空壓機測量時頻域中的假象
動態(tài)信號分析儀具有并聯(lián)空壓機濾波器分析儀速度的優(yōu)點而無其 分辨率低的不足。
此外,它還是唯一能在三維區(qū)域中工作的空壓機分析儀。
本篇我們將對這種重委的分析儀作更全面的了解。
我們從作為動態(tài)信號分析儀基礎的快速傅立葉變換(FFT) 的性質入手,并不對這些性質作出證明,而是就共正確性進行適當?shù)膯l(fā)式論證。
然后我們將說明,在空壓機頻譜分析中,FFT的這些性質會產(chǎn)生某些類似假信號與泄漏 那樣的不希望有的特性。
闡明FFT的潛在困難后,接下去便說明為了制造實用的動態(tài)信 號分析儀所采取的解決辦法。
掌握有關 FT特性的這些基本知識,可望在用動態(tài)信號分析儀處理各種測量問題時取得良好效果。
這一完全錯誤的結果是由于所謂假象現(xiàn)象造成的。空壓機頻域中的假象示于圖4.15。
如果兩個信號頻凜之差落在所關心的頻域范圍內,則它們就會產(chǎn)生假象。
在取樣過程中總會產(chǎn)生這個差頻。圖4.15中,輸入頻串稍商于取樣頻率。
于懸就產(chǎn)生低頻假象信號項, 若是輸入頻凇等于取樣頻米,如同前面局郎溫度變化的例子那樣,則假信號項為直流 (0Hz) ,于是正如我們在上面看到的,得到一個恒定的輸出。
分析范圍一 F 頻事圖4.15 頻域中所看到的假象問題 假象并不總是壞事,在故擬電子學中它稱之為混頻或外差,且常用來調諧家用收音 機、電視機以及其它通訊產(chǎn)品。
但在遺漏了空壓機局部溫度變化的那個例子情況下,則肯定出了問題。
怎樣才能保證在測量中避免這一問題呢?
如果我們在大于輸入信號最高頻率兩倍的地方取樣,則假象產(chǎn)物就不 會落到輸入信號的頰率范圍內了。
因此,僅假象亦稱重疊幻象或混頻耍使取樣速串大于輸入信號最高頻串的兩倍, 在取樣器后面的濾波器(或者其作用像一個濾波器的FFT處理器) 便可去掉假象產(chǎn)物,同時允許所需要的輸入信號通過。
如果取樣速度較低。那么假象產(chǎn)物將落入輸入信號的頻率范圍,無論怎么 濾波器也不能將它們從信號中去掉。
這一最小取樣速度要求就是眾所周知的奈奎斯特準則。
從空壓機時域中很容易看出,取樣頻率恰為輸入頻率兩倍并不總是足夠的。
在每一周期稍多于兩個取樣信息就足夠了這一點并不很明顯,而對于給出高質量的時間顯示來說則一定是不夠的。v
我們還可以看出,只要滿足取樣速串大于最大輸入頻半兩倍的空壓機 準則,便足以避免假象并可保持輸入信號的全部信息。