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谱密度

发布时间:2012/10/21 16:15:23 访问次数:1107

    在随机振动中统一使用的K4M51323PC-DG75是单边自功率谱密度。
    (1)正弦振动分量与随机振动分量的分离。当今的环境与可靠性实验室在进行随机+正弦试验时,通常是将随机和正弦分开来设定,试验时也是随机到满量级时再将正弦加上去。所以从现场实测到的振动数据,若在同一频带内同时包含有正弦分量和随机分量,且两者均不能忽略不计,则在形成设计输入与试验规范时应将它们分离出来分别给出。分离方法有:
    ①计算法。分别用两个足够小的分析带宽Bi和B2对数据进行自谱分析,得到分析带宽内总均方值分别为砰和o,则分离所得的随机分量的自谱密度值G(f)和正弦分量4由下式计算:
    ②截取法。选用足够小的分析带宽,直到在谱图上正弦谱峰随着分析带宽越来越小而十分突出,而随机分量又可以近似看成局部白噪声,这样就可以从中将正弦分量截取出来。
    (2)周期信号和窄带信号的区分。可能存在这样的情况,宽带随机信号频谱上的尖峰是由于某一确定的振荡现象引起的,但振荡频率不是固定的,如随着转速变化的转动机械不平衡引起的振动;另一种情况,谱峰可能足由于随机调幅的周期现象产生的,如以固定转速运转的螺旋桨内湍流产生在叶片上的压力。对这些信号,有时称为是准周期信号,在计算频谱中得到的尖峰是一个有限带宽谱峰值,很像窄带随机信号。鉴别准周期和窄带随机信号的方法如下。
    ①原始信号通过窄带带通滤波器滤波,将围绕有疑问谱峰的信号频率范围隔离。带通滤波器的中心频率在频谱尖峰的中点上,而带宽刚好覆盖整个谱的尖峰带宽。
    ②取平均时间丁大于滤波器带宽B的倒数(通常T>l O/B),计算带通滤波后信号的概率密度函数。
    如果频谱上的尖峰是由窄带随机信号产生的,则带通滤波后信号的概率密度函数与图3-23 (a)中所述的高斯曲线形式非常接近。如果频谱上的尖峰是周期或准周期信号引起的,则带通滤波后信号的概率密度函数在平均值中央会出现谷,如图3-23中的(1)和(2)所示。

    另外,信号的自相关分析也可辨识随机信号中所蕴涵的周期分量,如3-23 (b)所示。
    为了鉴别宽带随机信号频谱中产生的尖峰是周期还是窄带随机分量,还可采用更高的频率分辨率(更窄的频率分辨带宽)重新进行谱分析。注意:正弦信号在理论上讲具有零带宽。如果频谱上的尖峰是由于周期分量引起的,则尖峰的宽度总是与数据分析的颇率分辨带宽相同,而幅值随着分析带宽的变窄而增大。如果频谱上的尖峰是由于窄带随机分量引起的,则它是有限的带宽,随着频率分辨带宽变窄最终可辨识到,即幅值不会随着分析带宽的变窄不断增大。假如计算的是线性谱,如果频谱上的尖峰是由于周期性分量引起的,则尖峰的幅值不会随着分析带宽的变窄而减小;而如果频谱上的尖峰是由于随机激励的共振响应而产生的,则频谱尖峰将会随着频率分辨带宽的变窄而减小。如果计算的是自谱,由于周期分量引起的谱峰值将随频率分辨带宽变窄而增加;而由于窄带随机响应产生的谱峰值随着频率分辨带宽的变窄最终基本不变化。

    在随机振动中统一使用的K4M51323PC-DG75是单边自功率谱密度。
    (1)正弦振动分量与随机振动分量的分离。当今的环境与可靠性实验室在进行随机+正弦试验时,通常是将随机和正弦分开来设定,试验时也是随机到满量级时再将正弦加上去。所以从现场实测到的振动数据,若在同一频带内同时包含有正弦分量和随机分量,且两者均不能忽略不计,则在形成设计输入与试验规范时应将它们分离出来分别给出。分离方法有:
    ①计算法。分别用两个足够小的分析带宽Bi和B2对数据进行自谱分析,得到分析带宽内总均方值分别为砰和o,则分离所得的随机分量的自谱密度值G(f)和正弦分量4由下式计算:
    ②截取法。选用足够小的分析带宽,直到在谱图上正弦谱峰随着分析带宽越来越小而十分突出,而随机分量又可以近似看成局部白噪声,这样就可以从中将正弦分量截取出来。
    (2)周期信号和窄带信号的区分。可能存在这样的情况,宽带随机信号频谱上的尖峰是由于某一确定的振荡现象引起的,但振荡频率不是固定的,如随着转速变化的转动机械不平衡引起的振动;另一种情况,谱峰可能足由于随机调幅的周期现象产生的,如以固定转速运转的螺旋桨内湍流产生在叶片上的压力。对这些信号,有时称为是准周期信号,在计算频谱中得到的尖峰是一个有限带宽谱峰值,很像窄带随机信号。鉴别准周期和窄带随机信号的方法如下。
    ①原始信号通过窄带带通滤波器滤波,将围绕有疑问谱峰的信号频率范围隔离。带通滤波器的中心频率在频谱尖峰的中点上,而带宽刚好覆盖整个谱的尖峰带宽。
    ②取平均时间丁大于滤波器带宽B的倒数(通常T>l O/B),计算带通滤波后信号的概率密度函数。
    如果频谱上的尖峰是由窄带随机信号产生的,则带通滤波后信号的概率密度函数与图3-23 (a)中所述的高斯曲线形式非常接近。如果频谱上的尖峰是周期或准周期信号引起的,则带通滤波后信号的概率密度函数在平均值中央会出现谷,如图3-23中的(1)和(2)所示。

    另外,信号的自相关分析也可辨识随机信号中所蕴涵的周期分量,如3-23 (b)所示。
    为了鉴别宽带随机信号频谱中产生的尖峰是周期还是窄带随机分量,还可采用更高的频率分辨率(更窄的频率分辨带宽)重新进行谱分析。注意:正弦信号在理论上讲具有零带宽。如果频谱上的尖峰是由于周期分量引起的,则尖峰的宽度总是与数据分析的颇率分辨带宽相同,而幅值随着分析带宽的变窄而增大。如果频谱上的尖峰是由于窄带随机分量引起的,则它是有限的带宽,随着频率分辨带宽变窄最终可辨识到,即幅值不会随着分析带宽的变窄不断增大。假如计算的是线性谱,如果频谱上的尖峰是由于周期性分量引起的,则尖峰的幅值不会随着分析带宽的变窄而减小;而如果频谱上的尖峰是由于随机激励的共振响应而产生的,则频谱尖峰将会随着频率分辨带宽的变窄而减小。如果计算的是自谱,由于周期分量引起的谱峰值将随频率分辨带宽变窄而增加;而由于窄带随机响应产生的谱峰值随着频率分辨带宽的变窄最终基本不变化。

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