Розуміння фільтрації сигналів

1. Визначення: Що таке фільтрація сигналів?

Фільтрація сигналів є ключовим методом обробки сигналів, що використовується в аналіз вібрації щоб видалити небажані частотні складові з сигналу або ізолювати певні частоти, що цікавлять. Фільтр — це, по суті, електронна схема або програмний алгоритм, який пропускає певні частоти, блокуючи або послаблюючи інші.

Фільтрування широко використовується в цифровій техніці аналізатори вібрації щоб переконатися, що аналізовані дані є чистими, точними та релевантними для поточного діагностичного завдання.

2. Поширені типи фільтрів у вібраційному аналізі

Існує чотири основні типи фільтрів, що використовуються в обробці сигналів:

1. Низькочастотний фільтр: Пропускає низькі частоти, але блокує високі. Частота, на якій сигнал починає ослаблюватися, називається «граничною частотою».
2. Фільтр високих частот: Протилежність фільтру низьких частот. Він пропускає високі частоти, але блокує низькі.
3. Смуговий фільтр: Дозволяє пропускати певний діапазон частот, блокуючи як нижчі, так і вищі частоти.
4. Смугозатримувальний (або режекторний) фільтр: Протилежність смуговому фільтру. Він блокує певну смугу частот, пропускаючи всі інші.

3. Ключові застосування фільтрації

Фільтри використовуються в аналізаторі вібрації кількома важливими способами:

a) Фільтри згладжування

Це, мабуть, найважливіше застосування фільтрації. фільтр згладжування – це крутий низькочастотний фільтр, який застосовується до аналогового сигналу *перед* його оцифруванням. Його метою є видалення всієї частотної складової, що перевищує максимальну частоту (Fmax), вибрану користувачем для вимірювання.

Це необхідно для запобігання псевдонім, серйозна помилка цифрової обробки сигналу, коли високі частоти «згинаються» та маскуються під низькі частоти, що призводить до абсолютно неправильного спектрФільтр згладжування є критично важливим компонентом, який забезпечує цілісність усіх цифрових даних про вібрацію.

б) Інтеграція та диференціація

Вібрація вимірюється як прискорення, швидкістьабо зміщенняХоча акселерометр є найпоширенішим датчиком, аналітик часто хоче переглянути дані з точки зору швидкості. Для цього аналізатор повинен інтегрувати сигнал прискорення. Цей процес інтегрування може значно посилити дуже низькочастотний шум (іноді його називають ефектом «лижного схилу»). Для видалення цього шуму перед інтегруванням використовується фільтр високих частот, щоб отримати чистий, придатний для використання спектр швидкості або переміщення.

в) Аналіз конверта (Демодуляція)

Аналіз конверта, основний метод виявлення дефекти підшипників, значною мірою залежить від фільтрації. Процес включає:

1. Використання смуговий фільтр ізолювати високочастотну смугу, де присутні сигнали удару підшипника.
2. Обробка цього відфільтрованого сигналу для вилучення частоти повторення («огинаючої») впливів.
3. Аналіз спектру цього сигналу обвідної для визначення частот несправностей підшипника.

Смуговий фільтр має вирішальне значення для видалення високоенергетичних низькочастотних сигналів (таких як дисбаланс), які в іншому випадку заглушили б низькоенергетичні сигнали дефектів підшипника.

г) Діагностична фільтрація

Аналітики також можуть застосовувати цифрові фільтри до даних після їх збору, щоб допомогти з діагностикою. Наприклад, вони можуть використовувати смуговий фільтр для ізоляції вібрації навколо певної частоти зачеплення зубчастих коліс, щоб отримати чіткіше уявлення про бічні смуги.

← Назад до головного індексу