...
BA 7682-11, 3
火车时刻表
1112 1
10
2
9
3
8
4
76 5
频率 (频度?)
每小时3次 开始于每小时的第10分
为什么进行频谱分析？
自然界
BC
A
声学振动的 数字化描述
幅值
幅值
AB
CDE
时间
频率
E
振动
D
时域中，各种影响混叠在一起。 而频域中，通常却明显分离
声音
BA 7682-11, 4
5K 10K 20K 频率
BA 7682-11, 18
选择带宽
滤波器带宽
振级
频率
振级
频率
BA 7682-11, 19
频谱
频率 频率
频率分析中最重要的定律
BA 7682-11, 20
B×T≥1
B = 带宽 T = 测量时间
内容
z 时域与频域 z 信号类型 z 滤波器类型 z 对数/线性频率坐标轴 z RMS检波器/平均时间 z 幅值刻度 z 数字信号分析 z 结论
测量功率 (PWR ), 单位U2 ，或RMS幅值(RMS ), 单位 U
BA 7682-11, 27
随机信号的幅值单位
幅值 U
PSD U2/Hz
时间
检波器/ 平均器
RMS
RMS
RMS
显示/ 输出
RMS
BA 7682-11, 12
滤波器响应时间
传感器
前置放大器
滤波器
检波器/ 平均器
RMS
显示/ 输出
幅值 A
BA 7682-11, 13
幅值
A ΔA ≈ 8%
时间
时间
TR≈ 1/B
B × TR ≈ 1
带通滤波器和带宽
B 0
理想滤波器
0 - 3 dB
简单RC（电阻-电容）检波器/平均器
vin vin
vout
C
R
时间
vout
0
-8.7 dB
ΔV = 波纹
时间 时间常数 τ = RC
BA 7682-11, 23
RMS检波器
Squaring [ ]2
∫ RMS = 1 T a2(t)dt T0
Averaging
1 T
dt
Root
Out
In
vout = vin2
f1 f0
f2 频率 纹波
实际滤波器 和3 dB带宽定义
BA 7682-11, 14
f1 f0 f2 频率
带宽, B = f2 – f1 中心频率 = f0
面积 = 面积
实际滤波器 和噪声带宽定义
f1 f0 f2 频率
滤波器类型
恒带宽 B = x Hz
恒百分比带宽 – 相对带宽 –
y f0 B = y % f0 =100 Hz
BA 7682-11, 9
滤波器类型
传感器
前置放大器
滤波器
检波器/ 平均器
RMS
显示/ 输出
频率
BA 7682-11, 10
低通 高通 带通 带阻
频率 频率 频率 频率
步进串行分析
传感器
前置放大器
滤波器
检波器/ 平均器
RMS
显示/ 输出
BA 7682-11, 11
并行分析
传感器
前置放大器
滤波器
线性 0 20 40 60 80 频率
B = 31,6 Hz B = 10 Hz B = 3,16 Hz
BA 7682-11, 15
对数 50 70 100 150 200 频率
B = 1 倍频程 (70%)
B = 1/3倍频程(23%) B = 1/24倍频程(3%)
内容
z 时域与频域 z 信号类型 z 滤波器类型 z 对数/线性频率坐标轴 z RMS检波器/平均时间 z 幅值刻度 z 数字信号分析 z 结论
BA 7682-11, 17
2
125
对数频率坐标
8k Hz
线性与对数频率坐标
120 Hz
幅值
50 Hz
恒带宽滤波器
线性 0 200 400 600 800 1K 1,2K 1,4K 1,6K 1,8K 2K Hz 频率
幅值
恒百分比带宽滤波器 (CPB)
对数
20
50 100 200 500 1K 2K
时间 时间 时间 时间
频率
时域上无限长 频域上带宽有限
频率
频率 频率
时域上有限长 频域上带宽无限
信号类型
稳态信号
非稳态信号
确定性
时间
时间
随机Байду номын сангаас
连续
时间
瞬态
时间
时间
时间
频率
BA 7682-11, 8
频率
频率
频率
内容
z 时域与频域 z 信号类型 z 滤波器类型 z 对数/线性频率坐标轴 z RMS检波器/平均时间 z 幅值刻度 z 数字信号分析 z 结论
Ripple ≤
1 4
dB
Time
Ripple ≤ ε
Time
内容
z 时域与频域 z 信号类型 z 滤波器类型 z 对数/线性频率坐标轴 z RMS检波器/平均时间 z 幅值刻度 z 数字信号分析 z 结论
BA 7682-11, 26
确定性信号的幅值单位
幅值 U
时间
功率 U2
频率
对于确定性信号:
BA 7682-11, 16
频率坐标的选择
恒带宽滤波器
恒带宽滤波器
0 1k 2k 3k 4k 5k 6k 7k 8k 9k 10k 线性频率坐标
0 1k 2k 3k 4k 5k 6k 7k 8k 9k 10k Hz 线性频率坐标
1 2 5 10 20 50 200 500 2k 5k10k 对数频率坐标
测量链
传感器
前置放大器
滤波器
检波器/ 平均器
RMS
显示/ 输出
BA 7682-11, 5
内容
z 时域与频域 z 信号类型 z 滤波器类型 z 对数/线性频率坐标轴 z RMS检波器/平均时间 z 幅值刻度 z 数字信号分析 z 结论
BA 7682-11, 6
信号类型
正弦 方波 瞬态 理想脉冲
BA 7682-11, 7
BA 7682-11, 24
2
TA
线性平均
1 TA
指数平均
TA τ
0 Time
TA = 2 × τ = 2 × RC
平均时间的选择
Time Time Time
BA 7682-11, 25
RMS
fm
TA =
6 fm
RMS
Δfm
TA
=
3 Δfm
RMS
TA
=
1 4Bε2
Ripple ≤
1 4
dB
Time
BA 7682-11, 21
信号级值的描述
幅值, a
Peak- Peak Peak
RMS Average
时间, t
有效值
∫ RMS = 1 T a2 (t)dt T0
平均值
∫ Average = 1
T
a(t) dt
T0
振幅因子
Peak Crest Factor :
RMS
BA 7682-11, 22
幅值
时间
幅值
频率
BA 7682-11, 1
内容
z 时域与频域 z 信号类型 z 滤波器类型 z 对数/线性频率坐标轴 z RMS检波器/平均时间 z 幅值刻度 z 数字信号分析 z 结论
BA 7682-11, 2
频谱分析概念
时间 (何时?)
... 06:10 06:30 06:50 07:10 07:30 07:50 08:10