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振动分析-8“传递函数yomoyama -4” (脉冲响应)

脉冲响应

这次也继续进行打击试验。

如果输入-传输系统 (频率响应函数) -输出,则可以使用传输函数 (频率响应函数) 表示传输系统。

假设输入,传输系统,输出信号的傅立叶变换是X (f),Y (f),F (f)

   Y(f)=F(f)X(f) ・・・(1)

,输出信号可以乘以。上次我告诉过你,如果确定输入频率,输出可以很容易地计算出来。传输函数是频率轴上的一个故事,但这次我们在时间轴上考虑这个。

在可获得输入信号x (t)、输出信号y (t) 的系统中,对于只发送时间τ的输入x (t-τ),输出为y (t-τ) 的时间不变性线性系统,向该系统添加单位脉冲δ (t) (δ函数) 时系统的响应 (响应) 称为脉冲响应。

由于单位脉冲的频谱均匀地包含所有频率分量,因此公式 (1) 中的X (f)

X (f) =1 (=所有频率下频谱恒定)

所以

   F(f)=Y(f)/X(f)=Y(f)

,脉冲响应在频域中是传递函数本身。传递函数测量实际上是在没有意识到脉冲响应的情况下测量的。

那么,时间领域是什么?
特别是当脉冲响应为h (t) 时,当单位脉冲的输入在t=0时起作用时,输出为y (t) =h (t) 。t=τ时的输入为x (τ),但考虑到x (t) 是脉冲的集合,则输入显示为x (τ) dτ。这个输入信号的输出

   y(t)=x(τ)dτh(t−τ)

按钮,将选定控件在Tab键次序中下移一个位置。它组织如下。

输入-x (τ) δ (t-τ) dτ

输出→x (τ) h (t-τ) dτ・・・ (2)

由于x (t) 是一个接一个地输入脉冲信号的状态,因此输出显示为一个接一个地发生的脉冲响应的叠加。

将脉冲输入线性系时的脉冲响应和传递函数

冲量响应_No.1

当输入信号被视为脉冲串时,输出信号由脉冲串的响应之和给出。冲量响应_No.2

因此,对连续输入信号x (t) 的响应通过积分得到以下公式:。

   y(t)=∫x (τ) h(t-τ) dτ ・・・(3) 

(∫表示-∞至+∞的积分,依此类推。)

也可以将变量转换为t-τ→t,如下所示:。

   y(t)=∫x(t-τ) h (t) dτ ・・・(4)

式 (3)、(4) 的右边积分称为卷积积分(组合积分、叠加积分)。

(4)公式两边的傅里叶变换产生以下频域关系公式:。

   ∫y(t) exp(-j2πft)dt=∫∫x (t-τ) h (τ) dτ exp(-j2πft) dt

转换为t-τ→t,用τ整理右边

右边=∫∫ x (t) h (τ) dτexp{-j2πf (t+τ) }dt

        =∫∫x (t) exp (-2πft) dt h (τ) exp (-j2πfτ)dτ

        =∫X (f) h(τ) exp (-j2πfτ) dτ

所以

   Y (f) = X (f) H(f) ・・・ (5)

H (f) 与公式 (1) 相同,因为它是输入信号为单位脉冲时的响应。
已知时域中的卷积积分是频域中的乘法。我们还发现传递函数表示频率范围内的脉冲响应。
卷积积分的运算次数较多,很难在时域求出输出响应,而在频域则是传递函数与输入信号功率谱相乘,可轻松求出输出响应。实际上,FFT分析器具有均衡功能。
例如,在地板上安装设备时,如果您想在安装之前估计设备振动的功率谱,则可以使用此功能。用激振器等测定装置的传递函数,另外测定地板振动的功率谱,实行各自的乘法。计算结果是将设备放在地板上时预期的设备振动功率谱。
由于传递函数是输入点和输入点之间的关系,因此计算输入点的振动功率谱。
另外,FFT分析器具有显示脉冲响应的功能,该功能是通过对传递函数进行逆傅里叶变换来求出的。

分析振动时,考虑卷积积分和传递函数、时域和频域的关系可能会有所帮助。

(摘自2004年8月26日发行的电子邮件杂志)