مرشح تمرير منخفض

أنواع مرشحات التمرير المنخفض

يتم تصنيف مُحولات مرشح التمرير المنخفض بناءً على عوامل مختلفة. فيما يلي بعضها:

• حسب صناعة التطبيق

  تُستخدم مُحولات مرشح التمرير المنخفض في مختلف الصناعات لتطبيقات متنوعة. يستخدمها مهندسو الكهرباء لتحسين الإشارات في أنظمة الصوت. يستخدمها عشاق الصوت. كما يستخدمها منتجو المسارح المنزلية. تستخدمها شركات تصنيع الأجهزة المحمولة لضمان وضوح المكالمات وإعادة إنتاج الصوت على الهواتف المحمولة. تقوم هذه الشركات بتكامل المرشحات داخل مكونات الهاتف المحمول. في صناعة السيارات، تُستخدم مرشحات التمرير المنخفض لتحسين جودة الصوت وتقليل الضوضاء غير المرغوب فيها في أنظمة الصوت بالسيارات. تُنتج شركات تصنيع المرشحات مرشحات تمرير منخفضة للصناعات الأخرى، بما في ذلك الاتصالات اللاسلكية والمعدات الطبية وتطبيقات القياس عن بعد.

• حسب المكونات

  تعتمد مكونات مُحول مرشح التمرير المنخفض على تصميمه وتطبيقه. تشمل المكونات الشائعة المقاومات والحثوث والمكثفات ومكبرات العمليات ومُحولات الطاقة. في المرشحات السلبية من الدرجة الأولى، المقاومات والمكثفات هي المكونات الرئيسية. يتم تصنيع المرشحات المنخفضة ذات ترددات القطع الأكثر تحديدًا باستخدام الحثوث. تستخدم المرشحات المنخفضة النشطة مكبرات العمليات كمكوناتها الرئيسية. تعمل مكبرات العمليات على زيادة قوة الإشارة مع تصفية الضوضاء غير المرغوب فيها. تستخدم بعض المُحولات محولات الطاقة لاقتران الإشارات. كما أنها تُزيل الضوضاء غير المرغوب فيها داخل خط النقل. في تطبيقات الصوت، غالبًا ما يُستخدم مُحول مرشح التمرير المنخفض ذو القبة لإعادة إنتاج الصوت. من الجدير بالذكر أن المرشحات السلبية من الدرجة الأولى أقل فعالية من المرشحات التي تستخدم الحثوث أو الدوائر الأكثر تعقيدًا.

• حسب التصميم

  يمكن تصنيف مرشحات التمرير المنخفض إلى تصاميم رقمية وتناظرية. تعتبر مرشحات التمرير المنخفض السلبية تصاميم تناظرية لأنها تُصنع باستخدام مكونات مادية مثل المكثفات والمقاومات. تُصنع مرشحات التمرير المنخفض الرقمية باستخدام الخوارزميات والرموز.

• حسب الترتيب

  يتم تصنيف مرشحات التمرير المنخفض أيضًا إلى مرشحات من الدرجة الأولى ومرشحات من الدرجة الأعلى. تتميز مرشحات التمرير المنخفض الأعلى بانحدار حاد وخصائص قطع أكثر دقة من مرشحات الدرجة الأولى. يمكن أيضًا العثور عليها في مُحولات مرشح التمرير العالي.

المواصفات والصيانة

• المواد: تستخدم الشركات الرائدة في السوق فقط أكثر المواد متانة في كل مرحلة من مراحل البناء. الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني والحديد الزهر هي مكونات أساسية، وكذلك حلقات الختم المطاطية والبوليميرية عالية الجودة.
• معدل التدفق: هذا هو حجم الهواء أو السائل الذي يمكن تمريره عبر المرشح عند انخفاض ضغط معين. ستوفر المنتجات معدلات تدفق مختلفة اعتمادًا على متطلبات التطبيق. على سبيل المثال، قد تحتاج المرشحات المخصصة للتهوية الصناعية إلى التعامل مع معدلات تدفق أعلى مقارنةً بتلك المستخدمة في أنظمة الهواء السكنية.
• إحكام الغلق: يشير هذا إلى درجة تسرب الهواء حول ختم المرشح. تم تصميم مرشحات التمرير المنخفض لتقليل التسرب، مما يسمح للعمل بنظام بأكبر قدر من الكفاءة. سيقوم المستخدمون بفحص المرشحات قبل التثبيت. ابحث عن أي تشويه في سطح الختم. تأكد من أن مشابك المرشح تُطبق ضغطًا متساويًا. إذا لم يكن هذا هو الحال، فقد يتشوه سطح الختم.
• نسبة بيتا للمرشح: هذا مقياس لكفاءة المرشح في إزالة الجسيمات ذات الأحجام المحددة. على سبيل المثال، إذا كان لمرشح تمرير منخفض نسبة بيتا 200، فهذا يعني أنه مقابل كل 200 جسيم ذات حجم معين تدخل المرشح، تمر واحدة.
• أبعاد الوجه: هذه هي الأبعاد الكلية لوسيط الترشيح. يجب أن تتناسب أبعاد مرشح التمرير المنخفض مع حجم غلاف المرشح. سيؤدي المرشح غير المناسب إلى السماح بمرور الجسيمات عبر الختم، مما يقلل من فعالية النظام.
• نطاق درجة حرارة التشغيل: قد تعمل أنظمة مرشح التمرير المنخفض في ظروف تتراوح بين -50 درجة مئوية و +200 درجة مئوية. يتطلب العمل في هذه الظروف القاسية أن يكون الغلاف وعناصر المرشح ومواد الختم قادرة على تحمل الضغط الميكانيكي والحرارة على المدى الطويل.

تُعد صيانة مرشحات التمرير المنخفض أمرًا ضروريًا لتحقيق الأداء الأمثل للمعدات وتحسين عمرها التشغيلي. يُعد الالتزام بتعليمات الشركة المُصنّعة أمرًا بالغ الأهمية. ستُحدد عمليات الفحص المنتظمة العلامات المبكرة للتلف، مثل التشوه أو التمزق أو الثقوب. سيحدد أداء النظام تردد استبدال المرشح. إذا كان هناك انخفاض في أداء النظام، فمن المحتمل أن يكون المرشح قد وصل إلى عمره التشغيلي ويحتاج إلى الاستبدال.

قبل الاستبدال، قم بإجراء فحص شامل وتنظيف للمنطقة التي يوجد فيها المرشح، مع الحرص على عدم إزاحة الحطام إلى الغلاف الذي التقطه المرشح. إذا كان النظام يعمل بأقصى طاقته، فاطلب تحليلًا خبيرًا للنظام لتحديد سبب انخفاض الأداء وما إذا كانت المنطقة تتطلب مزيدًا من الترشيح.

يجب استبدال مرشحات التمرير المنخفض باستخدام نفس النوع مثل الأصلي. إذا كانت هناك أي انحرافات عن هذه الممارسة، فاستشر الخبير قبل المتابعة. يجب فحص الأختام بعناية للتأكد من أنها لم تتدهور وأن الأسطح المستوية تتلامس مع غلاف المرشح.

سيناريوهات الاستخدام لمرشح التمرير المنخفض

تُعد مرشحات التمرير المنخفض ذات أهمية في العديد من مجالات التطبيق، والتي غالبًا ما تشمل استخدام الأجهزة الكهربائية وأنظمة الصوت، وحتى الصوت والفيديو.

• في معالجة الصوت وتخليقه، تُستخدم مرشحات التمرير المنخفض لإزالة وتصفية الضوضاء غير المرغوب فيها ذات الترددات العالية. يتم ذلك عادةً لضمان أن يكون صوت آلة موسيقية معينة أو صوت أكثر طبيعية ودافئة.
• تُستخدم مرشحات التمرير المنخفض في تطبيقات تنعيم البيانات. باختصار، يمكن استخدام مرشح التمرير المنخفض لتحليل مجموعة البيانات من خلال إزالة الضوضاء الزائدة والقيم المتطرفة لكشف الاتجاهات الأساسية. هذا خاصةً شائع في البيانات الاقتصادية والمالية
• هل تعمل في مجال علمي تستخدم فيه مطياف؟ إذاً، يجب أن تكون قادرًا على معرفة أن مرشح التمرير المنخفض يُستخدم لتوضيح أو تبسيط بنى العينات الجزيئية أو الذرية. هذا خاصةً شائع عند تفسير خطوط الطيف المعقدة
• في صناعة الاتصالات، تُستخدم مرشحات التمرير المنخفض بشكل نموذجي في تصميم وتطوير مشفرات الصوت، معادل الصوت، شبكات تقسيم التردد، والمعالجة الرقمية. وهذا يعني أن الهدف هو إزالة إشارة الضوضاء عالية التردد التي ليست مطلوبة وبالتالي جعل ما هو مرغوب فيه يمر بوضوح.
• عند العمل مع الصور، على سبيل المثال، عندما يهدف المرء إلى جعل الصور أكثر وضوحًا من خلال التخلص من الضوضاء والمواد الغريبة، سيُفاجأ المرء بمدى عدم ظهور أي شيء عالي في الصور.
• قد تستخدم أنظمة الصوت عالية الدقة وأنظمة الصوت الستيريو متعددة القنوات مرشح التمرير المنخفض في شبكات تقسيم التردد. الهدف هو توجيه أو فصل الصوت ذو الترددات المنخفضة مثل صوت الجهير إلى السماعات المناسبة. بعبارات أبسط، فإنه يعزل ويفصل أصوات الجهير ويوجهها إلى السماعات الصحيحة.

كيفية اختيار مرشحات التمرير المنخفض

يتم اختيار مرشحات التمرير المنخفض بناءً على التطبيق المقصود للفلتر. ستتطلب الأجهزة والحالات المختلفة أنواعًا مميزة من مرشحات التمرير المنخفض. تتمثل الخطوة الأولى في تحديد نوع المرشح الذي ستحتاجه من خلال مراعاة التطبيق الذي سيتم استخدام المرشح فيه.

من الضروري معرفة مدى أهمية ضوضاء الإشارة للتطبيق المعني. على سبيل المثال، يجب على التطبيقات التي لا تحتاج إلى مواجهة ضوضاء الإشارة، مثل تطبيقات الصوت، تطبيق مرشح تمرير منخفض رقمي. قد تحتاج تطبيقات أخرى إلى مرشحات تمرير منخفضة تناظرية بدلاً من ذلك. أيضًا، اعتمادًا على ما إذا كنت تتعامل مع تردد عالي أو منخفض، يمكنك بسهولة معرفة نوع مرشح التمرير المنخفض الذي ستستخدمه. ستحتاج إلى مرشح تمرير منخفض من الدرجة الثانية للترددات الأعلى ومرشح تمرير منخفض من الدرجة الأولى للترددات المنخفضة.

قد تعمل مرشحات التمرير المنخفض بشكل أفضل مع بعض الأجهزة أكثر من غيرها. على سبيل المثال، سيكون مرشح تمرير منخفض Butterworth أفضل من مرشح تمرير منخفض Bessel في التطبيقات التي تتطلب استجابة تردد مسطحة. تُعد مرشحات تمرير منخفضة Bessel أفضل للتطبيقات التي تعاني من مشكلات في الطور. إن فهم نوع المشكلة التي تحتاج إلى حلها سيجعل من الأسهل استخدام مرشح تمرير منخفض مناسب.

يجب على المستخدمين دائمًا مراعاة تردد القطع للفلتر عند اختيار النوع المناسب لاحتياجاتهم. تتمتع بعض المرشحات بنطاق تردد القطع الخاص بها قريبًا جدًا من الأصوات المسموعة، وهو أمر رائع في تطبيقات الصوت، بينما تتمتع مرشحات أخرى بترددات القطع الخاصة بها أقل بكثير من نطاق الاستخدام النموذجي. تشمل الاستخدامات والتطبيقات المختلفة الأخرى لمرشحات التمرير المنخفض التنظيف بالموجات فوق الصوتية والتداخل الكهرومغناطيسي ومزودات الطاقة ذات الوضع المتبدل ومعالجة الإشارة، من بين العديد من الاستخدامات الأخرى.

أسئلة وأجوبة حول مرشح التمرير المنخفض

س: كيف يختلف مرشح التمرير المنخفض عن مرشح التمرير المنخفض؟

ج: العنصر الأول هو مجرد تردد قطع منخفض، بينما الأخير هو مرشح ذو تمرير منخفض. الفرق هو في تمرير ووقف الإشارات. في حالة المرشحات، فإن الأمر يتعلق بخصائص الصوت أو خصائص الصوت أو البيانات الأخرى التي قد تُعتبر.

س: ما هي اعتبارات النظام عند استخدام مرشحات التمرير المنخفض في الصوت؟

ج: ترتيب المرشح مهم لأن كلما زاد، زاد انحدار حدة الانتقال. قد تحتوي أنظمة التغذية الراجعة الوظيفية أيضًا على مرشحات تغذية راجعة مفتوحة تؤثر على السلوك النموذجي للحلقة المفتوحة والمغلقة. في حالة الأنظمة الرقمية، قد يتم تضمين المرشحات في معدل أخذ العينات. في هذه المرحلة، من المهم أيضًا التمييز بين مرشح التمرير المنخفض الرقمي والمرشح التناظري. يمكن عادةً العثور على معدل أخذ العينات والمرشح في محول تناظري إلى رقمي.

س: ما هو استخدام مرشح التمرير المنخفض في الصوت؟

ج: يسمح مرشح التمرير المنخفض في الصوت بمرور الإشارات ذات التردد الأقل من تردد القطع ويُضعف الترددات الأعلى، بما في ذلك الضوضاء المزعجة مثل الهسهسة. على سبيل المثال، يُزيل مرشح التمرير المنخفض النموذجي المستخدم في محطة عمل صوت رقمية التردد العالي من الصوت ويخلق صوتًا أكثر دفئًا وغنيًا بالجهير. في بعض الحالات، قد يساعد أيضًا في جعل الصوت أكثر اكتمالاً.

س: ما هي مزايا مرشحات التمرير المنخفض؟

ج: تتمثل أكبر ميزة لمرشحات التمرير المنخفض في أنها تُجعل الأصوات أكثر متعة للاستماع من خلال إزالة الضوضاء العالية النبرة غير المتجانسة التي يمكن أن تُسبب الإرهاق. علاوة على ذلك، يُمكنها أيضًا تمكين المستخدم من عزل مسارات صوتية معينة، مثل المسارات السائدة بالجهير، والتركيز عليها. يمكن أن يساعد مرشح التمرير المنخفض أيضًا في توفير الوقت والجهد من خلال تقليل عدد المسارات التي يحتاجها المستخدم إلى فرزها قبل تحديد المسارات المهمة.