試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試技術(shù)ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-03 08:59本頁(yè)面
【正文】 Xn?nXn?nXn?nXn? 采樣（或數(shù)字化）速率 以及頻帶寬和分辨率 之間存在著一個(gè)基本關(guān)系。頻帶寬是 （ 稱(chēng)為 Nyquist頻率），譜線分辨率是 。 m ax( , )???max~0 ?s???max?這里： )2(212m a x TNs ??? ?? )2(21 TNs ??? ??? 因?yàn)閷?duì)于給定的分析儀器 ， 轉(zhuǎn)換次數(shù) （ N） 通常是固定的 （ 大多是 2的乘方： 512， 1024等等 ） ， 所以 復(fù)蓋的頻帶寬度和分辨率 ,完全由每個(gè)樣本的時(shí)間長(zhǎng)度所確定 。這個(gè)事實(shí)使分析儀器的使用受到了限制 ， 如果處理不恰當(dāng)會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的分析結(jié)果 。 下一節(jié)我們將討論如何避免這些錯(cuò)誤所采取的一些方法 。 T 是信號(hào)樣本的長(zhǎng)度。 混迭 與數(shù)字譜分析有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題成為 “ 混迭 ” ，它是由原來(lái)連續(xù)時(shí)間歷程的離散化而引起的 。 （ 如圖 ） 在這種離散化過(guò)程中 ，如果采樣頻率太低 ， 原始信號(hào)中所存在的高頻分量將會(huì)被曲解 。 實(shí)際上 ， 這些高頻分量將以低頻形式出現(xiàn) ， 或更為確切地說(shuō) ， 很難和真正的低頻分量相區(qū)別 。 如圖中 ， 數(shù)字化一個(gè) “ 低 ” 頻信號(hào)所得到的一組離散數(shù)據(jù)和把該過(guò)程用于較高頻率信號(hào)時(shí)所得結(jié)果可以是完全相同的 。 解決混迭問(wèn)題首先可以 （ 1） 采用抗混濾波器 將一部分高頻干擾信號(hào)成分用濾波器濾掉 。 這個(gè)抗混措施是非常重要的 ， 因此通常將抗混濾波器作為分析儀器的一部分 。 也就是說(shuō)抗混濾波器是分析儀器中的一部分 。 另一方面是 （ 2） 正確選取采樣頻率 。 理論上講采樣頻率至少是分析頻率的兩倍 ， 即 當(dāng)然采樣頻率 愈大就愈不會(huì)產(chǎn)生混迭 ， 但這就帶來(lái)采樣的樣本時(shí)間段短 ， 或在同樣的時(shí)間段內(nèi)要處理的數(shù)據(jù)就增加 。 工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)一般采用十倍的關(guān)系 ， 即 。 c?2cF??? c?10cF??? 泄漏 在信號(hào)分析理論中 ， 我們一般是假設(shè)所取的樣本有無(wú)限長(zhǎng) ， 或在有限長(zhǎng)信號(hào)下 ， 作周期性假設(shè) 。 但實(shí)際所采的信號(hào)總是有限的 ， 不管你的分析儀器的容量有多大 ，并且周期性假設(shè)與實(shí)際情況也是不同的 。 在采取有限長(zhǎng)信號(hào)分析時(shí)就會(huì)帶來(lái)能量泄漏到靠近真實(shí)頻率旁的頻率上去 。 下面我們給出兩個(gè)由于周期性假設(shè)有誤差的兩種最好和最壞的情況 。 樣本長(zhǎng)度和譜的泄漏 t x(t) T t x(t) T a b nX??nX 窗 解決泄漏問(wèn)題的一個(gè)實(shí)用的方法是運(yùn)用加窗 。 問(wèn)題的類(lèi)型不同 ， 采用的窗也不一樣 。 所謂加窗處理就是 ，在進(jìn)行譜分析前 ， 將一個(gè)預(yù)定的輪廓的信號(hào)加 （ 乘 ）到所分析的信號(hào)上 ， 該輪廓的信號(hào)稱(chēng)為窗 ， 它通常用一個(gè)時(shí)間函數(shù) 來(lái)描述 。 加窗后所分析的信號(hào)是 常用的窗有： )(tW)()()( tWtxtx ??不同類(lèi)型的窗 x(t) t x(t) t x(t) t x(t) t t x’(t) t x’(t) t x’(t) t x’(t) a b c d W(t) t W(t) t W(t) t W(t) t 矩形窗 （ a） ；漢寧窗；（ b） 余弦窗 （ c） ；指數(shù)窗 （ d） 。 它們所能改善譜的效果如圖所示 。漢寧窗和余弦窗一般用于穩(wěn)態(tài)周期或隨機(jī)信號(hào) ，而 指數(shù)窗這一般用于瞬態(tài)信號(hào) ， 因?yàn)榇藭r(shí)大量重要的信息集中在時(shí)間記錄的初始部分 ， 因此在這種情況下要避免用漢寧窗和余弦窗 。 x(t) t T 漢寧窗在有限傅立葉變換中的效果 nXn? 對(duì)于信號(hào)處理另外還有很多技術(shù) ， 象細(xì)化 、 信號(hào)平均等我們這里就不一一討論了 ， 有興趣的同學(xué)或所作的論文是動(dòng)態(tài)分析則應(yīng)參考有關(guān)的專(zhuān)著 。
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