跳至正文

Select your region & language

Global

Region

常见测量问题解答——第12章“频率加权特性ACZ之3”

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。

在测量声音时,设置中有一个名为“频率计权特性(A/C/Z)”的选项。

诸如 FFT 分析仪和数据站之类的分析设备有两个与“频率加权特性(A/C/Z)”相关的设置。一个是输入设置中的“模拟滤波器”,另一个是分析设置中的“频率加权”。

这次我们将介绍分析设备的实时倍频程分析 (RTA分析) 流程和FFT分析中的处理
,并介绍这两个设置如何影响分析结果。

关于与“频率计权特性(A/C/Z)”相关的两个设置

本指南解释了如何为 DS-3000 声振动分析软件和 CF-9200/9400 FFT 分析仪配置“模拟滤波器”和“频率加权”设置。

  • 以DS-3000声振动分析软件为例
    “模拟滤波器”设置位于输入条件设置对话框中,单击“输入/输出设置”菜单→“输入设置”命令即可打开该对话框。您可以为每个输入通道选择 A/C/Z。
    “频率计权”设置位于“分析设置”菜单 ⇋“频率计权”中,您可以为每个图表选择 A/C/Z 等计权方式。但是,对于进度计划/进度计划 3D 图表,您只能一次性为所有图表设置频率计权。
    请注意,在离线分析模式下无法更改“模拟滤波器”设置。
    录音模式没有“频率计权”设置。
  • 适用于 CF-9200/9400 FFT 分析仪
    “模拟滤波器”设置位于软键“主页”⇋“输入”⇋“输入条件”下,您可以为每个输入通道选择 A/C/Z。
    您可以通过软键“主页”⇋“分析”⇋“频率计算”⇋“权重”访问“频率计权”设置,并可在此处为每个图表选择 A/C/Z 等。但是,对于进度表/进度表 3D 图表,此设置只能一次性应用于所有图表。

进行RTA分析时的处理流程

进行RTA分析时,直接对输入的信号进行有效值检波、对数运算。
通过ALLPASS值和每个八度带的带通滤波器后,可以得到执行有效值检波和对数运算的每个带的输出值。对于1/1倍频程分析,如果频率范围为HIGH,则可以获得10个频段的输出:31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz和16kHz。1/3倍频程分析可产生30个频带的输出:25Hz、31.5Hz、40Hz、...、12.5kHz、16kHz和20kHz。

图 1 显示了将传声器连接到分析设备并执行 RTA 分析时的处理流程。

  • 图1进行RTA分析时的处理流程
    图1进行RTA分析时的处理流程

来自传声器的信号依次经过模拟滤波器、均方根检测特性电路和对数计算电路,并在图表中显示为 ALLPASS 值。此外,信号经过每个带通滤波器、均方根检测特性电路和对数计算电路后的结果,则显示为各频段的输出值。OVERALL 值是各频段功率值的总和。

如果将“模拟滤波器”设置为 A 计权或 C 计权,则必须将“频率计权”设置为 Z(平坦)。由于模拟滤波器采用 A 计权或 C 计权,因此 ALLPASS 值、各频段输出值和 OVERALL 值均为应用 A 计权/C 计权后的值。

如果将“模拟滤波器”设置为 Z(平坦)特性并进行分析,并将“频率加权”设置为 A 特性,则每个频段的输出值将是应用 A 特性后的值。同样,总值是应用 A 特性后各频段输出值的总和,因此它也是应用 A 特性后的值。全通值是通过执行均方根检测和对数计算而未限制频率带宽得到的值,因此无法应用 A 特性校正,所以会直接显示 Z(平坦)特性值。

图 2 展示了三个分析结果示例。图 2-1 显示了“模拟滤波器”和“频率加权”均设置为 Z(FLAT) 特性时的结果。图 2-2 显示了“模拟滤波器”设置为 A 特性,且 ALLPASS 值、各频段输出和 OVERALL 值均应用 A 特性时的结果。图 2-3 显示了“频率加权”设置为 A 特性时的结果,由于 ALLPASS 值未应用 A 特性,因此 ALLPASS 值和 OVERALL 值不匹配。

  • 图2-1模拟滤波器:Z (FLAT),频率加权:Z (FLAT) 的分析结果
    图2-1模拟滤波器:Z (FLAT),频率加权:Z (FLAT) 的分析结果
  • 图2-2模拟滤波器:A,频率加权:Z (FLAT) 的分析结果
    图2-2模拟滤波器:A,频率加权:Z (FLAT) 的分析结果
  • 图2-3模拟滤波器:Z (FLAT),频率加权:A的分析结果
    图2-3模拟滤波器:Z (FLAT),频率加权:A的分析结果

进行FFT分析时的处理流程

图 3 显示了如何将传声器连接到分析设备,执行 FFT 分析,并获得功率谱。
流程图如下所示。

当您为“模拟滤波器”指定 A 计权时,A 计权滤波器将应用于时域波形,功率谱也将采用 A 计权。在这种情况下,“频率计权”应始终设置为 Z(平坦)。

如果将“模拟滤波器”指定为 Z(FLAT),则可以使用“频率加权”来指定所需的特性。如果软件允许您为每个显示的图表指定不同的“频率加权”,则可以同时显示 Z(FLAT) 特性和 A 特性的功率谱。

为“模拟滤波器”指定 A 计权和为“频率计权”指定 A 计权所获得的功率谱几乎相同,因此除非有特殊情况,否则可以使用其中任何一种。

  • 图3进行分析时的处理流程
    图3进行分析时的处理流程

使用声级计进行分析

在进行声音分析时,有时会将声级计的交流输出连接到分析设备,而不是使用传声器。

如果声级计的交流输出输出 Z(平坦)特性信号,则可以通过将分析设备的“模拟滤波器”或“频率计权”设置为 A 特性等来执行上述分析。

当声级计的交流输出端输出A计权信号时,分析设备的“模拟滤波器”和“频率计权”应始终设置为Z(平坦)特性。由于输入信号已应用A计权,因此分析结果也将是A计权的。

总结

在本文中,我们介绍了分析设备中与“频率加权特性(A/C/Z)”相关的两个设置,以及应用这些设置可以获得的分析结果类型。

大多数情况下,在使用 A 计权进行分析时,只需将“模拟滤波器”或“频率计权”设置为 A 计权即可。
但是请注意,如果您在实时倍频程分析(RTA 分析)中设置“频率计权”,则您将无法获得 A 计权 ALLPASS 值。

(摘自2017年4月25日发行的电子邮件杂志)