淺談隨機(jī)振動試驗1--隨機(jī)有效推力和正弦推力的關(guān)系

淺談隨機(jī)振動試驗2  隨機(jī)振動試驗4個域描述1

淺談隨機(jī)振動試驗2--隨機(jī)振動試驗4個域描述2

淺談隨機(jī)振動試驗3  頻譜分析和傅里葉變換概念

淺談隨機(jī)振動試驗4  PSD怎么來的？

淺談隨機(jī)振動試驗5  通過PSD如何求rms值1

淺談隨機(jī)振動試驗5 通過PSD如何求rms值2

淺談隨機(jī)振動試驗5  通過PSD如何求rms值3

淺談隨機(jī)振動試驗6  試驗中若干參數(shù)說明1 均衡化處理

   本文主要講述根據(jù)隨機(jī)試驗條件如何理解和設(shè)置分析譜線（L）、頻率分辨率（Δf）、采樣頻率（fs）等參數(shù)的概念以及一些設(shè)定的注意事項，見下圖紅框處。

 這些參數(shù)涉及到隨機(jī)波形信號的采取和處理，里面涉及到很多復(fù)雜的信號處理方法，有興趣的可以更深入地去鉆研一下。我們知道，對于隨機(jī)試驗一開始是通過振動控制儀給一個白噪音（平直PSD譜），然后是一幀一幀進(jìn)行波形采集的，每幀波形含有各個頻率成分，通過加窗、防泄漏、快速傅里葉變換得到試驗PSD，也就是利用譜分析技術(shù)得到試驗中的PSD。將此PSD和試驗要求的PSD進(jìn)行比較，均衡，修正，再逆傅里葉變換產(chǎn)生波形和相位，使振動臺按照試驗PSD對應(yīng)的波形振動，即反饋控制使試驗中的PSD和試驗要求的PSD一致，達(dá)到試驗要求，如圖2。

分析譜線（L）、頻率分辨率（Δf）、采樣頻率（fs）等參數(shù)就是為了幫助隨機(jī)振動控制儀能更好地讀取每幀波形。如圖3，一幀波形的采樣，需要將模擬連續(xù)量x（t）轉(zhuǎn)變成離散量xi，通過A/D轉(zhuǎn)換器實施，然后通過傅里葉變化等操作得到PSD響應(yīng)譜。

采樣頻率fs：實施采樣的頻率，是采樣時間間隔（Δt）的倒數(shù)。

FFT幀大小N：一幀數(shù)據(jù)數(shù)N，也就是離散點(diǎn)數(shù)，一般取2n。

幀時間T：N點(diǎn)數(shù)據(jù)在實際時域中需要的時間。

頻率分辨率（Δf）：通過上述條件，即采樣頻率fs采取的N個時域數(shù)據(jù)使用FFT分析，頻域內(nèi)得到是DC到fs的N個在頻率軸上等間隔排列的譜數(shù)據(jù)。

最大解析頻率（fmax）和分析譜線數(shù)（L）：由Nyquist采樣定理可知，

可以得到

還有

由此可見，采樣頻率和1次FFT獲取數(shù)據(jù)個數(shù)，或者最大解析頻率和譜線數(shù)知道的話，就可以算出其他參數(shù)。通過上面的描述是不是感覺數(shù)據(jù)采樣很復(fù)雜，實際情況更復(fù)雜，還要考慮數(shù)據(jù)泄漏等，進(jìn)行加窗采樣，平均化處理等操作，當(dāng)然這些都是振動控制儀內(nèi)部自行完成，我們只要在設(shè)定這些參數(shù)時注意以下幾點(diǎn)即可。

1　頻率分辨率的選擇需要配合被控制系統(tǒng)的傳遞特性來進(jìn)行選擇。

2　分辨率大，不能正確的檢測共振特性，不能很好的進(jìn)行隨機(jī)試驗控制等。

3　譜線數(shù)超過必要的數(shù)，即取得太高，試驗控制時間長，不能追蹤到突變的數(shù)據(jù)。一般取800或1600即可。

4　頻率分辨率取Δf=1～5Hz，一般建議2-3Hz。本人做試驗時一般取1.25Hz。

5　頻率范圍一般取試驗條件中的最大頻率。

6　頻率分辨率的取值，需要滿足試驗條件中各頻率的倍數(shù)要求，都需要覆蓋到各頻率。比如下面的試驗條件，如果分辨率取3Hz的話，顯然不合適，因為100Hz、500Hz、2000Hz處都無法覆蓋到，它們都不是3的倍數(shù)，試驗無效。建議分辨率設(shè)置為2Hz或1.25Hz,從而都覆蓋到上面試驗條件中的各個頻率點(diǎn)。

 綜上所述，分辨率、譜線數(shù)等參數(shù)都是涉及到波形采樣數(shù)據(jù)處理方面的，對于行業(yè)初入者，沒必要深究，適當(dāng)了解，并能按照上述注意事項設(shè)置這些參數(shù)即可。

參考資料：

1 《振動、沖擊環(huán)境與試驗》P130-133，袁宏杰、姚軍等編著，北京航空航天大學(xué)出版社。

2 《振動與沖擊試驗技術(shù)》P214-218，胡志強(qiáng) 編著，中國質(zhì)檢出版社、中國標(biāo)準(zhǔn)出版社。

3 《力學(xué)環(huán)境試驗技術(shù)》P145、P161-166，本書編著委員會編著，西北工業(yè)大學(xué)出版社