搜索振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)：采集儀的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)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(zhǔn),聲音基準(zhǔn)20uPa,振動(dòng)基準(zhǔn)10??m/ss,無特殊要求,基準(zhǔn)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(yīng)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(shí)(將輸入短路)信號(hào)的基線,應(yīng)使用此時(shí)噪聲信號(hào)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(shí)間、溫度等環(huán)境的變化,基線會(huì)有漂動(dòng)。
兩種指標(biāo):
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絕對(duì)偏置:mV
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相對(duì)偏置:%,dB,相對(duì)于滿量程的比例。
注:輸入短路,一般使用50歐姆的電阻進(jìn)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(guān)。準(zhǔn)確描述輸入噪聲時(shí),應(yīng)注明:
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量程或放大倍數(shù);
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噪聲的統(tǒng)計(jì)指標(biāo),一般用有效值rms,為了避免基線影響,實(shí)際使用均方差。
4動(dòng)態(tài)范圍
動(dòng)態(tài)范圍是同一量程下,最大與最小可測(cè)信號(hào)的倍數(shù);在頻譜上最大可測(cè)信號(hào)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(dāng)AD位數(shù)越低時(shí)越重要;
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元器件和電路的噪聲,當(dāng)AD位數(shù)24位及以上時(shí)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(dòng)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(dòng)態(tài)范圍的檢定:
在高中低三個(gè)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(hào),測(cè)量f點(diǎn)的幅值Am,分貝Dm dB,測(cè)量本底噪聲中最大值An,分貝Dn dB。
動(dòng)態(tài)范圍:
測(cè)定時(shí)需注意:
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被測(cè)標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)接近于量程最大值,但不能達(dá)到最大值,避免削波;
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正弦信號(hào)的頻率應(yīng)為df的整數(shù)倍,避免泄露;
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當(dāng)AD位數(shù)24位及以上時(shí),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(dòng)微調(diào)信號(hào)頻率達(dá)到整周期效果;
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當(dāng)AD位數(shù)24位及以上時(shí),信號(hào)失真引起的倍次諧波將很明顯,這有可能是信號(hào)源自身的失真,也可能是采集儀引起的,應(yīng)想辦法區(qū)分。
動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)定
動(dòng)態(tài)范圍與信噪比的比較:
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動(dòng)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(shí)域幅值,一定小于它;
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若將Dm和噪聲時(shí)域幅值相比,則相當(dāng)于最大信噪比。
噪聲的時(shí)域幅值和頻譜幅值
5失真度
反映由于儀器引起的被測(cè)信號(hào)的畸變。用標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)來評(píng)測(cè),從頻譜上,正弦信號(hào)失真后會(huì)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(cè)量儀器中,各級(jí)儀器一般遵循以下規(guī)則,否則可能導(dǎo)致很大的測(cè)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(dāng)于并聯(lián)在前一級(jí)儀器(如傳感器)上,若采集儀電阻很大,則對(duì)電壓的分流就可以忽略,不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。另外當(dāng)采集儀與其他測(cè)量儀器并聯(lián)使用時(shí),注意其他儀器的輸入阻抗也要高。
7通道間特性
通道間串?dāng)_:一個(gè)通道輸入信號(hào),串?dāng)_到另一個(gè)通道的程度。
通道一致性:任意兩個(gè)通道,測(cè)量完全相同信號(hào),其幅值和相位的一致性。
關(guān)于時(shí)間差和相位差:通常通道間的時(shí)間差是固定的,則相位差與頻率成正比。例如:若時(shí)間差 1ms,信號(hào)頻率 1Hz(周期1s),則相位差為0.36度;信號(hào)頻率 10Hz(周期0.1s),則相位差為3.6度。
相位差計(jì)算公式:
其中,t0為時(shí)間差;φs為相位差;fn為信號(hào)頻率。
8混疊頻率計(jì)算
根據(jù)采樣定理,若信號(hào)頻率大于采樣頻率的一半時(shí)將產(chǎn)生混疊。若信號(hào)產(chǎn)生混疊,根據(jù)混疊機(jī)理,可以得出分析信號(hào)的混疊頻率計(jì)算公式,設(shè)實(shí)際信號(hào)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(diǎn)后面的數(shù)字全部舍棄,僅保留小數(shù)點(diǎn)以前的整數(shù)部分。
9抗混疊濾波及衰減指標(biāo)
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(jìn)行數(shù)字濾波。抗混疊濾波實(shí)際為低通濾波,其濾波器的指標(biāo)有兩種表示:
本文內(nèi)容根據(jù)COINV東方所振動(dòng)噪聲測(cè)試公眾號(hào)(ID:coinv2016)的相關(guān)內(nèi)容整理而成。
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