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基础频率分析 (20) -“功率和能量”

我们已经谈过三次传递函数,但这次我们将讨论另一个主题“功率和能量”。在声学和振动领域,功率加法和能量-加法,或功率平均值和能量平均值通常用于类似的含义。在这里,我们将定性地讨论除了电气,机械和声学领域之外如何在信号处理领域中正确使用它们。

在物理上,当一个物理系统有能力为他人工作时,它被称为系统的能量。另外,在单位时间内做功的能力叫做功率,因为是能量的时间微分,所以也叫做功率。其SI单位为能量J (焦耳),功率W (瓦特)

在电气系统中,功率当然是功率(单位为W),能量是积分功率的电力量(实际单位为千瓦时)。

发动机和电动机等旋转体的输出功率 (功率) 通常也被称为马力,其单位也是马力 (ps),但最近它是kW。旋转体的输出(功率) 是扭矩(旋转力) 与旋转速度的乘积。

锂电池等电池的规格有能量密度(每公斤能储存多少电能) 和功率密度(每公斤能输出多少功率) 。安装在汽车上时,能量密度是延长EV汽车续航距离的必要因素,功率密度是加速等的重要因素。

声学系统将声功率定义为声源在单位时间内发出的声音的能量,单位为W。如果音响功率为P (W),将其等级化后的音响功率等级称为音响功率等级(L W) 。;

  • 基础频率分析 (20) -功率和能量_No.1

.................................(1)

按钮,将选定控件在Tab键次序中下移一个位置。其中,P0是参考值10-12 (W) 。声功率通常应用于时间平均值中的稳定声源。因此,它不适用于声源,例如具有冲击性的单声,因此使用声功率的时间积分声能(单位为J) 。如果将音响能量设为J (J),将其等级化后的产物称为音响能量等级 (L J);

  • 基础频率分析 (20) -功率和能量_No.2

.................................(2)

按钮,将选定控件在Tab键次序中下移一个位置。其中J0是参考值10-12 (J) 。

那么,在信号处理的领域中,时间信号x (t) 的功率由信号的均方值决定。;

  • 基础频率分析 (20) -功率和能量_No.3

.................................(3)

中选择新的扶手类型,来修改默认的扶手。如果x (t) 是周期函数,则不需要无穷大计算。另外,时间信号x (t) 的能量;

  • 基础频率分析 (20) -功率和能量_No.4

.................................(4)

按钮,将选定控件在Tab键次序中下移一个位置。

(注意)
公式 (4) 中的能量在无限信号 (如连续信号) 中消散,在有限信号 (如瞬态信号) 中具有意义。也就是说,能量是信号平方值的总积分,功率是每单位时间的能量。如果时间信号x (t) 的单位是EU,则能量是EU2s,功率是EU2的单位。

现在考虑时间信号x (t) 的频率分析。功率谱 (单位:EU2) 和能谱 (单位:EU2s) 分别被称为功率谱 (单位:EU2) 和能量谱 (单位:EU2s),其中信号的功率和能量被分解以获得其分布。此外,由于相同的时间信号的频谱值取决于所分析的带宽,因此在每单位频率进行分析时,可能需要使用功率谱密度 (PSD) 和能量谱密度 (ESD) 。PSD为EU2/Hz, ESD为EU2 s/Hz。

以这种方式,信号处理领域中的功率和能量在物理上没有意义,如开头提到的领域,它只是用信号的平方维度处理的量。我会的。

实际的FFT分析器和倍频带分析器中的加法、减法、求平均和覆盖计算等操作都是基于时间信号的平方维量。在这个意义上,可以说功率加成和能量加成、功率平均和能量平均等指的是同样的事情。

【关键词】
能量、功率、功率、焦耳、瓦特、功率、电量、马力、ps、输出、扭矩、转速、能量密度、功率密度、声功率、声功率电平、声能、声能级、均方值、功率谱、能谱、功率谱密度、ESD、能谱密度、ESD

【参考资料】

  1. “光谱分析”日野干雄着浅仓书店 (1977年)
  2. 《噪音用语事典》日本噪音控制工学会编技报堂出版 (2010年)

(摘自2015年3月19日发行的电子邮件杂志)