功率谱和频谱图的区别

lipard

hcharlie 发表于 2013-3-9 15:38

                               
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你测的图有典型性，所以参加分析一下。
你测了振动响应，又求了加速度功率谱密度PSD，从图上看有几个比较 ...

那么多自由结构的响应在psd里面能否判断某个方向的固有频率呢？比如我这个图，是在凹凸不平的道路上测试罐车车轴侧向的加速度，我想知道侧向的固有频率是多少？然后其他的峰值是其他的动力总成对车轴作用的固有频率吗？汽车设计时总是希望固有频率越低越好（阻尼也不能太大），这些尖点对我的设计有什么指导意义吗？.....我是试验菜鸟，问的不对还请原谅。

hcharlie

lipard 发表于 2013-3-11 09:08

                               
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那么多自由结构的响应在psd里面能否判断某个方向的固有频率呢？比如我这个图，是在凹凸不平的道路上测试罐 ...

你现在的测试可能能测出几个频率，比如2，4，15Hz等，但不能识别模态，要测某个模态的固有频率，要做模态试验，最好要做模态分析。

lipard

hcharlie 发表于 2013-3-11 09:41

                               
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你现在的测试可能能测出几个频率，比如2，4，15Hz等，但不能识别模态，要测某个模态的固有频率，要做模态 ...

你的意思是，现在这几个峰值可能是不同模态下的固有频率？如果是这样我道感觉明白一些了，否则其他动力总成或者连接结构施加给轴的固有频率我有些糊涂（我从其他资料看到有这么说的）

sihaoshuai

认真看完了各位的看法，开始看有些糊涂，因为我对算法不太懂。所以对中原和马社两位看法比较认同。受教了。

森林木狼

我来补充下：

功率谱和频谱的区别在效果上表现最主要的是功率谱将大的信号变得更大，小的信号变得更小。看起来更能突出关心的频率。

mkhatebm

频谱： 就是FFT 把时域信号变成频域信号 信息包括虚部、实部（幅值相位）
功率谱（估计）： 是以能量的观点看问题，在工程实际中（理论要联系实际才有用，不然就是放P忽悠）就是某个物体的振动加速度能量DB（举例）在频率域（Hz）上的分布画图时候，x坐标是f---（0：xxx）*分辨率。 y坐标是Y*conj（Y）/Nfft（经过傅里叶变化后的），这样就画出来的图就是功率谱！，matlab里面常用周期法、welch、pburg进行求解得到，同时为了去噪还可以选择性的加窗。x=sin（2*pi*t）Fs=1000 y=fft（x，nfft） Y=y*conj（y）/nfft  f=（0:N）*频率分辨率  plot一下
另外如果你想知道的更明白malab里面输入fft看看，自然就更深入了解了。
另外如果你想知道的更明白malab里面输入fft看看，自然就更深入了解了。
另外说那么多功率谱密度。和功率谱的区别有个P用，实际中谁他妈的用到这些，除了学生写论文为了增加字数，写写理论的东西充数，实际中不就是看哪个频率段的能量高一下，哪个频率段的能量低一下，从而分析结构、激励提供依据，这只是个依据而已，谁在乎Y坐标的值是不是正确的！

hcharlie

频谱，用于周期振动分析计量，其FFT峰值的物理意义是该频率下的振动分量的振幅；（此处振幅包括位移，速度，加速度，电压等等）
功率谱密度（PSD），用于随机振动分析计量，其大小的物理意义是该频率处单位频率宽度内含有的振幅平方；某个频率范围内的PSD总值开平方即是该频率范围内的均方根振幅；（我不同意马社的删除PSD这个概念的建议的）
以上物理意义都很清楚，都是定量的计量。
不清楚的是功率谱，有人说它不等于功率谱密度，很多人说它定义为FFT的绝对值平方除以Nfft，怎样定义是各人的权利，有谁能说清楚它用于何场合，它的定量的物理意义是什么，不要听有什么趋势之类的话。

hcharlie

马社 发表于 2011-11-28 20:43

                               
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建议取消功率谱和功率谱密度，大家都搞不懂啊！

关于功率谱和功率谱密度，争论很久了。

中原说：
总之，看过很多定义和描述功率谱密度就是简称功率谱。

马社说：
功率谱  不是  功率谱密度
很多教科书上是错的，国军标也有的是错的，概念混淆，
有毛病，还TMD写到GJB里面。
所以我建议删除功率谱密度这一说法。
建议取消功率谱和功率谱密度，大家都搞不懂啊！

本来我倾向于中原的意见，功率谱就是功率谱密度的简称。但是又有一种广被引用的定义：Y*conj（Y）/Nfft就是功率谱，没有频率的因次，明显不包含密度的意思，也是，各人有权作此定义。因此我不得不避开功率谱的争论，只用功率谱密度概念。

因为马社多次提到国军标，所以我专门查了GJB-150-86和GJB-150-2009振动标准，同一幅图，前者用功率谱密度g2/Hz，后者用加速度谱密度g2/Hz，都有密度两字，见上2个图。
国军标主要是抄的权威的NASA的美军标MIL-STD-810，810C，D手头没有，查了810F英文版，见下图，和GJB-150-2009一致，是用的Acceleration Spectral Density g2/Hz。
所以从事随机振动试验和研究的，不能丢了功率谱密度概念，或叫谱密度，不忘密度两字，就不会搞错了。

马社

发现：
1，功率谱密度看的是随机信号形成的基础谱水平，包含的正弦信号幅值精度受多个因素影响。
2，幅度谱或者功率谱，不加窗，高分辨率，可以提高正弦信号幅度精度。
3，如果要同时看随机谱水平和正弦峰值，则应该把频率分辨率置为1，虽然粗糙，但没有算法偏差。
4，模拟仪器的做法和数字FFT的做法不尽相同，无法套用。
5，求取RMS值若采用对数坐标使计算复杂，建议在原始数据中直接计算。
比较伤脑筋的事。

ChaChing

hcharlie 发表于 2013-4-29 17:52

                               
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关于功率谱和功率谱密度，争论很久了。

中原说：

810A - Power Spectral Density
810B/C/D/E - Acceleration Power Spectral Density
810F/G - Acceleration Power Spectral Density
另外请教下MIL-STD是NASA的文件吗?

hcharlie

马社 发表于 2013-5-1 22:30

                               
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发现：
1，功率谱密度看的是随机信号形成的基础谱水平，包含的正弦信号幅值精度受多个因素影响。
2，幅度 ...

我们没有说到一块儿，就在于此。
我主要是在讨论纯随机，马社重点关注正弦，所以没想到一块。
功率谱密度是定义在纯随机的，关于正弦加随机是不是可以套用纯随机理论和公式，值得商榷。
正弦加随机好像没有见到理论。只有各种工程方法。
一是已知正弦频率，有一些正弦信号分离的工程算法发表；
一是正弦信号是由（正弦加随机控制仪）自己发生的，就象本人处理的，有一套工程方法分别算出随机和正弦；
如果正弦频率预先未知，或是冲击响应，或是窄带随机，一般是采取滤波或冲淡随机的办法，要牺牲宽带随机信号。
一般情况下，正弦随机都要，缺少理论，工程上也比较困难。

lansefeng

谢谢大家的分享！

dangjoy

完全是新手，看这方面的东西才几天，很多概念都很混淆，看了这个帖子很有收获，虽然还是不太懂，想问各位大侠，
1、是不是通过自相关函数FFT后求的自功率谱密度是不是跟这里说的功率谱密度一样？
2、我看到别人震动数据处理出来的纵坐标这样表示是这样的C:\Users\dangyp\Desktop，我用那些matlab自带的psd函数求出来的纵坐标自动出来就是Power/frequency(dB/Hz),虽然心里觉得这可能只是取l不取og的问题，但是我做出来的图峰值出现的位置和别人的都不一样？
PS:对震动数据做功率谱密度分析难道不是简单的用下matlab里的自带程序，比如welch之类的，还要做什么很复杂的东西么，因为我们单位将测得的时域震动数据拿到外面做出的这个处理要花十几万。我刚毕业实在不明白，领导让我看，也给我说不清图中的含义，只说就看哪个频率出现高峰值。望大侠们指点

fred_dong

虽然用的挺多，可是还是对 这个有点晕阿

wxfx1988

hcharlie 发表于 2013-3-11 09:41

                               
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你现在的测试可能能测出几个频率，比如2，4，15Hz等，但不能识别模态，要测某个模态的固有频率，要做模态 ...

在论坛里看到有人说用相图，庞加莱图结合功率谱来判断运动状态，请问能不能用相图，庞加莱图结合频谱图来判断呢？