【正文】 機(jī)械故障診斷系統(tǒng)為代表。 記錄分析裝置 第三章 連續(xù)信號(hào)的離散化與采樣定理 連續(xù)信號(hào)的離散化 量化誤差與動(dòng)態(tài)范圍 采樣定理與頻率混淆 時(shí)頻域的轉(zhuǎn)換關(guān)系 概 述 采樣的觸發(fā)方式和條件 振動(dòng)信號(hào)或其它物理信號(hào)一般經(jīng)傳感器和二次儀表轉(zhuǎn)化放大后是連續(xù)變化的模擬量信號(hào)。而大量要計(jì)算機(jī)處理的是離散的時(shí)間系列。因此，一切數(shù)字計(jì)算機(jī)在處理模擬信號(hào)之前要經(jīng)過數(shù)據(jù)采集，即將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，也稱為 A/D變換。 概 述 連續(xù)信號(hào)的離散化 t)(kxt)(tx)(tSttt?()( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )0 , 1 , 2 , ... ,( 0) , ( 1 ) , ... .., ( 1 )nnxtS t t n tx k x nT x t s tx t t n t x n tnx x x nn????? ? ???? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ????表 示 連 續(xù) 模 擬 信 號(hào)其 中有 限 長 度 ：點(diǎn) 長 度 的 時(shí) 間 離 散 化 后 信 號(hào)?????頻率幅值擬信號(hào)模代表沒有離散化的連續(xù)求能否根據(jù)分析需要的要問題.2.11,....,0x ( n ): Nn?量化 即將模擬量經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量的過程。 ?A/D板的質(zhì)量主要取決于兩個(gè) 指標(biāo) ：速度與精度。 ?12bit的 A/D板將模擬信號(hào)某一瞬時(shí)的采樣值用 12 位二進(jìn)制數(shù)表示 .在雙極性方式下， 12bit中 1個(gè) bit 用于表示正負(fù)，滿量程為 5V，則任一模擬量總對(duì) 應(yīng) 211=2048種狀態(tài) ,兩種狀態(tài)間間隔 5V/2048= 其一半就是 量化誤差 . ?動(dòng)態(tài)范圍 : 量化誤差與動(dòng)態(tài)范圍 2 0 l o g 22 0 1 2 l o g 27 2 . 2 5 , 1 2 ,72kDd B kdB?? ? ???最 大 動(dòng) 態(tài) 范 圍 為采樣定理與頻率混淆 采樣定理為：連續(xù)的時(shí)域信號(hào) X ? t ? ，如果其頻率只分布在有限頻率區(qū)域內(nèi)，即： ? ?cfffX ?? 當(dāng) 0 ( 3. 5)則它可由等時(shí)間間隔序列唯一確定的條件是： ccsftff 21 2 ??? 或 ( 3. 6)從物理意義上講，條件 ( 3 .6 ) 如果不滿足，采樣頻率小于信號(hào)可能具有的最大頻率 fc 的二倍，那么在此信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)不超過二個(gè)，采樣的離散序列不足以表現(xiàn)為信號(hào)的周期性，因此會(huì)產(chǎn)生假頻或稱為頻率混淆。 fc 稱為奈奎斯特頻率。采樣定理與頻率混淆 fs實(shí)際產(chǎn)生混頻折疊方式： 第一、三、五等奇次折疊以 fs為對(duì)稱軸產(chǎn)生折疊。 第二、四、六等偶次折疊以零頻率為 對(duì)稱軸產(chǎn)生折疊。 實(shí)際的濾波器 （ 虛線 ） 如下圖 ： 消除頻率混淆的方法有兩種 :一種方法是提高采樣頻率 ,第二種方法是在進(jìn)行采樣之前用模擬式低通濾波器 ?抗混濾波器 ?進(jìn)行低通濾波。 時(shí)頻域的轉(zhuǎn)換關(guān)系 )(l o g20)(l o g10)(2)(2)()2s i n ()(:)(2/)12/(,...,2,:。12/,....,1,0)(:1,....,0)(:.21.1:)(::,:),(:0200ffffAftAtxffNffNkkXNiixNftftFFTNHzGGGfAGfGfffffx r m sxx d Bxxxssss?????????????????????????對(duì)數(shù)譜自譜幅值譜理想無泄露狀態(tài)下在下列關(guān)系一般時(shí)頻域幅值之間存直流分量頻域時(shí)域關(guān)系存在時(shí)頻幅值之間下列的頻率間隔離散頻譜相鄰兩譜線間率轉(zhuǎn)化為頻域的頻率分辨采樣時(shí)間間隔和譜分析點(diǎn)數(shù)采樣點(diǎn)數(shù)采樣頻率????采樣的觸發(fā)方式和條件 采樣的觸發(fā)條件決定了信號(hào)采集的初始相位和初始點(diǎn)有自由觸發(fā)、內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)和外部電平觸發(fā)四種方式其中內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)有時(shí)又叫通道觸發(fā)。 自由觸發(fā)方式采樣 設(shè)置一個(gè)鍵 ， 按此鍵就開始采樣 ， 采集的點(diǎn)數(shù)到達(dá)設(shè)定值就停止采樣 ， 對(duì)信號(hào)采集的初始相位和初始點(diǎn)沒有要求 ，是隨機(jī)的 。 大多數(shù)穩(wěn)態(tài)信號(hào)測(cè)量中 ， 如果對(duì)初始相位沒有要求 ， 都采用這種觸發(fā)方式 。 內(nèi)觸發(fā)方式采樣 設(shè)置一個(gè)鍵 ， 按此鍵后 ， 當(dāng)采樣通道滿足設(shè)置的條件就開始采樣 ， 采集的點(diǎn)數(shù)到達(dá)設(shè)定值就停止采樣 。 內(nèi)觸發(fā)的條件有 4個(gè)要素： ?觸發(fā)通道必須是信號(hào)采集通道 (單通道采樣 )或信號(hào)采集的起始通道 (多通道采樣 ) ?要設(shè)置采樣電平的大小 (可正可負(fù) ) ?觸發(fā)方式 (上升或下降沿 ) ?延遲點(diǎn)數(shù) (可正可負(fù) ) 內(nèi)觸發(fā)方式采樣 內(nèi)觸發(fā)方式采樣對(duì)信號(hào)采集的初始相位和初始點(diǎn)有要求 ， 不是隨機(jī)的 。 在穩(wěn)態(tài)信號(hào)測(cè)量中 ， 如果對(duì)初始相位有要求 ， 都采用這種觸發(fā)方式 。 在對(duì)沖擊信號(hào)或由沖擊產(chǎn)生的自由衰減響應(yīng)信號(hào)測(cè)量中 ， 一般都采用這種觸發(fā)方式 ， 此時(shí)要延遲點(diǎn)數(shù)的正確設(shè)置決定了是否能采集到這種瞬態(tài)信號(hào)的全過程 。 內(nèi)觸發(fā)方式采樣的幾種形式 設(shè)置合適的參數(shù)，利用內(nèi)觸發(fā)方式采樣完整自由衰減 響應(yīng)信號(hào) 外觸發(fā)方式采樣 ?觸發(fā)通道 ?設(shè)置采樣電平的大小 (可正可負(fù) ) ?觸發(fā)方式 (上升或下降沿 ) ?延遲點(diǎn)數(shù) (可正可負(fù) ) 設(shè)置一個(gè)鍵 ， 按此鍵后 ， 當(dāng)觸發(fā)通道滿足設(shè)置的條件開始采樣 ， 采集的點(diǎn)數(shù)到達(dá)設(shè)定值就停止采樣 。 外觸發(fā)的條件也有4個(gè)要素： 外觸發(fā)方式采樣對(duì)信號(hào)采集的初始相位和初始點(diǎn)有要 ， 不是隨機(jī)的 。 在穩(wěn)態(tài)信號(hào)測(cè)量中 ， 如果對(duì)初始相位有求都采用這種觸發(fā)方式 。 在對(duì)沖擊信號(hào)或由沖擊產(chǎn)生的自由衰減響應(yīng)信號(hào)測(cè)量中 ， 一般都采用這種觸發(fā)式 ， 此時(shí)要延遲點(diǎn)數(shù)的正確設(shè)置決定了是否能采集到這種瞬態(tài)信號(hào)的全過程 。 外部電平觸發(fā)方式采樣 ?設(shè)置采樣電平的高低 (高電平、低電平 ) ?觸發(fā)方式 (上升或下降沿 ) 設(shè)置一個(gè)鍵 ， 按此鍵后 ， 當(dāng)外部硬件觸發(fā)裝置滿足設(shè)置的條件就開始采樣 ， 采集的點(diǎn)數(shù)到達(dá)設(shè)定值就停止采樣 。 外部電平觸發(fā)的條件只有 2個(gè)要素： 外部電平觸發(fā)采樣的幾種形式 外部電平觸發(fā)方式采樣對(duì)信號(hào)采集的初始相位和初始點(diǎn)有要求 ， 不是隨機(jī)的 ， 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡等保相 (采樣的初始相位對(duì)應(yīng)于軸的某一個(gè)固定位置 )測(cè)量中 ， 都采用這種觸發(fā)方式 。 外部電平觸發(fā)和終止方式采樣 ?設(shè)置采樣電平的高低 (高電平、低電平 ) ?觸發(fā)方式 (上升或下降沿 )和周期數(shù) 設(shè)置一個(gè)鍵 ， 按此鍵后 ， 當(dāng)外部硬件觸發(fā)裝置滿足設(shè)置的條件就開始采樣 ， 當(dāng)外部硬件觸發(fā)裝置滿足設(shè)置的結(jié)束條件時(shí)停止采樣 ， 采集的點(diǎn)數(shù)不是固定的 。 外部電平觸發(fā)和終止方式采樣方式的觸發(fā)的條件有 3個(gè)要素： 外部電平觸發(fā)和終止方式的幾種形式 外部電平觸發(fā)方式采樣對(duì)信號(hào)采集的初始相位 、 初始點(diǎn) 、 結(jié)束相位和結(jié)束點(diǎn)都有要求 ， 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡等保相 (采樣的初始相位對(duì)應(yīng)于軸的某一個(gè)固定位置 )并要求整周期測(cè)量中 ， 采用這種觸發(fā)方式 。