搜索振動測試基礎知識：采集儀的關鍵技術指標簡介
2017-03-19 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
1分貝dB
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A0為基準,聲音基準20uPa,振動基準10??m/ss,無特殊要求,基準為1;
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線性乘以10倍,dB增加20;線性乘以2倍,dB增加6;
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0dB表示A=A0,A必須大于0;
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dB相加:不能直接相加,應算回到A之后相加,然后再算為dB。
2基線(直流偏置)
儀器輸入為0時(將輸入短路)信號的基線,應使用此時噪聲信號的平均值作為基線。
基線兩種來源:
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固定基線,由于元器件的特性,儀器固有的基線;
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基線漂移,隨著時間、溫度等環(huán)境的變化,基線會有漂動。
兩種指標:
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絕對偏置:mV
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相對偏置:%,dB,相對于滿量程的比例。
注:輸入短路,一般使用50歐姆的電阻進行短路。
3輸入噪聲(等效輸入噪聲)
儀器本底噪聲折合到輸入端的大小,與本底噪聲和放大倍數(shù)有關。準確描述輸入噪聲時,應注明:
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量程或放大倍數(shù);
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噪聲的統(tǒng)計指標,一般用有效值rms,為了避免基線影響,實際使用均方差。
4動態(tài)范圍
動態(tài)范圍是同一量程下,最大與最小可測信號的倍數(shù);在頻譜上最大可測信號與最大噪聲頻譜的比,不同于信噪比。
本底噪聲可能由如下原因產(chǎn)生:
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AD位數(shù)決定的分辨率,當AD位數(shù)越低時越重要;
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元器件和電路的噪聲,當AD位數(shù)24位及以上時為主要原因;
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儀器的失真引起的各倍次諧波。
一般采集儀的動態(tài)范圍:
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16位:60~90dB
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24位:100~120dB
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32位: 130dB
儀器動態(tài)范圍的檢定:
在高中低三個分析頻段中各選一頻率值f,f約為該段上限的1/4~1/3, 壓譜線(無泄漏),輸入頻率f,幅值為量程最大值的正弦信號,測量f點的幅值Am,分貝Dm dB,測量本底噪聲中最大值An,分貝Dn dB。
動態(tài)范圍:
測定時需注意:
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被測標準正弦信號接近于量程最大值,但不能達到最大值,避免削波;
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正弦信號的頻率應為df的整數(shù)倍,避免泄露;
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當AD位數(shù)24位及以上時,噪聲非常小,因此微小的泄露都可能產(chǎn)生明顯的影響;
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由于采集儀的采樣頻率總是有微小誤差,因此可手動微調(diào)信號頻率達到整周期效果;
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當AD位數(shù)24位及以上時,信號失真引起的倍次諧波將很明顯,這有可能是信號源自身的失真,也可能是采集儀引起的,應想辦法區(qū)分。
動態(tài)范圍的測定
動態(tài)范圍與信噪比的比較:
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動態(tài)范圍是從頻譜上比較;
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An為頻譜中的最大噪聲分量的幅值;
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An不是輸入噪聲的時域幅值,一定小于它;
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若將Dm和噪聲時域幅值相比,則相當于最大信噪比。
噪聲的時域幅值和頻譜幅值
5失真度
反映由于儀器引起的被測信號的畸變。用標準正弦信號來評測,從頻譜上,正弦信號失真后會出現(xiàn)各次倍頻。
兩種失真度的定義:
(1) THD 總諧波失真
(2) THD+N 總失真
若失真僅僅引起倍頻成分則兩種方法基本一致;
若還出現(xiàn)非倍頻的其他成分則THD+N才能更好地反映失真問題。
6輸入阻抗
電子測量儀器中,各級儀器一般遵循以下規(guī)則,否則可能導致很大的測量誤差:高輸入阻抗,低輸出阻抗。
根據(jù)電路原理,采集儀輸入端相當于并聯(lián)在前一級儀器(如傳感器)上,若采集儀電阻很大,則對電壓的分流就可以忽略,不會影響測量結(jié)果。另外當采集儀與其他測量儀器并聯(lián)使用時,注意其他儀器的輸入阻抗也要高。
7通道間特性
通道間串擾:一個通道輸入信號,串擾到另一個通道的程度。
通道一致性:任意兩個通道,測量完全相同信號,其幅值和相位的一致性。
關于時間差和相位差:通常通道間的時間差是固定的,則相位差與頻率成正比。例如:若時間差 1ms,信號頻率 1Hz(周期1s),則相位差為0.36度;信號頻率 10Hz(周期0.1s),則相位差為3.6度。
相位差計算公式:
其中,t0為時間差;φs為相位差;fn為信號頻率。
8混疊頻率計算
根據(jù)采樣定理,若信號頻率大于采樣頻率的一半時將產(chǎn)生混疊。若信號產(chǎn)生混疊,根據(jù)混疊機理,可以得出分析信號的混疊頻率計算公式,設實際信號頻率為fs,采樣頻率為SF,并且SF<2f,經(jīng)采樣分析得到的混疊后頻率為fa,則有如下公式:
其中,Int()為取整操作,小數(shù)點后面的數(shù)字全部舍棄,僅保留小數(shù)點以前的整數(shù)部分。
9抗混疊濾波及衰減指標
根據(jù)采樣定理,采樣前必須濾除大于SF/2的頻率成分,以防止混疊。注意:必須為采樣前濾除,不能在采樣后再進行數(shù)字濾波。抗混疊濾波實際為低通濾波,其濾波器的指標有兩種表示:
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