本测量专栏收集了您经常向我们的客户咨询室询问的问题，并介绍了答案。从现在开始，我们将讨论通过扫频信号等测量频率响应函数的主题。
测量固有振动频率时，有一种方法是用加振器对对象物进行加振，根据当时的振动求出频率响应函数。此外，在测量滤波电路的频率响应时，将信号输入电路并根据输出信号确定频率响应函数。
这次我们介绍一些用于测量频率响应函数的输入信号。
频率响应函数和快速傅里叶变换 (FFT)
频率响应函数是频率的函数，具有复数值。因为是复数，所以有实部和虚部。它也可以表示为增益 (振幅) 和相位。当您输入正弦波 (正弦波) 且振幅为1时，目标信号的振幅为“增益”。输出信号的时延 (提前) 用“相位”表示。如果有时间延迟，相位有负值。
-
图1频率响应函数的示例
要测量频率响应函数，请输入物体中频率的正弦波并输出
测量正弦波并且测量振幅比和相位差。改变正弦波的频率
重复相同的测量可得到频率响应函数。用于这些测量的
频率依次变化的信号称为正弦扫描信号。
对含有多个频率成分的时间轴波形进行FFT (快速傅里叶变换) 后频谱
能得到。输入包含宽带频率分量的信号，测量输出的信号，
通过FFT计算频谱，我们可以从那里计算频率响应函数
的双曲余切值。在这种情况下使用的宽带信号包括随机信号、SweptSign
信号、伪随机信号等。理论上，我们可以输入这些信号
虽然只需执行一次就可以测量频率响应函数，但实际上为了提高测量精度，需要多次执行。
进行FFT运算，从其平均值计算。
用于频率响应函数测量的信号
以下是一些用于测量频率响应函数的信号。特别是正弦扫描信号和SweptSign信号经常被混淆，但在测量频率响应函数等时明确区分。
(1) 符号扫描信号 (SINE SWEEP)
图2-1显示了用于FFT频率响应函数测量的正弦扫描信号示例。在此示例中，频率范围为1 kHz,采样点数为2048个，从5 Hz扫描到50 Hz时，波形的前10秒。在1 kHz范围、2048个点的条件下，进行1次FFT需要0.8秒的数据。分析器输出5 Hz正弦波0.8秒，以测量5 Hz分量的频率响应函数。然后输出6.25 Hz正弦波0.8秒，重复此过程直到50 Hz。由于有37行以1.25 Hz增量从5 Hz到50 Hz,这些测量需要29.7秒，0.8秒×37。对于一个频率成分进行多次FFT演算取得平均的情况下，要花费其平均次数倍的时间。
基于正弦扫描信号的FFT方法的频率响应函数测量需要如此长的时间
需要。还有一种称为FRA的方法可以在更短的时间内完成测量，但FRA方法
我们将在下一次和后续测量列中介绍它。
-
图2-1正弦扫描信号的时间轴波形 (部分)
(2) 随机信号 (RANDOM)
由随机数产生的信号称为随机信号。随机信号称为白噪声 (白噪声)，在所有频率分量中长时间平均具有相同的振幅。图2-2显示的是频率范围为1 kHz、采样点数为2048个点的随机信号的时间波形和频谱。
-
图2-2随机信号的时轴波形和频谱
(3) SweptSign信号 (SWEPT SINE)
正弦扫描信号通常是频率变化超过10秒的正弦波，但
Swept正弦信号是频率在1次FFT操作的时间长度内从0 Hz变化到上限频率的正弦波。图2-2显示的是频率范围为1 kHz、采样点数为2048点的SweptSign信号的时间波形和频谱。图2-2中的SweptSign信号在0.8秒内从0 Hz频率变化到1 kHz。
-
图2-3 Sweptsign信号的时轴波形和光谱
(4) 伪随机信号 (PSEUDO RANDOM)
伪随机信号是看似随机的信号，但它是振幅相等且相位随机的每个频率正弦波的总和，其频谱是平坦的。
-
图2-4伪随机信号的时间轴波形和频谱
总结
这次我们介绍了频率响应函数测量中使用的信号。使用正弦扫描信号测量与宽带信号(随机信号、SweptSign信号、伪随机信号)测量所需的时间差别很大。此外，使用正弦扫描信号的测量很复杂。因此，下次我们将介绍使用符号扫描信号的设置/测量程序和注意事项。
(摘自2015年10月22日发行的电子邮件杂志)
