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采样频率、采样点数、分辨率、谱线数(2021年整理)

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采样频率、采样点数、分辨率、谱线数(2021年整理)_第1页
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1,采样频率、采样点数、分辨率、谱线数,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 采样点数N 与谱线数 M 有如下的关系: N=2.56M 其中谱线数M 与频率分辨率F 及最高分析频率 Fm 有如下的关系: F=Fm/M 即:M=Fm/F 所以:N=2.56Fm/F 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F=1 Hz ,则采样频率和采样点数设置为: 最高分析频率Fm=850Hz=400Hz; 采样频率Fs=2.56Fm=2.56 400Hz=1024Hz; 采样点数N=2.56(Fm/F)=2.56(400Hz/1Hz)=1024 谱线数 M=N/2.56=1024/2.56=400 条 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。

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 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 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. 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 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 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fFm/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 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。

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。

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