Signal filtrlashni tushunish
Signal filtrlash — signaldan keraksiz chastota tarkibiy qismlarini olib tashlash yoki muayyan qiziqarli chastotalarni ajratib olish uchun ishlatiladigan muhim signal qayta ishlash usuli tebranish tahlili — bu signalning ma'lum chastotalarini “o'tkazib yuboruvchi”, boshqalarini esa to'sib qo'yuvchi yoki zaiflashtiradigan elektron sxema yoki dasturiy algoritm. U soha tebranish diagnostikasining ko'zga ko'rinmas ishchi kuchi hisoblanadi: filtrlash har bir raqamli tebranish analizatori tahlil qilinayotgan ma'lumotlar toza, aniq va joriy diagnostika vazifasiga tegishli bo'lishini ta'minlash uchun.
1. Ta'rif: Signal filtrlash nima?
Har bir xom tebranish o'lchovi siz xohlagan signallar va xohlamaganlarning — sensor shovqini, konstruktiv rezonanslar, elektr gumburlashi va joriy vazifaga aloqasi bo'lmagan chastota diapazonlari energiyasining — aralashmasidir. Filtr o'zining kesish chastotasi (u zaiflashtirishni boshlayotgan nuqta) va uning roll-off (ushbu nuqtadan narida qanchalik tik zaiflashtirishi) bilan tavsiflanadi. Filtrlash san'ati signalning diagnostik mazmunini o'tkazib, uni to'sib qo'yishi mumkin bo'lgan hamma narsani bostirish uchun. To'g'ri amalga oshirilganda u ko'rinmas bo'ladi; noto'g'ri bajarilganda esa aynan izlayotgan nosozlikni yashirib qo'yishi mumkin.
2. Tebranish tahlilida qo'llaniladigan umumiy filtr turlari
Signal qayta ishlashda qo'llaniladigan to'rtta asosiy filtr turi mavjud bo'lib, ularning har biri analizatorning signal zanjirida o'z vazifasini bajaradi:
- Past o'tkazish filtri: past chastotalarni o'tkazadi, yuqori chastotalarni esa to'sadi. Signal zaiflashtirila boshlanadigan chastota kesish chastotasi hisoblanadi.
- Yuqori o'tkazish filtri: past o'tkazish filtriga teskari — yuqori chastotalarni o'tkazadi va past chastotalarni to'sadi.
- Polosali o'tkazish filtri: ma'lum bir chastota polosasini yoki diapazonini o'tkazadi, quyi va yuqori chastotalarni esa to'sadi. Aslida u birgalikda ishlaydigan yuqori o'tkazish va past o'tkazish filtridan iborat.
- Band-Stop (or Notch) Filter: polosali o'tkazish filtriga teskari — u tor chastota polosasini to'sadi va qolgan barcha chastotalarni o'tkazadi. Notch-filtr, masalan, tarmoq chastotasidagi elektr xalaqiti kabi yagona bezovta qiluvchi tonni yo'q qilish uchun eng maqsadga muvofiq vositadir.
3. Filtrlashning asosiy qo'llanish sohalari
Filtrlar tebranish analizatorida bir necha muhim usullar bilan qo'llaniladi.
a) Taxallus hosil bo'lishiga qarshi filtrlar
Bu, ehtimol, filtrlashning eng muhim qo'llanishidir. Taxallus hosil bo'lishiga qarshi filtr analog signalga before raqamli ko'rinishga o'tkazilishidan oldin qo'llaniladigan tik past o'tkazish filtridir. Uning maqsadi foydalanuvchi o'lchov uchun tanlagan maksimal chastota (Fmax) dan yuqori barcha chastota tarkibini yo'q qilishdir.
Bu oldini olish uchun muhimdir aliasing, raqamli signal ishlovining jiddiy xatosi bo'lib, unda yuqori chastotalar “pastga bukiladi” va o'zlarini pastroq chastotalar sifatida namoyon etadi, natijada butunlay noto'g'ri spectrum aks holda sifatli ma'lumotlardan hosil bo'ladi. Aliasing ma'lumotlar namuna olingandan so'ng bartaraf etib bo'lmasligi sababli — soxta cho'qqilar haqiqiylaridan farq qilmaydi — anti-aliasing filtri analog domenida, konvertordan oldin ishlashi kerak. Bu barcha raqamli tebranish ma'lumotlarining yaxlitligini kafolatlaydigan yagona elementdir.
b) Integrallash va differensiallash
Tebranish tezlanish, tezlik yoki siljish sifatida o'lchanadi. Garchi accelerometer eng keng tarqalgan datchik bo'lsa-da, tahlilchi ko'pincha ma'lumotlarni tezlik ko'rinishida ko'rishni xohlaydi, bu esa odatda analizatordan tezlanish signalini integrallashni talab qiladi. Integrallash juda past chastotali shovqinni — nolga qarab keskin ko'tariladigan tanish “ski-slope”ni — kuchli kuchaytiradi. Yuqori o'tkazish filtri integrallashdan oldin bu shovqinni yo'q qilib, toza va foydalanish mumkin bo'lgan tezlik yoki siljish spektrini hosil qiladi. Teskari amal — differensiallash — aksincha ta'sir ko'rsatadi va o'rniga yuqori chastotali shovqinni kuchaytiradi.
c) Konvert tahlili (Demodulatsiya)
Konvert tahlili, aniqlashning asosiy usuli podshipnik nuqsonlari, filtrlashga kuchli tayanadi. Jarayon quyidagilarni o'z ichiga oladi:
- Using a polosali o'tkazish filtri podshipnik zarba signallari — va ular qo'zg'atadigan har qanday konstruktiv rezonans — mavjud bo'lgan yuqori chastotali diapazonni ajratib olish uchun.
- Zarbalar takrorlanish tezligini (“konvert”ni) ajratib olish uchun bu filtrlangan signalni demodulatsiya orqali qayta ishlash.
- Podshipnik nosozlik chastotalarini aniqlash uchun ushbu konvert signali spektrini tahlil qilish.
Bu yerda polosali o'tkazish filtri hal qiluvchi ahamiyatga ega: u — xavfli o'lchamga yetishidan ancha oldin — kichik, past energiyali podshipnik nosozligi signallarini bo'g'ib qo'yadigan, ishlash tezligidagi muvozanatsizlik kabi yuqori energiyali, past chastotali signallarni yo'q qiladi.
d) Diagnostik filtrlash
Tahlilchilar raqamli filtrlarni ma'lumotlar yig'ilgandan so'ng diagnostikaga yordam berish uchun qo'llashlari mumkin. Masalan, polosali o'tkazish filtri muayyan atrofidagi tebranishni ajratib olishi mumkin tishli uzatma tishlanish chastotasi ni aniqroq ko'rish uchun sidebands rivojlanayotgan tishli uzatma nosozligini ko'rsatadigan. Tartib kuzatuv filtri o'zgaruvchan tezlikdagi mashinalarda shunga o'xshash vazifani bajarib, tezlik o'zgaishi bilan ishchi tezlikning tanlangan karrali soniga bog'lanib qoladi.
4. Sahnada balanslashtirish jarayonida filtrlash
Filtrlash faqat diagnostik yordam vositasi emas — u uchun asosiy hisoblanadi field balancing. Rotorni balanslashtirish uchun asbob aylanish tezligining aynan 1× chastotasidagi tebranishni ajratib olishi va qolgan hamma narsani rad etishi kerak. Ikki kanalli ko'chma analizator, masalan, Balanset-1A sinxron kuzatuv filtridan foydalanadi, u o'z tachometer, 1× amplitudasi va phase keng polosali shovqin yuqori bo'lganda ham aniq o'lchaydi. Bunday filtrlashsiz tuzatish og'irligini hisoblash uchun zarur bo'lgan kichik, takrorlanadigan 1× vektor atrofdagi shovqinda yo'qolib ketardi.
5. Xatolar va to'g'ri amaliyot
- Dalillarni filtrlash orqali yo'qotish: haddan tashqari qattiq past o'tkazuvchi filtr sozlamasi podshipnik nuqsonlarining dastlabki belgilarini o'z ichiga olgan yuqori chastotali komponentlarni o'chirib qo'yishi mumkin. Fmax ni qidirilayotgan nosozlikka mos ravishda tanlang.
- Fazaning buzilishi: filtrlar kesim chastotasi yaqinida signalning fazasini siljitadi. Faza muhim ahamiyat kasb etadigan hollarda — balanslashtirish, orbit grafiklari — chiziqli fazaviy xususiyatga ega, yaxshi ishlaydi filtr zaruriy hisoblanadi.
- Polosani e'tibordan qoldirish: konvert tahlilida podshipnik energiyasini tashiyotgan rezonansni qamrab olmaydigan polosaviy filtr markazini tanlash tekis, foydasiz konvert spektrini beradi.
