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完美WORD 完美WORD格式 专业知识分享 专业知识分享 振动测试及其分析 1?振动测试与动态信号分析 1.1基本术语 动态参数：结构振动的位移、速度、加速度；冲击的加速度；噪声的声压等（随时间变 化）。 动态测试：由传感器测得这些非电物理量并转变为电信号，然后经过信号放大、滤波等 适调环节，对信号作适当调节，对测试结果进行显示、记录的过程。 模拟信号：工程中的动态物理量都是随时间变化的， 相应的连续时间信号称为模拟信号。 数字信号：由模拟信号转换得到的离散数字序列。其特点是便于存储、处理。 数字信号是模拟信号在一定条件下的近似表示。 数据采集：将连续时间信号转变为离散数字信号的过程称为数据采集。 数据采集的方法：采样、量化一模数转换（ A/D 数据采集的方法：采样、量化一模数转换（ A/D转换产生的问题：频率混迭（偏度误差） 解决或减小误差的方法：抗混滤波、充分利用 信噪比（SNR）:信号功率与噪声功率之比。 过程的主要精度指标。 A/D转换） 、信号噪声比（随机误差）。 A/D转换器的动态范围。 用来衡量量化误差的大小，可作为反映量化 动态范围（DR）：可测试的最大信号与分辨率之比，通常用分贝（ dB ）表示。 A/D转换器的动态范围 DR与A/D转换位数N的关系：DR = 20lg 2N ; 女口 N=12 , DR~ 72 dB 1.2信号分析 从观测领域的不同，对信号特征进行分析的方法主要有三种：幅值域、时（间）域、 频（率）域。 （1）幅值域分析：有效值、峰值、平均值、方差（对随机信号 均值、方差，概率密度和 概率分布函数）。 峰值：动态信号时间历程中瞬时绝对值的最大值 Xp二X（t）max 对简谐信号来讲，用峰值描述是恰当的,x(t)二 A si n t , Xp = A 对简谐信号来讲，用峰值描述是恰当的, x(t)二 A si n t , Xp = A。 平均值： 对离散数字序列: 1 T 叭二何：〒0x(t)dt 1 T =T 0x(t)dt 1 Nlim xi n—N u Jx 总体平均值 样本平均值，总体均值的估计 总体均值 样本均值，总体均值的估计 N为样本长度（采样点数） 均值反映信号中心位置和变化的平均水平。均值和峰值不能反映信号在中心位置上 下波动的情况。 方差： 总体方差 样本方差2 1 T 2 样本方差 6 二 T 0[x（t）」x] dt 对离散数字信号序列： = lim $ = lim $ 化 一.)2 N 厂 N i 4 总体方差 三丄? 三丄? （Xi」x）2 样本方差 N y 方差反映了信号在中心位置上的波动程度。 有效值（均方根值）： I 1 7 2 Xrms 二：何订 0 % （t）dt 总体有效值 Xrms Xrms = Ji I x2(t)dt 样本有效值 对离散数据序列 xrmslim xrms lim 1 J x2 N y 总体有效值 xrms xrms 均方值（有效值的平方）反映了信号动态与静态总的平均能量水平 。 （2）时域分析：相关函数分析 相关：是指变量之间的线性关系。 自相关函数 信号x（t）的自相关函数 Rx（）是描述x（t） 一个时刻与另一个时刻的取值之间的依赖 关系。 1 T Rx（）jm:〒 0x（t）x（t ）dt 离散化计算公式： 1 N申 Rx(n「t) x(r) x(r n) N — n r =± 式中：N —采样点数 t—采样时间间隔 n —时延序列 自相关函数Rx()是以时延域T为自变量的实值偶函数， 可正可负，在.=0取得最大值。 自相关函数Rx(O与x(t)的均值 以、方差▽ 2之间的关系 ￡ -三空氏(.)飞2 工程中采用相关系数表示相关性: ■：xO ■：xO Rx( )-￡ ；?x( .)=0表示x(t)和x(t ??)之间无相关性； ?x( J =1表示x(t)和x(t )之间完 全相关。*0)=1。 自相关函数的应用 判断原信号的性质 检测混于随机噪声中的确定性信号 Rx()的傅立叶变换可以求得信号的功率谱密度 Gx( f ) = 2 Rx( ) ef d ■ 互相关分析 互相关函数Rxy()表示两个信号x(t)和y(t)之间依赖关系。 1 J Rxy( HTim；T .0x(t) y(t )dt 1 N _n 离散化计算公式： Rxy(n Yt) — ? x(r) y(r n) N —n心 式中：N —采样点数 At —采样时间间隔 n —时延序列 互相关函数Rxy()是以时延变量 T为自变量的实函数，可正可负，但在 得最大值，也不一定是偶函数。 互相关函数Rxy()与」x、二x、」y、二y之间的关系 x y x y 工程中采用相关系数表示两个信号 x(t)和y(t)的相关性: R⑴_卩卩 ；?xy ；?xy