Малюнок 1

FRF Функція частотної реакції

Малюнок 2

FRF Функція частотної реакції програмне забеспечення

Функція частотної реакції (FRF)


Широкосмугові випадкові, синусоїдальні, ступінчасті або перехідні сигнали широко використовуються як сигнали збудження в тестових і вимірювальних програмах. Фіг.1 ілюструє, що сигнал збудження x може бути застосований до UUT (Unit Under Test) і генерувати одну або кілька відповідей, позначених y. Зв'язок між входом і виходом відомий як функція передачі або частотна характеристика і представлений H (y, x). Загалом функція передачі - це складна функція, яка описує, як система змінює величину та фазу вхідного сигналу як функцію частоти збудження.
При різних збудженнях характеристики системи UUT вимірюються експериментально. До таких характеристик належать:

Функція частотної реакції (FRF), яку описують

Коефіцієнт посилення як функція частоти

Фаза як функція частоти

Резонансні частоти

Демпфіруючі фактори

Загальне гармонійне спотворення

Нелінійність


Основна теорія функції частотного реагування

Поширеним застосуванням динамічних аналізаторів сигналу є вимірювання функції частотної реакції (FRF) механічних систем. Це також відоме як Мережевий аналіз, де одночасно вимірюються вхід і вихід системи. За допомогою цих багатоканальних вимірювань аналізатор може виміряти, як система "змінює" входи. Якщо система є лінійною, що є загальним припущенням, то ця "зміна" повністю описана функцією частотного реагування (FRF). Насправді, для лінійної та стабільної системи реакцію системи на будь-який вхід можна передбачити, лише знаючи функцію частотного реагування.

Частотна характеристика вимірюється за допомогою спектрального методу поперечної потужності FFT з широкосмуговим випадковим збудженням. Широкосмугове збудження може бути справжнім випадковим шумовим сигналом з гауссовим розподілом, або псевдовипадковим сигналом розподілу амплітуди, який може бути визначений користувачем. Термін широкосмуговий зв'язок може вводити в оману, оскільки добре реалізований сигнал випадкового збудження повинен бути обмеженим смугою частот і керуватися верхньою межею діапазону частот аналізу. Тобто, збудження не повинно збуджувати частоти вище тієї, яку можна виміряти приладом. Випадковий генератор генеруватиме лише випадкові сигнали до діапазону частот аналізу. Це також сконцентрує енергію збудження на корисному діапазоні частот.

Перевага використання широкосмугового випадкового збудження полягає в тому, що воно може збуджувати весь діапазон частот за короткий проміжок часу, тому загальний час тестування менше. Недолік широкосмугового збудження полягає в тому, що його частотний вміст поширюється в широкому діапазоні за короткий час. Енергетичний внесок збудження в кожній точці частоти буде набагато меншим, ніж загальна енергія сигналу (приблизно, на -30 до -50 дБ менше загальної). Навіть при великій середній кількості для оцінки функції частотної реакції (FRF), широкосмуговий сигнал не буде ефективно вимірювати екстремальні динамічні характеристики UUT.

Вимірювання синуса, з іншого боку, оптимізує вимірювання в кожній точці частоти. Оскільки збудження - це синусова хвиля, вся його енергія сконцентрується на одній частоті, виключаючи покарання динамічного діапазону при широкосмуговому збудженні. Крім того, якщо частота відгуку частоти падає, фільтр відстеження відповіді може допомогти підібрати надзвичайно малі синусоїди. Проста оптимізація діапазону входу на кожній частоті може розширити динамічний діапазон вимірювання понад 150 дБ.

Виміряйте функцію частотного реагування за допомогою Swept Sine

Синусоїдальний сигнал з фіксованою частотою виражається у такій формулі функції реагування на частоту як: де t позначає час. Синхронізуючий синусоїд має мінливу частоту, яка зазвичай обмежена двома межами. Зміна частоти може бути як в лінійній, так і в логарифмічній шкалі на основі різних вимог користувача. Синхронізуючий синусоїдальний сигнал може бути визначений за такими параметрами:

  • Межа низької частоти, яку просто називають низькою частотою або
  • Межа високої частоти, яку просто називають високою частотою або
  • Режим підмітання - логарифмічний або лінійний
  • Швидкість розгортки, або в октаві / хв, якщо режим розгортки логарифмічний, або в Гц / сек, якщо режим розгортки лінійний
  • Амплітуда синусоїдального сигналу, A (f, t), яка може бути постійною або змінною часу і частоти.

Миттєва частота являє собою поточну частоту протікання синуса. Це змінна змінна і зазвичай відображається на екрані як частота підмітання.

Частоту підмітання також можна керувати вручну під час випробування за допомогою елементів утримування, відновлення, стрибка або паузи

На відміну від деяких продуктів цифрового аналізу сигналів (DSA), які використовують тестовий синус з декількома дискретними ступінчастими синусоїдами в послідовності , тест синусоїдальної синусоїди використовує справжню техніку цифрового синтезу для генерації синусоїдів з надзвичайно аналогічним плавним переходом від однієї частоти до інший. Це гарантує відсутність різких переходів під час тесту, що може спричинити шок ¡± ЮТ. На малюнку 2 показаний типовий прокатуючий синусоїд з 1,0 Впк.

Розміщений синус може нести в лінійному чи логарифмічному режимі. Лінійна розгортка означає, що частота буде змінюватися з постійною швидкістю з одиницями Гц / сек. У цьому випадку швидкість розгортки є постійною і однаковою на всіх частотах. Як варіант, режим підмітання можна встановити як логарифмічний або Журнальний. У режимі "Журнал" швидкість розгортання повільніше на низьких частотах і швидша на більш високих частотах. У режимі "Журнал" одиниці швидкості переміщення знаходяться в Октаві / Хв.

Динамічний аналізатор сигналу та колектор вібраційних даних CoCo-80X (та CoCo-90X) рекомендується Crystal Instruments для вимірювання частотної характеристики (FRF).

Замовити презентацію