動態(tài)采集實(shí)驗(yàn)(振動試驗(yàn))-南航

《振動測試試驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：動態(tài)信號采集姓名：學(xué)號：同組實(shí)驗(yàn)者：指導(dǎo)老師：王彤實(shí)驗(yàn)日期：2012.12.06南京航空航天大學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二零一二年實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)動態(tài)信號采集的基本理論了解動態(tài)信號采集的基本過程掌握動態(tài)信號采集的關(guān)鍵參數(shù)二：實(shí)驗(yàn)過程、數(shù)據(jù)及分析頻率分辨率對分析信號頻率精度的影響（1）實(shí)驗(yàn)過程：①設(shè)置信號源輸出信號為固定正弦，頻率為101Hz，輸出電壓為1V，打開信號發(fā)生器。②設(shè)置分析起始頻率為0Hz，分析頻率段為200Hz，譜線數(shù)為400線。③設(shè)置曲線為通道1的線性譜。④暫停，查看當(dāng)前譜的峰值并讀數(shù)。⑤改變分析頻率范圍為0~1000Hz，再次查看前譜的峰值并讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：頻率段峰值頻率（峰值處）0~200Hz0.691036101Hz0~1000Hz0.556205100Hz（3）實(shí)驗(yàn)分析：結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明頻率分辨率對分析信號頻率精度的影響。該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明頻率分辨率越高，分析信號的精度就會越高。頻率段為0~200Hz時(shí)，分辨率為0.5Hz。頻率段為0~1000Hz時(shí)，分辨率為2.5Hz?？够鞛V波器的作用（1）實(shí)驗(yàn)過程：①設(shè)置分析起始頻率為0Hz，分析頻率段為100Hz。②設(shè)置信號源輸出信號為固定正弦，頻率為160Hz，輸出電壓為1V，打開信號發(fā)生器，將信號發(fā)生器輸出端直接接入分析儀的1CH。③暫停，查看當(dāng)前譜的峰值并讀數(shù)。④將信號發(fā)生器輸出端通過抗混濾波器接入分析儀的1CH，觀察分析儀顯示的線性譜有什么變化，并再次查看前譜的峰值并讀數(shù)。（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：是否接入抗混疊濾波器峰值頻率（峰值處）否0.01171050Hz是0.001680100Hz（3）實(shí)驗(yàn)分析：①沒接入抗混濾波器時(shí)，峰值處的頻率為50Hz，因?yàn)椴蓸宇l率小于信號的兩倍，發(fā)生重疊，而重疊的中心即為采樣頻率的一半。在該實(shí)驗(yàn)中，分析頻率為0~100Hz，所以峰值在50Hz處。②接入抗混濾波器后，大于采樣頻率兩倍的信號被濾去，信號源輸出的信號被濾去，所以基本上沒有信號。功率泄露現(xiàn)象與加窗（1）實(shí)驗(yàn)過程：①設(shè)置分析起始頻率為0Hz，分析頻率段為104Hz。②設(shè)置信號源輸出信號為固定正弦，頻率為52Hz，輸出電壓為1V，打開信號發(fā)生器。③暫停，查看當(dāng)前譜的峰值并讀數(shù)。④設(shè)置信號源輸出信號為固定正弦，頻率為52Hz，輸出電壓為1V，打開信號發(fā)生器。⑤觀察分析儀顯示的線性譜有什么變化，并再次查看前譜的峰值并讀數(shù)。⑥添加漢寧窗，觀察分析儀顯示的線性譜有什么變化，并再次查看前譜的峰值并讀數(shù)。（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：信號頻率峰值頻率（峰值處）52Hz0.65211259.9531Hz50Hz未加窗0.49236650.1347Hz加窗0.62196050.1347Hz（3）實(shí)驗(yàn)分析：①是它的倍數(shù)，倍數(shù)為512倍。采樣時(shí)間，而正弦信號頻率為，所以T為t的200倍。②它與前者的區(qū)別是它的峰值頻率增大，峰值減小，這主要是因?yàn)轭l率分辨率的問題，前者的讀出的峰值頻率剛好與實(shí)際的峰值頻率吻合，而后者由于頻率分辨率的問題不在實(shí)際中的峰值頻率中，故會減小。③加窗之后，峰值變大，更接近實(shí)際。數(shù)據(jù)采集不刻意加窗即為相當(dāng)于加了矩形窗。而漢寧窗與矩形窗的譜圖對比，漢寧窗主瓣加寬并降低，旁瓣則顯著減?。谝粋€旁瓣衰減一32dB，而矩形窗第一個旁瓣衰減一13dB．此外，漢寧窗的旁瓣衰減速度也較快，約為60dB，而矩形窗為20dB。由以上比較可知，從減小泄漏觀點(diǎn)出發(fā)，漢寧窗優(yōu)于矩形窗，所以峰值變大。三：實(shí)驗(yàn)綜合分析（1）說明頻率分辨率對分析信號頻率精度的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明頻率分辨率越高，分析信號的精度就會越高，所讀的中心頻率離實(shí)際頻率量化誤差會減小。（2）解釋數(shù)據(jù)采集頻率混疊原因并說明抗混濾波器的作用。當(dāng)用采樣頻率F對一個信號進(jìn)行采樣時(shí),信號中F/2以上的頻率不是消失了,而是對稱的映象到了F/2以下的頻帶中,并且和F/2以下的原有頻率成分疊加起來,這個現(xiàn)象叫做混疊。 抗混疊濾波器的作用：在采用頻率F一定的前提下,通過低通濾波器濾掉高于F/2的頻率成分,通過低通濾波器的信號則可避免出現(xiàn)頻率混疊。數(shù)據(jù)采集功率泄露的原因并說明hanning窗的作用。數(shù)據(jù)采集相當(dāng)于取其有限的時(shí)間片段進(jìn)行分析，做法是從信號中截取一個時(shí)間片段，然后用觀察的信號時(shí)間片段進(jìn)行周期延拓處理，得到虛擬的無限長的信號，然后就可以對信號進(jìn)行傅里葉變換、相關(guān)分析等數(shù)學(xué)處理。原來的信號被截?cái)嘁院?，其頻譜發(fā)生了畸變，原來集中在f0處的能量被分散到兩個較寬的頻帶中去了，這種現(xiàn)象稱之為頻譜能量泄漏。hanning窗的作用：數(shù)據(jù)采集不刻意加窗即為相當(dāng)于加了矩形窗。而漢寧窗與矩形窗的譜圖對比，漢寧窗主瓣加寬并降低，旁瓣則顯著減