扫频速率和倍频程

Walker

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。

图1 等宽频程

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。

ljmf5

您好，请问扫频时，每个频率都要确保是完整周期吗，谢谢!

qiaohai

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。

TestGuru

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。

szdlliuzm

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。