s
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• 3 量化
量化是将模拟信号采样后得到的离散信号变为数 字信号，以便计算机能接受，因此必须对离散信 号进行数字化，即编码，这项工作由A/D转化器 来完成。目前有8、12、14、16bit芯片，量程范 围由，±5，±10V等。 例如：12bit A/D转化器，量程为±10V 动态范围：20log212 =20 ×12×0.303=72dB 分辨率：满量程/211=满量程/2048 =±5mV，其 中1位是正负标志。
信号调理器或放大器
激振系统
动态信号分析仪
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模拟输入：未经数字化处理的连续电信号 模拟抗混滤波：防止频率混叠 采样保持：多通道的同步相当重要 采样、数模转化：利用计算机进行数据处理需要到频域的转换 显示、处理、控制等
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3.5 平均技术
• 平均技术是用以降低信号中混入的随机噪声分量含量的一 种方法。 • 主要种类有：
– – – – 时域平均 频率平均 指数平均 峰值平均等
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3.6 分析仪
• 与计算机接口不同，分析仪可分为： – GPIB，仪器接口（仪器类） – ISA，计算机总线接口（卡类） – PCI，计算机总线接口（卡类） – PCMCIA，便携式电脑接口（卡类） – VXI，仪器总线接口（卡类） – PXI，仪器总线接口，NI公司（卡类） – USB，通用串行总线，可以连接127个设备 – Ethernet，网卡接口
3.3 泄漏与窗函数
数字信号分析对有限长度T的离散时间序列进行离 散傅立叶变换（DFT）运算，这意味着首先要对 时域信号进行截断。这种截段将导致频谱分析出 现误差，其效果是使得本来集中于某一频率的功 率（或能量），部分被分散到该频率邻近的频 域，这种现象称为“泄漏”效应。
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现代工业测试
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LDS公司
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典型双通道信号分析仪组成
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•窗的特性
类型 矩形窗 Hanning窗 Hamming窗 Guss窗 平顶窗 K 1 2 2.52 4 4.63
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最高旁瓣量 级/dB -13 -32 -43 -55 -94
固有增益 1.00 0.50 0.54 0.43 0.22
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1 ∞ X s (ω ) = ∑ X (ω − nωs ) T n = −∞
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•采样定理： 设 x(t )是一个频限信号，其最高频率分量为 ωm （或）f m ，当采样频率 ωs > 2ωm 时，采样后的离散信 号的频谱 X (ω ) 就不会发生混叠，则 x(t ) 可完全由采 样值确定。
– 输出通道
• 通道数，输出电压范围，DAC位数，动 态范围，分辨率等
– 软件功能
• 设置功能，传感器的参数设置等 • 分析功能，振动、噪声、模态测、故障 分析等 • 处理功能，数据记录，图表报告功能
– 硬件功能
• 计算机要求 • 接口情况，如USB， Ethernet等
– 其他
• 外观 • 工作环境要求等
因为，采样信号序列是一个周期函数，其傅里叶变换为
G (ω ) = 2π
n = −∞
∑ T δ (ω − nω )
s
∞
1
所以：
1 ∞ X s (ω ) = ∑ X (ω − nωs ) T n = −∞
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• 窗函数类型：
∫
T
0
w(t )dt = T
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第3章 信号数字化与动态信号分析仪
3.1 基本知识 • 1 动态信号分析基本组成
被测对象 测量系统 分析系统
激振系统
反馈系统
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被测对象
传感器
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•混叠现象：
假定： F[ x(t )] = X (ω ), F [ g (t )] = G (ω ) 根据频域卷积定理，有
X s (ω ) = 1 X (ω ) ∗ G (ω ) 2π
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• 解决泄漏问题的唯一办法是确保信号的周期性，或者在观 察窗内能够完整地观测。但一般来说这种要求很难实现 的。所以采取加窗减少泄漏。
j 2 nπ
K N
样本记录的信号的时间周期：T 采样点数为：N 则：采样时间间隔为△t，即T＝N △t 采样频率：fs＝1/ △t，谱线的频率间隔 △f=1/T
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3.2 离散傅立叶变换
X ( f ) = ∫ x(t )e − j 2πft dt
−∞ ∞
X (nΔf ) =
K =0
∑ x( K ⋅ Δt )e
N −1 K =0
N −1
− j 2 nπ
K N
x(t ) = ∫ X ( f )e
−∞
∞
j 2πft
df
1 x( KΔt ) = N
∑ X (n ⋅ Δf )e
ISA、PCI
VXI
PXI
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+
USB
PCMICA
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• 2 采样定理
采样就是将连续模拟信号变化成离散数字信号的 过程。 离散后的信号能唯一地确定原连续信号，并要求 离散信号通过D/A（数/模)转换后能恢复成原连 续信号。
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3.4 滤波
滤波类型与滤波选择原则
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32CH 2-4CH
Dataphysics公司
26
40-1024CH
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