Hiểu về bộ lọc thông cao

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,347.12 Giá gốc là: $2,347.12.$1,901.46Giá hiện tại là: $1,901.46.

Parts

Vibration sensor

$106.96 Giá gốc là: $106.96.$71.30Giá hiện tại là: $71.30.

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$147.36 Giá gốc là: $147.36.$83.19Giá hiện tại là: $83.19.

Devices

Balanset-4

$8,084.78

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.67

Parts

Reflective tape

$11.88

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,061.90 Giá gốc là: $2,061.90.$1,663.78Giá hiện tại là: $1,663.78.

Định nghĩa: Bộ lọc thông cao là gì?

Bộ lọc thông cao (HPF) là một phần tử xử lý tín hiệu chọn lọc tần số cho phép rung động các thành phần trên tần số cắt được chỉ định để đi qua trong khi làm suy yếu (giảm) các thành phần dưới tần số cắt. Trong vibration analysis, bộ lọc thông cao được sử dụng để loại bỏ rung động tần số thấp (từ mất cân bằng, sự không thẳng hàng) và tập trung vào nội dung tần suất cao (từ khuyết tật ổ trục, lưới bánh răng, tần số điện) hoặc để loại bỏ các hiệu ứng cộng hưởng gắn cảm biến và độ lệch DC.

Bộ lọc thông cao là thành phần cơ bản trong phân tích phong bì, hệ thống khử răng cưa và xử lý tín hiệu, cho phép trích xuất thông tin chẩn đoán từ các dải tần số cụ thể trong khi loại bỏ các thành phần tần số thấp không mong muốn có thể che khuất hoặc lấn át các tín hiệu quan tâm.

Đặc điểm của bộ lọc

Tần số cắt (fc)

• Sự định nghĩa: Tần số mà phản hồi của bộ lọc giảm xuống -3 dB (biên độ băng thông 70,7%)
• Dưới fc: Tần số giảm dần
• Phía trên fc: Tần số đi qua với sự suy giảm tối thiểu
• Lựa chọn: Chọn fc dựa trên ứng dụng và tần suất nội dung quan tâm

Độ dốc của bộ lọc (Tỷ lệ giảm dần)

• Tỷ lệ suy giảm dưới tần số cắt
• Được thể hiện bằng dB trên quãng tám hoặc dB trên thập kỷ
• Đơn hàng thứ nhất: 6 dB/quãng tám (20 dB/thập kỷ) – độ dốc nhẹ
• Đơn hàng thứ 2: 12 dB/quãng tám (40 dB/thập kỷ) – độ dốc vừa phải
• Lệnh thứ 4: 24 dB/quãng tám (80 dB/thập kỷ) – độ dốc lớn
• Bậc cao hơn: Chuyển đổi sắc nét hơn, khả năng từ chối tốt hơn, nhưng phức tạp hơn

Các loại bộ lọc

• Butterworth: Đáp ứng dải thông phẳng tối đa
• Chebyshev: Cắt nét hơn nhưng có gợn sóng trong dải thông
• Bessel: Đặc tính miền thời gian tốt nhất (độ méo pha tối thiểu)
• Hình elip: Chuyển đổi sắc nét nhất nhưng gợn sóng ở cả dải thông và dải chắn

Ứng dụng trong phân tích rung động

1. Phát hiện lỗi ổ trục

Ứng dụng phổ biến nhất:

• Ngắt kết nối: Thông thường là 500-2000 Hz
• Mục đích: Loại bỏ sự mất cân bằng tần số thấp và rung động không thẳng hàng
• Kết quả: Tập trung vào tín hiệu tác động ổ trục tần số cao
• Sử dụng: Giai đoạn đầu tiên trong quá trình phân tích phong bì

2. Tích hợp cho Vận tốc/Độ dịch chuyển

• Khi tích hợp gia tốc với vận tốc hoặc độ dịch chuyển
• HPF ở 2-10 Hz loại bỏ độ lệch DC và tần số rất thấp
• Ngăn ngừa lỗi tích hợp và trôi dạt
• Cần thiết cho việc tích hợp tần số thấp chính xác

3. Loại bỏ cộng hưởng lắp đặt cảm biến

• Cộng hưởng gắn máy đo gia tốc (thường là 3-10 kHz đối với giá đỡ từ tính)
• HPF loại bỏ hiện tượng cộng hưởng này
• Đảm bảo các phép đo thể hiện độ rung của máy, không phải hiệu ứng cảm biến

4. Loại bỏ bù DC

• HPF với mức cắt rất thấp (0,5-2 Hz) loại bỏ thành phần DC
• Cần thiết cho việc xử lý tín hiệu thích hợp
• Ngăn ngừa lỗi FFT và trôi tích hợp

Triển khai thực tế

Bộ lọc tương tự so với bộ lọc kỹ thuật số

Bộ lọc thông cao tương tự

• Mạch phần cứng trong xử lý tín hiệu
• Hoạt động thời gian thực
• Khử răng cưa và điều hòa cảm biến
• Các đặc điểm cố định một khi đã được thiết kế

Bộ lọc thông cao kỹ thuật số

• Hậu xử lý dựa trên phần mềm
• Có thể điều chỉnh thứ tự cắt và lọc
• Có thể áp dụng/xóa sau khi thu thập dữ liệu
• Các máy phân tích hiện đại cung cấp nhiều tùy chọn lọc

Chọn tần số cắt

Để phân tích ổ trục

• Đặt fc dưới tần số lỗi ổ trục thấp nhất
• Điển hình: Ngắt tần số 500-1000 Hz
• Loại bỏ lưới bánh răng 1×, 2×, v.v.
• Các đường truyền mang tần số lỗi (thường là 50-500 Hz) và điều chế tần số cao của chúng

Để tích hợp

• Đặt fc ở tần suất quan tâm thấp nhất 2-5 lần
• Quá thấp: cho phép trôi
• Quá cao: làm suy yếu các thành phần tần số thấp hợp lệ
• Điển hình: 2-10 Hz cho tích hợp chung

Tác động đến phép đo

Hiệu ứng biên độ

• Tần số dưới ngưỡng giảm biên độ
• Tần số rất thấp về cơ bản đã bị loại bỏ
• Tần số cao hơn ngưỡng cắt không bị ảnh hưởng
• Vùng chuyển tiếp cho thấy sự giảm dần

Hiệu ứng pha

• Bộ lọc giới thiệu giai đoạn sự thay đổi
• Độ lệch pha phụ thuộc vào tần số
• Có thể ảnh hưởng đến hình dạng sóng miền thời gian
• Bộ lọc Bessel giảm thiểu độ méo pha

Hiệu ứng dạng sóng

• Loại bỏ các biến thể đường cơ sở tần số thấp
• Tập trung dạng sóng xung quanh số không
• Có thể thay đổi đặc tính dạng sóng biểu kiến
• Điều quan trọng là phải hiểu về bộ lọc khi diễn giải dạng sóng

Kết hợp với các bộ lọc khác

Thông cao + Thông thấp = Thông dải

• HPF chặn tần số thấp
• LPF chặn tần số cao
• Kết hợp chỉ đi qua dải giữa
• Tạo bộ lọc thông dải cho dải tần số cụ thể

High-Pass trong xử lý đa giai đoạn

• Khử răng cưa (thông thấp) trước khi số hóa
• Bộ lọc thông cao để loại bỏ DC
• Băng thông cho phân tích đường bao
• Lọc tuần tự cho quá trình xử lý tín hiệu phức tạp

Bộ lọc thông cao là công cụ xử lý tín hiệu thiết yếu trong phân tích rung động, cho phép cô lập thông tin chẩn đoán tần số cao bằng cách loại bỏ các thành phần tần số thấp chiếm ưu thế. Việc hiểu rõ các đặc điểm của bộ lọc thông cao—tần số cắt, bậc lọc, và ảnh hưởng của chúng lên biên độ và pha—là rất quan trọng để ứng dụng đúng trong phân tích ổ trục, tích hợp tín hiệu và bất kỳ phân tích nào yêu cầu đo lường chọn lọc tần số.

---

← Quay lại Mục lục chính