EDA365电子论坛网
标题:
采样频率、采样点数、分辨率、谱线数
[打印本页]
作者:
geronimo123
时间:
2020-6-5 13:30
标题:
采样频率、采样点数、分辨率、谱线数
1．最高分析频率：Fm指需要分析的最高频率，也是经过抗混滤波后的信号最高频率。根据采样定理，Fm与采样频率Fs之间的关系一般为：Fs=2.56Fm；而最高分析频率的选取决定于设备转速和预期所要判定的故障性质。
5 b' G3 q! E' q' E: b. k
+ u( _0 ?9 \: L- m3 [& Q% c
+ D, d0 j8 B- D5 d6 C
2．采样点数N与谱线数M有如下的关系：
; D1 t! k [9 I
N=2.56M 其中谱线数M与频率分辨率ΔF及最高分析频率Fm有如下的关系：ΔF=Fm/M 即：M=Fm/ΔF 所以：N=2.56Fm/ΔF
/ T! m, R) b" r/ K7 L: |& S
★采样点数的多少与要求多大的频率分辨率有关。例如：机器转速3000r/min=50Hz，如果要分析的故障频率估计在8倍频以下，要求谱图上频率分辨率ΔF=1 Hz ,则采样频率和采样点数设置为：
/ F! U6 |: w; q+ N D) { |
最高分析频率Fm=8·50Hz=400Hz;
& B$ {# y8 n5 S' f! x( a" {
采样频率Fs=2.56·Fm=2.56 ·400Hz=1024Hz;
" \# h" r% k' G L+ s5 v
采样点数N=2.56·（Fm/ΔF）=2.56·（400Hz/1Hz）=1024
9 u4 A" |% r7 Z1 X: G: K2 l6 r
谱线数M=N/2.56=1024/2.56=400条
# H! {+ W5 x# H! b+ _
按照FFT变换，实际上得到的也是1024点的谱线，但是我们知道数学计算上存在负频率，是对称的，因此，实际上我们关注的是正频率部分对应的谱线，也就是说正频率有512线，为什么我们通常又说这种情况下是400线呢，就是因为通常情况下由于频率混叠和时域截断的影响，通常认为401线到512线的频谱精度不高而不予考虑。
* J& X/ ]2 i: l3 ~2 ^% ]$ R( H4 V' \
另外，采样点数也不是随便设置的，即不是越大越好，反之亦然
2 }2 q8 G, J7 X: V, q
对于旋转机械必须满足整周期采样，以消除频率畸形，单纯提高分辨率也不能消除频率畸形
. S% E8 r8 L# Y7 P
过去，有人以为数据越长越好，或随便定时域信号长度，其实，这样做是在某些概念上不清楚，例如，不清楚整周期采样.
8 s' r9 L+ U# ?/ w" F5 ~
不产生频率混迭的最低采样频率Fs要求在2倍最大分析频率Fm，之所以采用2.56倍主要跟计算机二进制的表示方式有关。其主要目的是避免信号混淆保证高频信号不被歪曲成低频信号。
; T# ~! V) A/ c1 C: e G
采样长度T的选择首先要保证能反映信号的全貌，对瞬态信号应包括整个瞬态过程；对周期信号，理论上采集一个周期信号就可以了。其次需考虑频率分辩率，采样长度T在最大分析频率Fm确定的情况下与频率分辩率△f是反比关系，也就是T越长△f越小即频率分辩率越高。
3 i- A' d |$ O
一般的分析软件都是设置谱线数M，采样点数N=2.56M。信号分析中常用的采样点数是512、1024、2048、4096等。等效于我们常说的200、400、800、1600线等频谱线数,频谱分析一般采样点数选取2的整数次方。△f＝Fm/M,可见谱线数M越大频率分辩率△f越小即频率分辩率越高。
* y! V( b* C0 H
在电机的故障诊断中，为了发现边带间隔为极通频率（一般在1Hz以下)的峰值，常常需要极高的分辩率（1Hz以下），一般选择210HzFm,6400谱线。
! T# A" u9 b, J H& R9 ?
至于整周期采样是很难实现的，必然会因为信号截断而产生泄露，为了避免这些误差，所以要采取加窗的办法。
4 A" V) R' N) X! @3 B
1．最高分析频率：Fm指需要分析的最高频率，也是经过抗混滤波后的信号最高频率。根据采样定理，Fm与采样频率Fs之间的关系一般为：Fs=2.56Fm；而最高分析频率的选取决定于设备转速和预期所要判定的故障性质。
/ i* c$ N- k$ o+ F2 `
2．采样点数N与谱线数M有如下的关系：
5 s. T6 H% l' Z8 [
N=2.56M 其中谱线数M与频率分辨率ΔF及最高分析频率Fm有如下的关系：ΔF=Fm/M 即：M=Fm/ΔF 所以：N=2.56Fm/ΔF
- U/ F+ P C/ k
★采样点数的多少与要求多大的频率分辨率有关。例如：机器转速3000r/min=50Hz，如果要分析的故障频率估计在8倍频以下，要求谱图上频率分辨率ΔF=1 Hz ,则采样频率和采样点数设置为：
4 x$ w- j8 a2 Q! \
最高分析频率Fm=8·50Hz=400Hz;
: t) E; }/ P p" }
采样频率Fs=2.56·Fm=2.56 ·400Hz=1024Hz;
! i. K2 M, S# A+ I: x' D# P
采样点数N=2.56·（Fm/ΔF）=2.56·（400Hz/1Hz）=1024
# m+ w6 _5 }- c# W
谱线数M=N/2.56=1024/2.56=400条
# V& ]! F$ k0 c" P6 g+ E9 n
按照FFT变换，实际上得到的也是1024点的谱线，但是我们知道数学计算上存在负频率，是对称的，因此，实际上我们关注的是正频率部分对应的谱线，也就是说正频率有512线，为什么我们通常又说这种情况下是400线呢，就是因为通常情况下由于频率混叠和时域截断的影响，通常认为401线到512线的频谱精度不高而不予考虑。
0 y, n) g) N3 W" `
另外，采样点数也不是随便设置的，即不是越大越好，反之亦然
0 V" p- L& Y7 _) _' ]' u
对于旋转机械必须满足整周期采样，以消除频率畸形，单纯提高分辨率也不能消除频率畸形
" q/ {) o- m5 h( R8 f3 G
过去，有人以为数据越长越好，或随便定时域信号长度，其实，这样做是在某些概念上不清楚，例如，不清楚整周期采样.
: h3 d$ R) \; k4 ~1 {
不产生频率混迭的最低采样频率Fs要求在2倍最大分析频率Fm，之所以采用2.56倍主要跟计算机二进制的表示方式有关。其主要目的是避免信号混淆保证高频信号不被歪曲成低频信号。
8 ]7 h* F0 G {. M. g& |
采样长度T的选择首先要保证能反映信号的全貌，对瞬态信号应包括整个瞬态过程；对周期信号，理论上采集一个周期信号就可以了。其次需考虑频率分辩率，采样长度T在最大分析频率Fm确定的情况下与频率分辩率△f是反比关系，也就是T越长△f越小即频率分辩率越高。
* r* ?5 j0 E; H" u! p8 U
一般的分析软件都是设置谱线数M，采样点数N=2.56M。信号分析中常用的采样点数是512、1024、2048、4096等。等效于我们常说的200、400、800、1600线等频谱线数,频谱分析一般采样点数选取2的整数次方。△f＝Fm/M,可见谱线数M越大频率分辩率△f越小即频率分辩率越高。
5 [2 |/ I; J4 p1 c) o
在电机的故障诊断中，为了发现边带间隔为极通频率（一般在1Hz以下)的峰值，常常需要极高的分辩率（1Hz以下），一般选择210HzFm,6400谱线。
6 n5 z* j: B) `% q- R7 j
至于整周期采样是很难实现的，必然会因为信号截断而产生泄露，为了避免这些误差，所以要采取加窗的办法。
9 d* O6 U3 Z4 E$ v$ H" E& I
作者:
modengxian111
时间:
2020-6-5 14:35
采样频率，采样点数，学习了
欢迎光临 EDA365电子论坛网 (https://bbs.eda365.com/)
Powered by Discuz! X3.2