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FFT分析的基本词汇表

曲线拟合

在诸如机械的结构的动态特性的测量中,通常,通过用锤子向结构施加脉冲而获得的脉冲响应由FFT处理以获得系统的传递函数。
然而,由于使用FFT的传递函数是具有有限等间隔频率分辨率的离散值数据,因此在幅度曲线急剧变化的固有频率附近,测量点非常少。
因此,由于由此求出的奈奎斯特线图不是理想的圆轨迹,为了得到正确的峰值、固有振动数等模态参数,需要在对该等间隔数据间进行插值的同时进行计算的曲线拟合 (曲线拟合) 。

被称为曲线拟合的方法假定传递函数的解析式,通过将该式中的固有频率、衰减比、振动模式等模态参数设为适当的值,使实测的传递函数与模型的传递函数尽可能近似。
这在理论上决定了模态分析中结构的动态响应。

在实际的曲线拟合中,首先使用通过测量获得的离散系统的复传递函数的实数部分和虚数部分,在奈奎斯特线上绘制多个点。
接下来,计算使与这些点的误差最小的理论奈奎斯特图,从该奈奎斯特图再次计算传递函数,并将其调整为测量的传递函数。

测量的传递函数的曲线拟合主要使用两种方法。
在各振动模式的峰值较远,不相互影响的情况下,使用1自由度系的曲线拟合 (SDOF:Single-Degree-of-Freedomcurve fit) 。

另一方面,在相邻振动模式的特性彼此重叠的情况下,必须考虑多个振动模式的影响,并且需要一种计算算法,使得分析地表示传递函数的多个模态参数同时适合于测量的传递函数。
该方法被称为多自由度曲线拟合 (MDOF:Multi-Degree-of-Freedomcurve fit) 。

分析数据长度

用于执行 FFT 的时间数据由 2 的幂次方的点组成。在小野测器FFT 分析仪中,这些点被称为采样点数(帧长度)。

对64、128、256、512、1024、2048和4096的时间数据进行FFT处理,得到25、50、100、200、400、800和1600个频率数据。

因此,频率分辨率取决于FFT采样数。

转速比分析

旋转阶数比分析是对旋转机械的振动和噪声进行频率分析时,将安装在旋转体上的脉冲发生器的脉冲作为外部采样时钟对信号进行采样的方法。

在频率分析中,1Hz是每秒完成一个周期的分量。相比之下,在阶数比分析中,一阶旋转是相对于基准旋转体的一次旋转完成一个周期的分量。
旋转2次是旋转1次完成2个周期的成分,是旋转1次的2倍。因此,要根据每转的变化进行分析,必须执行与转速同步的采样。
在内部采样时钟不变的情况下,如果旋转速度发生变化,每转的采样点数也会发生变化。如果将与旋转脉冲同步的时钟作为采样时钟,则每转的采样点数始终固定。

例如,对于以600 r/min的速度旋转的旋转体1阶旋转为 (600 r/min) /60=10 Hz 2阶旋转为20 Hz。
转速上升至700 r/min时,旋转1阶为11.7 Hz,旋转2阶为23.3 Hz。以这种方式,频率随着旋转速度的变化而变化,但如果将其标准化为阶数,则可以更容易地关注某些分量而不受旋转变化的影响。

旋转跟踪分析

旋转次数比分析的一个应用是旋转跟踪分析。

旋转跟踪分析通过跟踪旋转速度作为水平轴参数的阶数分量的振幅变化来确定旋转设备的哪个组件相对于某个旋转速度发生共振,以及旋转速度的几倍 (阶数) 分量发生共振。

开环-闭环操作

测量的开环和闭环传递函数可分别通过运算生成闭环和开环传递函数。

没有反馈元素

我们可以把得到的开环传递函数开环-闭环操作_NO.1,闭环传递函数开环-闭环操作_NO.2

  • 开环-闭环操作_NO.3

将得到的闭环传递函数开环-闭环操作_NO.4,则开环传递函数开环-闭环操作_NO.5

  • 开环-闭环操作_NO.6

逆傅里叶变换

以下是傅立叶和逆傅立叶变换的关系:。

  • 逆傅里叶变换

此外,交叉频谱的傅立叶逆变换是互相关函数,频率响应函数的傅立叶逆变换是脉冲响应。

群延迟

输入到过滤器的信号在输出时延迟。表示输出信号的各频率相对于输入有多长的延迟时间的东西叫做群延迟特性。具体来说,是将相位特性 (输入输出间的相位差) 用角频率进行微分后的结果,用于评测滤波电路的特性。该特性的值 (延迟时间) 取决于滤波电路和频率。如果使用延迟时间因频率而异的滤波器,则输出信号中的波形失真相对于输入信号而言。

交叉频谱

两个信号交叉频谱_NO.1若的傅立叶变换为X (f)Y (f),且X (f)的共轭复数为X* (f),则交叉光谱W xy (f)由下式定义:。

  • 交叉频谱_NO.2

交叉频谱是两个信号频谱的某个频率分量相乘后的平均值,X轴表示频率,Y轴表示交叉频谱_NO.3的双曲余切值。交叉频谱在某个频率上显示较大值意味着两个信号的频率分量之间的相关性在该频率上很大,并且两个分量的幅度也很大。交叉频谱还用于计算互相关函数、传递函数和相干函数。

倒谱

倒谱是傅立叶变换得到的功率谱对数值的进一步傅立叶变换。倒谱的水平轴采用时间维值,称为kefrency。

当输入到某个系统的信号具有周期性并且其周期长时,该周期显示为长kefrency部分的线性倒谱,并且可以作为基本周期提取。此外,表示系统传输特性的信息集中在短凯弗伦西部分,通过对该部分进行傅立叶逆变换可求出对数功率谱的包络。(提升包络) 此包络是系统特定的,与输入信号的频谱无关。

应用包括从语音波、生物波等提取基频和频谱包络。

谐波失真率

在机械振动系统等中观察到的振动波形通常除了基波分量之外还包括各种谐波分量。当正弦波被添加到传输系统中时,由于传输系统的非线性特性等原因,添加的正弦波的谐波分量被称为失真分量。为此,关注该失真,分析振动波形和输出信号的谐波分量,并检查传输系统的振动特性和保真度。

现在,如果观测波形,一般是输出波形由基频f1、二次谐波 f2、三次谐波f3、...等谐波成分形成时,各自的有效值为| E1 |、| E2 |、| E3 |、...,则整体的失真率为

  • 谐波失真率_NO.1

) 中被调用,将出现故障。使用相应频率的功率谱p 1p 2p 3...表示如下:。

  • 谐波失真率_NO.2

注意,注意任意第n谐波分量时,

  • 谐波失真率_NO.3

的双曲余切值。

校准功能 (EU功能)

测量值作为电压值读取,如果测量对象的加速度、压力、声音等信号的基准值已确定,则可以通过将电压值校正为基准值,以物理量读取。

示例 1:加速度传感器灵敏度为校准功能 (EU功能)如果是100 mV,则将0.1 V/EU (获得的电压值的10倍) 单位设置为m/s 2

例 2:校准麦克风、声学校准器和声级计时,应调整功率谱数据,使总(dB 值)与校准值匹配。

科克莱德图

频率响应函数的实数部分和虚数部分相对于频率轴单独绘制,并将它们并排绘制,这就是折线图。可用于固有频率的推算等。

相干函数 (关联度函数)

相干函数 (关联度函数)相干函数 (关联度函数) _NO.1表示系统输入和输出之间的因果关系程度。相干函数 (关联度函数) _NO.2的值必须介于0和1之间。相干函数 (关联度函数) _NO.3为1表示在该频率下,系统的输出全部来自测量输入。相干函数 (关联度函数) _NO.4对于该频率,系统的输出与测量输入完全无关。相干函数 (关联度函数) _NO.5,则可能存在与测量无关的信号、系统内部产生的噪声、系统非线性或系统时间延迟。

  • 相干函数 (关联度函数) _NO.6

相干函数 (关联度函数) _NO.7是交叉频谱,相干函数 (关联度函数) _NO.8xy的功率谱,相干函数相干函数 (关联度函数) _NO.9是平均交叉频谱绝对值的平方除以测量输入和系统输出的平均功率频谱。

由于其性质,除非进行平均,否则相干函数毫无意义。测量相干性函数时,请确保对其进行平均。

相干性消隐功能

测量的两个通道之间的结果的相干函数相干空白函数_NO.1小表示测量结果不准确。不显示这些不正确的部分。相干空白函数_NO.2的大部分显示的功能是一致性消隐功能。相干空白函数_NO.3的值是任意的。相干空白函数_NO.4低于的频率不显示传递函数。

相干输出功率

相干函数与输出端的自动功率谱的乘积称为相干输出功率(C.O.P.)。

  • 相干输出功率

C.O.P表示由测量输入产生的输出自动功率谱。