Bộ lọc thông thấp là gì? Khử răng cưa và làm mịn • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác Bộ lọc thông thấp là gì? Khử răng cưa và làm mịn • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác

Bộ lọc thông thấp là gì? Khử răng cưa và làm mịn

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về bộ lọc thông thấp

Định nghĩa: Bộ lọc thông thấp là gì?

Bộ lọc thông thấp (LPF) là một phần tử xử lý tín hiệu chọn lọc tần số cho phép rung động các thành phần dưới tần số cắt được chỉ định để đi qua trong khi làm suy yếu (giảm hoặc chặn) các thành phần trên tần số cắt. Trong vibration analysis, Bộ lọc thông thấp có chức năng quan trọng bao gồm khử răng cưa (ngăn chặn tần số sai trong hệ thống kỹ thuật số), giảm nhiễu và cách ly các thành phần rung tần số thấp để phân tích tập trung.

Bộ lọc thông thấp có lẽ là bộ lọc được sử dụng phổ biến nhất trong thiết bị đo độ rung, có mặt trong mọi hệ thống số hóa dưới dạng bộ lọc khử răng cưa và có sẵn như các công cụ phân tích để làm mịn dữ liệu, loại bỏ nhiễu tần số cao và tập trung vào các hiện tượng tần số thấp.

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 70,7%)
  • Dưới fc (Dải thông): Tần số đi qua với sự suy giảm tối thiểu
  • Phía trên fc (Dải chặn): Tần số giảm dần
  • Dải chuyển tiếp: Vùng xung quanh fc nơi sự suy giảm tăng lên

Thứ tự lọc và Roll-Off

  • Đơn hàng thứ nhất: 6 dB/quãng tám (20 dB/thập kỷ) – giảm dần
  • Đơn hàng thứ 2: 12 dB/quãng tám (40 dB/thập kỷ) – vừa phải
  • Lệnh thứ 4: 24 dB/quãng tám (80 dB/thập kỷ) – dốc
  • Lệnh thứ 8: 48 dB/quãng tám (160 dB/thập kỷ) – rất dốc
  • Bậc cao hơn: Chuyển đổi sắc nét hơn, loại bỏ dải dừng tốt hơn

Các loại phản hồi của bộ lọc

  • Butterworth: Dải thông phẳng tối đa, không gợn sóng
  • Chebyshev: Cắt nét hơn, cho phép gợn sóng dải thông
  • Bessel: Pha tuyến tính (độ méo dạng sóng tối thiểu)
  • Hình elip: Chuyển đổi sắc nét nhất, gợn sóng ở cả hai dải

Ứng dụng chính

1. Khử răng cưa (Quan trọng nhất)

Ngăn chặn tần số sai trong hệ thống kỹ thuật số:

  • Mục đích: Tần số khối trên tần số Nyquist (một nửa tốc độ lấy mẫu)
  • Yêu cầu: Trước khi chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số
  • Điểm cắt điển hình: 0,4-0,8 × (Tốc độ lấy mẫu / 2)
  • Độ dốc: Thông thường bậc 8 trở lên để loại bỏ răng cưa tốt
  • Phê bình: Khử răng cưa không đủ tạo ra các đỉnh phổ sai

2. Giảm tiếng ồn

  • Loại bỏ nhiễu điện tần số cao
  • Lọc nhiễu cáp cảm biến
  • Dữ liệu mượt mà cho xu hướng
  • Cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cho các thành phần tần số thấp

3. Giới hạn dải tần số

  • Phân tích tập trung vào dải tần số quan tâm
  • Ví dụ: Phân tích 0-100 Hz cho máy móc tốc độ thấp
  • Xóa nội dung tần suất cao không liên quan
  • Giảm yêu cầu xử lý và lưu trữ dữ liệu

4. Chuẩn bị tích hợp

  • Trước khi tích hợp gia tốc với vận tốc
  • Loại bỏ tần số rất cao (tiếng ồn có thể bị khuếch đại)
  • Ngưỡng cắt điển hình: 1000-5000 Hz tùy thuộc vào ứng dụng
  • Ngăn chặn sự khuếch đại tiếng ồn trong quá trình tích hợp

Chọn tần số cắt

Ứng dụng khử răng cưa

  • Luật lệ: fc = 0,4 × Tốc độ mẫu (bảo thủ) đến 0,8 × Tốc độ mẫu (tích cực)
  • Ví dụ: Tốc độ lấy mẫu 10 kHz → fc = 4000 Hz
  • Tiêu chí: Suy giảm dải chặn > 60 dB ở tần số Nyquist

Ứng dụng phân tích

  • Đặt fc ngay phía trên tần suất quan tâm cao nhất
  • Đối với phân tích tần số thấp (0-200 Hz): fc = 200-300 Hz
  • Chỉ dành cho mất cân bằng (1×): fc = 5-10× tốc độ chạy
  • Chừa lại lề cho dải chuyển tiếp bộ lọc

Noise Reduction

  • Xác định dải tần số nhiễu từ quang phổ
  • Đặt fc để cho tần số tín hiệu đi qua, loại bỏ tần số nhiễu
  • Sự cân bằng giữa loại bỏ nhiễu và bảo toàn tín hiệu

Tác động đến phép đo

Miền biên độ

  • Băng thông: Thay đổi biên độ tối thiểu ((Thông thường < 0,5 dB)
  • Dải dừng: Suy giảm mạnh (40-80 dB hoặc hơn)
  • Mức độ tổng thể: Giảm rung động tổng thể nếu có tần số cao

Miền thời gian

  • Dạng sóng được làm mịn (loại bỏ các biến thể tần số cao)
  • Các cạnh sắc nhọn hoặc gai được bo tròn
  • Phản ứng tạm thời (tiếng chuông lọc) có thể ảnh hưởng đến hình dạng sóng
  • Sự biến dạng pha có thể ảnh hưởng đến việc giải thích dạng sóng

Miền tần số

  • Phổ cho thấy biên độ giảm trên ngưỡng cắt
  • Các đỉnh tần số cao giảm hoặc bị loại bỏ
  • Mức ồn giảm nếu tiếng ồn có tần số cao

Các vấn đề phổ biến và giải pháp

Khử răng cưa không đủ

  • Triệu chứng: Các đỉnh tần số thấp giả trong quang phổ
  • Gây ra: Tần số cao gấp lại dưới Nyquist
  • Giải pháp: Sử dụng bộ lọc dốc hơn, tăng tốc độ lấy mẫu, xác minh chức năng của bộ lọc

Ngưỡng quá thấp

  • Triệu chứng: Tín hiệu tần số cao hợp lệ bị suy giảm
  • Ví dụ: Tần số vòng bi giảm do LPF quá mạnh
  • Giải pháp: Tăng tần số cắt, sử dụng độ dốc bộ lọc nhẹ nhàng hơn

Lọc hiện vật

  • Chuông reo: Dao động trong miền thời gian từ điểm cắt lọc sắc nét
  • Độ méo pha: Hình dạng sóng thay đổi do dịch pha
  • Giải pháp: Sử dụng bộ lọc Bessel cho các ứng dụng dạng sóng quan trọng

Bộ lọc bổ sung

Thông thấp so với thông cao

  • Thông thấp: Cho tần số thấp đi qua, chặn tần số cao
  • High-Pass: Cho tần số cao đi qua, chặn tần số thấp
  • Bổ sung: Được sử dụng cùng nhau để lọc thông dải

Bộ lọc thông dải

  • Kết hợp: HPF + LPF
  • Chỉ cho phép các tần số trong băng tần được chỉ định
  • Từ chối cả dải tần dưới và trên
  • Cần thiết cho phân tích phong bì

Bộ lọc thông thấp là thành phần cơ bản trong các hệ thống đo độ rung, đảm nhiệm các chức năng thiết yếu từ chống răng cưa đến giảm nhiễu và lựa chọn dải tần số. Việc hiểu rõ hoạt động của bộ lọc thông thấp, lựa chọn tần số cắt phù hợp và ảnh hưởng của nó lên tín hiệu đo được là rất quan trọng để phân tích độ rung chính xác và tránh các hiện tượng nhiễu trong hệ thống thu thập dữ liệu số.

← Quay lại Mục lục chính

Categories: Thuật ngữChẩn đoán rung động
WhatsApp