譜密度
發(fā)布時(shí)間:2012/10/21 16:15:23 訪問次數(shù):1110
在隨機(jī)振動(dòng)中統(tǒng)一使用的K4M51323PC-DG75是單邊自功率譜密度。
(1)正弦振動(dòng)分量與隨機(jī)振動(dòng)分量的分離。當(dāng)今的環(huán)境與可靠性實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行隨機(jī)+正弦試驗(yàn)時(shí),通常是將隨機(jī)和正弦分開來設(shè)定,試驗(yàn)時(shí)也是隨機(jī)到滿量級(jí)時(shí)再將正弦加上去。所以從現(xiàn)場實(shí)測到的振動(dòng)數(shù)據(jù),若在同一頻帶內(nèi)同時(shí)包含有正弦分量和隨機(jī)分量,且兩者均不能忽略不計(jì),則在形成設(shè)計(jì)輸入與試驗(yàn)規(guī)范時(shí)應(yīng)將它們分離出來分別給出。分離方法有:
①計(jì)算法。分別用兩個(gè)足夠小的分析帶寬Bi和B2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自譜分析,得到分析帶寬內(nèi)總均方值分別為砰和o,則分離所得的隨機(jī)分量的自譜密度值G(f)和正弦分量4由下式計(jì)算:
②截取法。選用足夠小的分析帶寬,直到在譜圖上正弦譜峰隨著分析帶寬越來越小而十分突出,而隨機(jī)分量又可以近似看成局部白噪聲,這樣就可以從中將正弦分量截取出來。
(2)周期信號(hào)和窄帶信號(hào)的區(qū)分?赡艽嬖谶@樣的情況,寬帶隨機(jī)信號(hào)頻譜上的尖峰是由于某一確定的振蕩現(xiàn)象引起的,但振蕩頻率不是固定的,如隨著轉(zhuǎn)速變化的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械不平衡引起的振動(dòng);另一種情況,譜峰可能足由于隨機(jī)調(diào)幅的周期現(xiàn)象產(chǎn)生的,如以固定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋槳內(nèi)湍流產(chǎn)生在葉片上的壓力。對(duì)這些信號(hào),有時(shí)稱為是準(zhǔn)周期信號(hào),在計(jì)算頻譜中得到的尖峰是一個(gè)有限帶寬譜峰值,很像窄帶隨機(jī)信號(hào)。鑒別準(zhǔn)周期和窄帶隨機(jī)信號(hào)的方法如下。
①原始信號(hào)通過窄帶帶通濾波器濾波,將圍繞有疑問譜峰的信號(hào)頻率范圍隔離。帶通濾波器的中心頻率在頻譜尖峰的中點(diǎn)上,而帶寬剛好覆蓋整個(gè)譜的尖峰帶寬。
②取平均時(shí)間丁大于濾波器帶寬B的倒數(shù)(通常T>l O/B),計(jì)算帶通濾波后信號(hào)的概率密度函數(shù)。
如果頻譜上的尖峰是由窄帶隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生的,則帶通濾波后信號(hào)的概率密度函數(shù)與圖3-23 (a)中所述的高斯曲線形式非常接近。如果頻譜上的尖峰是周期或準(zhǔn)周期信號(hào)引起的,則帶通濾波后信號(hào)的概率密度函數(shù)在平均值中央會(huì)出現(xiàn)谷,如圖3-23中的(1)和(2)所示。
另外,信號(hào)的自相關(guān)分析也可辨識(shí)隨機(jī)信號(hào)中所蘊(yùn)涵的周期分量,如3-23 (b)所示。
為了鑒別寬帶隨機(jī)信號(hào)頻譜中產(chǎn)生的尖峰是周期還是窄帶隨機(jī)分量,還可采用更高的頻率分辨率(更窄的頻率分辨帶寬)重新進(jìn)行譜分析。注意:正弦信號(hào)在理論上講具有零帶寬。如果頻譜上的尖峰是由于周期分量引起的,則尖峰的寬度總是與數(shù)據(jù)分析的頗率分辨帶寬相同,而幅值隨著分析帶寬的變窄而增大。如果頻譜上的尖峰是由于窄帶隨機(jī)分量引起的,則它是有限的帶寬,隨著頻率分辨帶寬變窄最終可辨識(shí)到,即幅值不會(huì)隨著分析帶寬的變窄不斷增大。假如計(jì)算的是線性譜,如果頻譜上的尖峰是由于周期性分量引起的,則尖峰的幅值不會(huì)隨著分析帶寬的變窄而減;而如果頻譜上的尖峰是由于隨機(jī)激勵(lì)的共振響應(yīng)而產(chǎn)生的,則頻譜尖峰將會(huì)隨著頻率分辨帶寬的變窄而減小。如果計(jì)算的是自譜,由于周期分量引起的譜峰值將隨頻率分辨帶寬變窄而增加;而由于窄帶隨機(jī)響應(yīng)產(chǎn)生的譜峰值隨著頻率分辨帶寬的變窄最終基本不變化。
在隨機(jī)振動(dòng)中統(tǒng)一使用的K4M51323PC-DG75是單邊自功率譜密度。
(1)正弦振動(dòng)分量與隨機(jī)振動(dòng)分量的分離。當(dāng)今的環(huán)境與可靠性實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行隨機(jī)+正弦試驗(yàn)時(shí),通常是將隨機(jī)和正弦分開來設(shè)定,試驗(yàn)時(shí)也是隨機(jī)到滿量級(jí)時(shí)再將正弦加上去。所以從現(xiàn)場實(shí)測到的振動(dòng)數(shù)據(jù),若在同一頻帶內(nèi)同時(shí)包含有正弦分量和隨機(jī)分量,且兩者均不能忽略不計(jì),則在形成設(shè)計(jì)輸入與試驗(yàn)規(guī)范時(shí)應(yīng)將它們分離出來分別給出。分離方法有:
①計(jì)算法。分別用兩個(gè)足夠小的分析帶寬Bi和B2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自譜分析,得到分析帶寬內(nèi)總均方值分別為砰和o,則分離所得的隨機(jī)分量的自譜密度值G(f)和正弦分量4由下式計(jì)算:
②截取法。選用足夠小的分析帶寬,直到在譜圖上正弦譜峰隨著分析帶寬越來越小而十分突出,而隨機(jī)分量又可以近似看成局部白噪聲,這樣就可以從中將正弦分量截取出來。
(2)周期信號(hào)和窄帶信號(hào)的區(qū)分?赡艽嬖谶@樣的情況,寬帶隨機(jī)信號(hào)頻譜上的尖峰是由于某一確定的振蕩現(xiàn)象引起的,但振蕩頻率不是固定的,如隨著轉(zhuǎn)速變化的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械不平衡引起的振動(dòng);另一種情況,譜峰可能足由于隨機(jī)調(diào)幅的周期現(xiàn)象產(chǎn)生的,如以固定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋槳內(nèi)湍流產(chǎn)生在葉片上的壓力。對(duì)這些信號(hào),有時(shí)稱為是準(zhǔn)周期信號(hào),在計(jì)算頻譜中得到的尖峰是一個(gè)有限帶寬譜峰值,很像窄帶隨機(jī)信號(hào)。鑒別準(zhǔn)周期和窄帶隨機(jī)信號(hào)的方法如下。
①原始信號(hào)通過窄帶帶通濾波器濾波,將圍繞有疑問譜峰的信號(hào)頻率范圍隔離。帶通濾波器的中心頻率在頻譜尖峰的中點(diǎn)上,而帶寬剛好覆蓋整個(gè)譜的尖峰帶寬。
②取平均時(shí)間丁大于濾波器帶寬B的倒數(shù)(通常T>l O/B),計(jì)算帶通濾波后信號(hào)的概率密度函數(shù)。
如果頻譜上的尖峰是由窄帶隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生的,則帶通濾波后信號(hào)的概率密度函數(shù)與圖3-23 (a)中所述的高斯曲線形式非常接近。如果頻譜上的尖峰是周期或準(zhǔn)周期信號(hào)引起的,則帶通濾波后信號(hào)的概率密度函數(shù)在平均值中央會(huì)出現(xiàn)谷,如圖3-23中的(1)和(2)所示。
另外,信號(hào)的自相關(guān)分析也可辨識(shí)隨機(jī)信號(hào)中所蘊(yùn)涵的周期分量,如3-23 (b)所示。
為了鑒別寬帶隨機(jī)信號(hào)頻譜中產(chǎn)生的尖峰是周期還是窄帶隨機(jī)分量,還可采用更高的頻率分辨率(更窄的頻率分辨帶寬)重新進(jìn)行譜分析。注意:正弦信號(hào)在理論上講具有零帶寬。如果頻譜上的尖峰是由于周期分量引起的,則尖峰的寬度總是與數(shù)據(jù)分析的頗率分辨帶寬相同,而幅值隨著分析帶寬的變窄而增大。如果頻譜上的尖峰是由于窄帶隨機(jī)分量引起的,則它是有限的帶寬,隨著頻率分辨帶寬變窄最終可辨識(shí)到,即幅值不會(huì)隨著分析帶寬的變窄不斷增大。假如計(jì)算的是線性譜,如果頻譜上的尖峰是由于周期性分量引起的,則尖峰的幅值不會(huì)隨著分析帶寬的變窄而減小;而如果頻譜上的尖峰是由于隨機(jī)激勵(lì)的共振響應(yīng)而產(chǎn)生的,則頻譜尖峰將會(huì)隨著頻率分辨帶寬的變窄而減小。如果計(jì)算的是自譜,由于周期分量引起的譜峰值將隨頻率分辨帶寬變窄而增加;而由于窄帶隨機(jī)響應(yīng)產(chǎn)生的譜峰值隨著頻率分辨帶寬的變窄最終基本不變化。
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