再论采样频率与分析频率

gouweicao

众所周知，根据采样定理：采样频率fs>= 2分析频率fm,即可满足不发生混叠的 要求，本论坛还有楼主推荐使用fs= 2.56fm，如果fs=4分析频率fm,结果如何呢？我在实践中发现，测量的总振级相差4dB呢。请教各位原因。

firecat_2

啥叫振级？请教了

qiankaifeng

我觉得振动分析在数据处理这一块相当的难懂 ，我们会遇到很多信号处理的问题：频宽，采用频率，分辨率，加窗，频率混叠等。希望论坛专家和高手们能讲讲信号处理的过程，我们采的是什么样的信号经过怎样的处理结果我们看的是一个什么样的信号，希望高手指点 ，有好的资料或培训教材传些给我 Email KQian@dow.com 非常感谢

smzxzl

振级是相对的表示振动的大小，单位为dB，可以理解成表示振动能量的大小。
关于采样频率与分析频率的问题，这里的分析频率应该是指需要分析的最高频率。采样定律只给出了fs>= 2fm，工程上一般用2.56倍，所以推荐你用2.56倍的。
对于取2倍和4倍的采样频率，振级有差别的原因：采样频率越高，单位时间内，采样的点数就越多，所以在相同的频宽范围内，点数越多，分辨率越高，振动能量应该就高。
以上是个人理解，有不正确的地方还请拍砖！

ChaChing

论坛中很多这些基本知识! 搜搜即可
例如http://forum.vibunion.com/forum/thread-1450-1-1.html

tjxz888

之所以选择2.56主要是便于计算机处理，大家想想256M/512M就明白了。对于选择3，4倍分析频率，其采样点数会更高，通过的频率成分也会越多，其振动能量当然也就越大了。

ChaChing

　　Nyquist Criterion : fs >= 2*fm , 有效分析频率仅为采样频率的一半
　　为解决混迭问题(aliasing), 需使用抗混滤波(anti-aliasing filter)去限制高频信号的量, 即采样前应把比所需信号更高的频率成分滤掉
　　但理想的滤波不可能存在, 如此会使截断频率附近的信号比实际低而不准, 故一般取2.56倍
　　一般量测仪器的设定都为2.56倍, 如取400条即FFT长度为1024(1024/2.56=400)
　　[ 本帖最后由 fengchunlijdb 于 2008-9-22 15:13 编辑 ]

ChaChing

原帖由 tjxz888 于 2008-9-18 18:17 发表
...选择2.56主要是便于计算机处理...

why?
不好意思, 个人不太认同

ChaChing

　　原帖由 tjxz888 于 2008-9-18 18:17 发表
　　...对于选择3，4倍分析频率，其采样点数会更高，通过的频率成分也会越多，其振动能量当然也就越大了。
　　原帖由 smzxzl 于 2008-9-18 13:30 发表
　　... 采样频率越高，单位时间内，采样的点数就越多，所以在相同的频宽范围内，点数越多，分辨率越高，振动能量应该就高。
　　不好意思, 个人不太认同
　　振动能量不应该与采样频率或分析频率有关!
　　[ 本帖最后由 fengchunlijdb 于 2008-9-22 15:15 编辑 ]

tjxz888

去做一个简单的采集实验，首先按照ISO2372标准最大分析频率放到1000Hz；你会得到一个振动量的有效值；然后你再将分析频率放大到2000Hz，采集后得到的振动量有效值，比较一下看看有什么不同。如果再放到3000HZ或者5000HZ会怎样？同时如果你采集振动位移或者速度或者加速度又会如何？大家去实验一下吧？数字量的有效值处理与模拟量有效值处理方法是完全不同的！！一般情况下，分析频率放的越大，振动频率成分越多，能量当然越大，这个道理我觉得很简单！注意我们讨论的不是采样定理，而是将最大分析频率放大后出现的差异！！
      顺便提个观点：对于现场应用的人员来讲，能够应用仪器解决问题就好，成熟的技术和理论你有多大必要去探究，除非你是研究开发产品的人。举个例子：我们都知道1+1=2；有几人能够证明1+1=2？这就是应用与理论的最大差异。
       关于2.56倍的问题，是我个人理解，供大家讨论，既然2以上就可以避免混叠，为什么不选2.8或者3，4？偏选2.56？个人认为：计算机在二进制理论中，2.56正好便于计算机进行运算处理，最大限度减小浮点运算，这样可以加快运算速度，同时换算成十进制时，不会出现小数问题。哪位有更好的解释请赐教，学习了！谢谢！

[ 本帖最后由 tjxz888 于 2008-9-19 09:32 编辑 ]

ChaChing

真实滤波器roll off的特性, 使得截断频率附近的信号比实际低而不准,
一般试验设备原始设定是不画出来的, 当然你亦可以将资料转出, 自己去求其频谱, 此时较高频部分的可信度就较低些!
为何取2.56? 如此可用fft bin刚好为百位数400(=1024/2.56)

ChaChing

频谱量测就是让人知道信号的振动能量大小
假设一组固定已知信号, 那其振动能量就应该是固定的
若频谱值还会随分析频率/采样频率的不同而变, 那不是无法相互沟通了吗?
难道一些振动规定, 还需要附上使用的分析频率/采样频率值?

个人估计调整分析频率值, 频谱值(振动能量)会改变, 应是分析参数未调对或数值误差或原始信号非稳态

tjxz888

不同的振动标准量级都有各自的频率范围规定:如ISO2372规定是10Hz~1000Hz;ISO10816则要求是3Hz~1000Hz

huang9057

支持tjxz观点，关于这个差异凡是在现场做过振动监测的应该都能很容易理解，因为毕竟理论和实践是有段差距的，监测系统是从理论出发，但因为各种原因要完全达到理论水平肯定是有差距的，因为这期间影响因素太多了。

一条小鱼

请问知道振级的求法吗，有相关的matlab程序吗？:@)