《振动测试试验》实验报告
实验名称 ：动态信号采集
姓名：
学号：
同组实验者：
指导老师：王彤
实验日期：2012.12.06
南京航空航天大学
机械结构力学及控制国家重点实验室
二零一二年
1、实验目的
1.学习动态信号采集的基本理论
2.了解动态信号采集的基本过程
3.掌握动态信号采集的关键参数
二：实验过程、数据及分析
1.频率分辨率对分析信号频率精度的影响
（1）实验过程
：
①设置信号源输出信号为固定正弦，频率为101Hz，输出电压为1V，打开信号
发生器。
②设置分析起始频率为0Hz，分析频率段为200Hz，谱线数为400线。
③设置曲线为通道1的线性谱。
④暂停，查看当前谱的峰值并读数。
⑤改变分析频率范围为0~1000Hz，再次查看前谱的峰值并读数。
（2）实验数据：
频率段峰值频率（峰值处）
0~200Hz0.691036101Hz
0~1000Hz0.556205100Hz
（3）实验分析：
结合实验结果，说明频率分辨率对分析信号频率精度的影响。
该实验数据说明频率分辨率越高，分析信号的精度就会越高。频率段为
0~200Hz时，分辨率为0.5Hz。频率段为0~1000Hz时，分辨率为2.5Hz。
2.抗混滤波器的作用
（1）实验过程
：
①设置分析起始频率为0Hz，分析频率段为100Hz。
②设置信号源输出信号为固定正弦，频率为160Hz，输出电压为1V，打开信号
发生器，将信号发生器输出端直接接入分析仪的1CH。
③暂停，查看当前谱的峰值并读数。
④将信号发生器输出端通过抗混滤波器接入分析仪的1CH，观察分析仪显示的
线性谱有什么变化，并再次查看前谱的峰值并读数。
（2）实验数据：
是否接入抗混叠滤波器峰值频率（峰值处）
否
0.01171050Hz
是
0.001680100Hz
（3）实验分析：
①没接入抗混滤波器时，峰值处的频率为50Hz，因为采样频率小于信号的两倍，
发生重叠，而重叠的中心即为采样频率的一半。在该实验中，分析频率为
0~100Hz，所以峰值在50Hz处。
②接入抗混滤波器后，大于采样频率两倍的信号被滤去，信号源输出的信号被
滤去，所以基本上没有信号。
3.功率泄露现象与加窗
（1）实验过程
：
①设置分析起始频率为0Hz，分析频率段为104Hz。
②设置信号源输出信号为固定正弦，频率为52Hz，输出电压为1V，打开信号
发生器。
③暂停，查看当前谱的峰值并读数。
④设置信号源输出信号为固定正弦，频率为52Hz，输出电压为1V，打开信号
发生器。
⑤观察分析仪显示的线性谱有什么变化，并再次查看前谱的峰值并读数。
⑥添加汉宁窗，观察分析仪显示的线性谱有什么变化，并再次查看前谱的峰值
并读数。
（2）实验数据：
信号频率峰值频率（峰值处）
52Hz0.65211259.9531Hz
未加窗
0.49236650.1347Hz50Hz
加窗
0.62196050.1347Hz
（3）实验分析：
①是它的倍数，倍数为512倍。采样时间，而正弦信号频率为
sfNTml104400
，所以T为t的200倍。
st521
②它与前者的区别是它的峰值频率增大，峰值减小，这主要是因为频率分辨率
的问题，前者的读出的峰值频率刚好与实际的峰值频率吻合，而后者由于频率
分辨率的问题不在实际中的峰值频率中，故会减小。
③加窗之后，峰值变大，更接近实际。数据采集不刻意加窗即为相当于加了矩
形窗。而汉宁窗与矩形窗的谱图对比，汉宁窗主瓣加宽并降低，旁瓣则显著减
小．第一个旁瓣衰减一32dB，而矩形窗第一个旁瓣衰减一13dB．此外，汉宁窗
的旁瓣衰减速度也较快，约为60dB，而矩形窗为20dB。由以上比较可知，从减
小泄漏观点出发，汉宁窗优于矩形窗，所以峰值变大。
三：实验综合分析
（1）说明频率分辨率对分析信号频率精度的影响。
实验数据说明频率分辨率越高，分析信号的精度就会越高，所读的中心频
率离实际频率量化误差会减小。
（2）解释数据采集频率混叠原因并说明抗混滤波器的作用。
当用采样频率F对一个信号进行采样时,信号中F/2以上的频率不是消失了,
而是对称的映象到了F/2以下的频带中,并且和F/2以下的原有频率成分叠加起
来,这个现象叫做混叠。 抗混叠滤波器的作用：在采用频率F一定的前提下,
通过低通滤波器滤掉高于F/2的频率成分,通过低通滤波器的信号则可避免出现
频率混叠。
（3）数据采集功率泄露的原因并说明hanning窗的作用。
数据采集相当于取其有限的时间片段进行分析，做法是从信号中截取一个
时间片段，然后用观察的信号时间片段进行周期延拓处理，得到虚拟的无限长
的信号，然后就可以对信号进行傅里叶变换、相关分析等数学处理。 原来的信
号被截断以后，其频谱发生了畸变，原来集中在f0处的能量被分散到两个较宽
的频带中去了，这种现象称之为频谱能量泄漏。
hanning窗的作用：数据采集不刻意加窗即为相当于加了矩形窗。而汉宁窗
与矩形窗的谱图对比，汉宁窗主瓣加宽并降低，旁瓣则显著减小．第一个旁瓣
衰减一32dB，而矩形窗第一个旁瓣衰减一13dB．此外，汉宁窗的旁瓣衰减速度
也较快，约为60dB，而矩形窗为20dB。由以上比较可知，从减小泄漏观点出发，
汉宁窗优于矩形窗，所以峰值变大。