新手求探讨，扫频实验怎样做才科学合理

sy0116

    最近准备做一个扫频实验，验证前面理论推导的一个系统的幅频响应计算结果。通常，理论计算出来的幅频响应都是系统在某一固定频率正弦激励下的稳态响应，但扫频实验时为了方便往往只能采用频率连续变化的激励信号，显然，这个信号的频率是变化的，系统的响应也不是稳态的，那么这样做出来的实验结果是否科学合理呢？在这种条件下观赛到的实验现象如分岔等是不是有可能是假象呢？

    我曾用这种方式对我所研究的1个个系统做过一次“扫频”：先固定1个频率激振100个周期，只保存后2个周期的数据，然后将激振频率提高0.1Hz(中间没有停机，即前一个频率激振100周期后机器自动将频率改变后接着激振)再激振100个周期，也只取最后2个周期数据，如此一直增加激振频率，到达某一频率后再反向用同样的方式往回扫（中间同样不停机）。用这些保存下来的最后2周期响应数据绘制出幅频响应图与理论计算对比发现误差较小，而且没有分岔,我实验的频率范围是5.4Hz到6.3Hz，激励幅值恒定，共振发生在5.7Hz附近。

    但课题组的一位老师认为我这种扫频方法不正确，他认为我所研究的这个系统一定会有分岔，而要做出分岔的实验效果就一定要用频率连续变化的扫频才行，他建议用连续变化的扫频从5Hz扫到7Hz（激励幅值恒定），然后再扫回来，单向扫一次时间20秒（由于我们实验设备的问题最多只能扫20秒，按我前面那种做法也最多只能做19个频率点，所以我做的时候实验的频率范围比较小），我按他的方法先用数值法计算了一下这种方式下的扫频响应，如图1所示，显然响应在正扫（黄色曲线）和反扫（绿色曲线）时响应差别非常大，老师认为这就是出现分岔了，但当我把单向扫频时间增加到1800秒时，得到的结果如图2所示，可见所谓的分岔已经没有了，其结果与我前面用的那种方法做出来的实验结果也比较接近，因此，我认为用一个频率快速连续变化的激励做出来的扫频结果是有问题的，但老师却说他以前发的文章都是这样做的，这是正确的方法。

    请问各位高手你们认为扫频实验究竟该怎样做才科学合理呢?


    另外，在做频率连续变化的扫频时，正扫和反扫中间能否停机？如果不能停那么我实验时单向扫频最多就只能做10秒，这样频率变化的速度就更快了。

                                 图1，扫20秒


                         图2，扫1800秒

hcharlie

幅频响应曲线是建立在各个定频稳态结果，不是连续扫频的结果。
连续扫频只能近似接近理论幅频响应曲线，是一种纯工程方法，它是没有理论支持的，扫频速度越慢越接近。工程上一般要求扫频速度低于每分钟1个倍频程，这样控制误差的范围。
再说一句，不存在你们老师说的连续扫频的理论！它是一个非稳态振动行为，它纯粹是一个工程近似方法。

sy0116

hcharlie 发表于 2013-10-3 14:23

                               
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幅频响应曲线是建立在各个定频稳态结果，不是连续扫频的结果。
连续扫频只能近似接近理论幅频响应曲线，是 ...

这样说来应当是我前面用用的那种每个频率激振100个周期的扫法更合理了

数字信号

当然可以使用扫频而不是定频，用跟踪滤波器啊！跟踪滤波器的理论和实践在二次世界大战时就被发明并使用了，现在所有的振动控制器都有这个功能。

hcharlie

按照你认为正确的去做！别人（包括你的老师，网友，当然包括本人）的话仅做参考。

蕃蕃

hcharlie 发表于 2013-10-3 14:23
幅频响应曲线是建立在各个定频稳态结果，不是连续扫频的结果。
连续扫频只能近似接近理论幅频响应曲线，是 ...

主任，扫频速度中这倍频程怎么理解，相对什么的倍频程，求教，谢谢

szdlliuzm

倍频程的定义就是在频率变化一倍时间相等。一般是用频率变化用多少分钟来表示，如每分钟频率变化一倍。

蕃蕃

szdlliuzm 发表于 2014-5-22 23:51
倍频程的定义就是在频率变化一倍时间相等。一般是用频率变化用多少分钟来表示，如每分钟频率变化一倍。

你好，我的理解是倍频是相对基频来讲的，不知道是不是这样，我不理解的就是这扫频速度，比如说2oct/min,表示每分钟扫2个倍频，这2oct是相对什么频率的呢，求教。

蕃蕃

szdlliuzm 发表于 2014-5-22 23:51
倍频程的定义就是在频率变化一倍时间相等。一般是用频率变化用多少分钟来表示，如每分钟频率变化一倍。

举个例子，我扫频10Hz——1000Hz,速度2oct/min,扫频过程中每分钟会扫到哪个频率点呢？

maoxiao1981

虽然还是不太明白，但还是学习了

璀璨星辰