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扫频速率和倍频程

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发表于 2021-6-22 11:14 | 显示全部楼层 |阅读模式

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我们在做振动测试(正弦扫频)会接触到扫频速率这个术语,而它的单位是oct/min即倍频程每分钟。到底是什么意思呢?对于刚接触振动试验的新手来说也是一脸问号。那么到底什么是倍频程,什么是扫频速率呢?这期我们简单聊一聊。

如下图所示,线性坐标表示,图二为倍频程表示,从图中可以看出整个频谱的表达形式很大程度上取决于X轴频率的表达方式。而频率的主要表述方式有两种:等宽频程(线性表示)、倍频程表示、对数表示等。
微信截图_20210622111540.png
图1 等宽频程

微信截图_20210622111547.png
图2倍频程

Ø 等宽频程:
f上限 - f下限 = 常量
Ø 倍频程:
f上限 / f下限 = 常量

这两者有什么区别呢?下面是在网上找到的一个解释,感觉通俗易懂。

假设有两家工厂,今年都需要在产品装箱前进行产品的质量检查。

第一家工厂甲,员工非常勤快,整年每月每天对每件产品都进行了很细致的检查。

另外一家工厂乙,刚开始工人们很勤快,对每件产品都检查。后面就变得越来越懒,从每件产品检查,变成每10件产品检查一个,每100件产品检查一个,每1000件产品检查一个,最后到每10000个产品检查一个。

甲工厂就是等宽频程,乙工厂就是倍频程。

倍频的概念源于声学,频谱分析是通过对声音频谱的研究,了解声音的能量在不同频率上分布的情况,从而了解声源的特性及深入研究声波的产生、传播、接收和对听者的影响等方面的问题,为噪声控制和治理提供依据。但是,对声音的连续谱或复合谱中的每个频率成分都进行分析是不容易的,也是没有必要的。为了研究方便,常把整个音频范围按一定规律划分为若干个相连的频段,每一频段称为一个频带。根据相邻两个频带之间的关系,划分的方法有等带宽、等比带宽等。在噪声研究中,常用等比带宽的方法划分频段,即按倍频程划分频率区间。
因为我们人耳的可听频率范围为20-20000Hz,范围非常广。如果采用等宽频程,要表现出低频到高频的声音信息需要的数据量非常大,所以我们采用的是倍频程。在倍频程的表述中,除了上面所说的频率的上下限,还有一个就是中心频率f0。

中心频率f0就像是房子的门牌号,是这个房子在地图上的标志,而频率上下限就像是这个房子的实际物理边界。

l 在倍频程的公式中,如果这个比值常量为2则称为一倍频程。
f上限/ f下限 = 2
l 常量则为三分之一倍频程
f上限 / f下限 = 2^1/3 (2的1/3次方)

扫频速率:指从最低频率扫描到最高频率的速度。

Oct/min:每分钟多少倍频Oct=log2(f2/f1)

如果扫频范围为5Hz-100Hz,若扫描速度为1Oct/min:表示5-10Hz需1min,而10-20Hz同样为1min,以此类推指导扫描到100Hz。

扫频速率直接决定了正弦扫频试验的快慢。比如1oct/min和 4 oct/min表示分别表示每分钟扫描一倍频程和四倍频程,而四倍频程的频带要宽于一倍频程,因此4 oct/min扫描的更快。

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发表于 2021-7-8 11:25 | 显示全部楼层
您好,请问扫频时,每个频率都要确保是完整周期吗,谢谢!

点评

问的好! 以前模拟式扫频是连续扫频,做不到这一点,现在的数字扫频都是步进式,在一个频率下低频采集1个高频采集多个整数周期数据,分析调整以后跳到下一频率。宏观上是连续,微观上是阶跃式扫频。 采集的是整数  详情 回复 发表于 2021-7-8 21:48
发表于 2021-7-8 21:48 | 显示全部楼层
ljmf5 发表于 2021-7-8 11:25
您好,请问扫频时,每个频率都要确保是完整周期吗,谢谢!

问的好!
以前模拟式扫频是连续扫频,做不到这一点,现在的数字扫频都是步进式,在一个频率下低频采集1个高频采集多个整数周期数据,分析调整以后跳到下一频率。宏观上是连续,微观上是阶跃式扫频。
采集的是整数周期,等到计算完到换频时就不一定是整数了。所以严格讲每个频率下采集到的都是完整周期。
发表于 2021-9-14 23:55 | 显示全部楼层
在连续扫频下,瞬时频率是连续变化的,不存在对某瞬时频率要采集多长的问题。
发表于 2021-9-28 14:06 | 显示全部楼层
在正弦扫频中使用了倍频程,结果是高频部分的振动时间短了,而低频部分的频率振动时间变长了。
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