濾波器的作用

高通濾波器去除低頻振動，這些低頻振動是所有壓電加速度計(電阻和電容串聯)固有的，且是加速度計實現交流響應的必要條件。在信號采集后，高通濾波器可以發揮作用，其對于濾除由于溫度變化而經常發生的直流偏置和漂移很有用。

低通濾波器更重要的是防止軟件中無法過濾掉的混疊。混疊導致信號變得難以區分或看起來像一個完全不同的信號如下所示。重要的是要意識到需要一個模擬低通濾波器來防止混疊。一旦信號被混疊，它就無法在軟件中被數字方法過濾掉。低通濾波器還可以過濾掉不需要的高頻內容，這些頻率可能與監控對象機械無關的結構模式相關（ 編者：這告訴我們，應對部分加速度信號進行適宜的低通和采樣頻率上限限制，特別是電機振動加速度頻繁波動時 ）。較高頻率的振動分量通常比較低頻率的振動分量具有更少的能量。

濾波器的類型

現在的問題仍然是您應該使用哪種 類型的濾波器 ？理想的濾波器將均勻地通過低于指定限值的所有頻率，并消除所有高于該限值的頻率。該理想濾波器在相同的頻率上限下具有完美的線性相位響應。 但理想的過濾器并不存在 ;需要對濾波器的幅度和相位響應做出一些折衷。有四種主要不同類型的過濾器：

Butterworth巴特沃思

巴特沃茲濾波器以其最平坦的幅度響應和合理的線性相位響應而聞名。巴特沃茲濾波器是振動測試中最受歡迎的過濾器。

Chebyshev切比雪夫

切比雪夫在幅度響應中具有更快的滾降，這是通過在滾降前引入紋波來實現的。它們具有相對非線性的相位響應。

Elliptic橢圓

橢圓濾波器在幅度響應中具有最陡峭的滾降，但它在帶通和帶阻中都有紋波。此外，其相位響應是高度非線性的。這僅用于不考慮相移或振鈴的應用;通用測試工程師通常應避免使用，因為它容易使復雜的時間信號失真。

濾波器的比較

比較了不同濾波器的性能，截止頻率1000hz和5階濾波器。

下面的圖仔細觀察了濾波器在通帶(0到1,000 Hz)中的性能。切比雪夫和橢圓濾波器提供了更尖銳的振幅滾降，但代價是在帶通上的大的非線性波動。巴特沃斯濾波器在兩方面表現都不錯。

請注意

注意所有濾波器類型是在截止頻率之前開始衰減信號的。這是因為濾波器的截止頻率指定衰減達到-3dB，接近-30%!

真實數據示例

為了說明不同的過濾器如何以不同的方式影響真實數據。

該數據來自一項測試。

讓我們看一下未應用任何數字濾波器的原始數據和隨附的PSD。

現在讓我們在 100 Hz 下應用一個 8 階巴特沃茲濾波器，看看 PSD。

這是一個橢圓濾波器，人們可以注意到更尖銳的截止，但隨后伴隨著紋波。