудженням резонансу підшипника
• Перевірити: Перевірте спектр необробленого прискорення для визначення резонансу
• Оптимізувати: Відрегулюйте, щоб максимізувати сигнал дефекту підшипника

Вплив фільтрів на сигнали

Ефекти часової хвилі

• Відфільтрована форма хвилі відображає лише частоти в смузі пропускання
• Відображається як модульована несуча (якщо вузька смуга)
• Видаляє низькочастотні коливання та високочастотний шум
• Може спростити інтерпретацію сигналу

Спектрумні ефекти

• Збережені амплітуди смуги пропускання
• Зменшення амплітуд смузі затримування (типово 40-80 дБ)
• Чистіший спектр з акцентом на смузі інтересу
• Зниження рівня шуму, якщо шум знаходиться поза смугою пропускання

Цифрові та аналогові смугові фільтри

Аналогові фільтри

• Апаратна реалізація в сигнальному тракті
• Робота в режимі реального часу
• Фіксовані характеристики після розробки
• Використовується для згладжування та формування сигналу

Цифрові фільтри

• Обробка програмного забезпечення після оцифрування
• Регульовані параметри
• Можна застосовувати/видаляти після збору
• Сучасні аналізатори пропонують розширені можливості цифрового BPF

Загальні застосування за діапазоном частот

Низькочастотний смуговий пропуск (10-200 Гц)

• Аналіз дисбалансу та неспіввісності
• Моніторинг низькошвидкісних машин
• Вібрація фундаменту та конструкції

Середньочастотний смуговий пропуск (200-2000 Гц)

• Частоти зачеплення зубчастих коліс
• Частоти проходження лопатей/флекторів
• Нижча частота несправностей підшипників

Високочастотний смуговий пропуск (2-40 кГц)

• Аналіз контуру дефектів підшипника
• Високочастотні впливи
• Ультразвукові частоти
• Збудження резонансу підшипника

Смугові фільтри – це універсальні інструменти обробки сигналів, які дозволяють цілеспрямовано аналізувати певні діапазони частот, одночасно відкидаючи небажані низькочастотні та високочастотні компоненти. Оволодіння вибором та застосуванням смугових фільтрів, особливо для аналізу обвідної та ізоляції частотного діапазону, є важливим для розширеної вібраційної діагностики та ефективного вилучення діагностичної інформації зі складних вібраційних сигнатур.

---

← Назад до головного індексу