測(cè)試技術(shù)考試知識(shí)點(diǎn)

1、快速傅氏變換(FFT)，是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算 法進(jìn)行改進(jìn)獲得的。DFT的計(jì)算工作量設(shè)復(fù)序列x(n)長(zhǎng)度為N點(diǎn)，其DFT為N 1X(k) -7x(n)W；kk=o，n-in 2(1 )計(jì)算一個(gè)X(k)值的運(yùn)算量復(fù)數(shù)乘法次數(shù)：N復(fù)數(shù)加法次數(shù)：N-1(2 )計(jì)算全部N個(gè)X(k)值的運(yùn)算量復(fù)數(shù)乘法次數(shù)：N2復(fù)數(shù)加法次數(shù)： N(N 1)(3)對(duì)應(yīng)的實(shí)數(shù)運(yùn)算量N 1N 1X(k)x(n)WNlkRex(n) j Im x(n)ReWNnk j ImWN'kn -0nN丄八Re x(n) ReWN - lmx(n) ImWNn ：

2、0jRe x(n) lmW,k Im x(n) ReW,k一次復(fù)數(shù)乘法：4次實(shí)數(shù)乘法 +2次實(shí)數(shù)加法一個(gè)X(k) : 4N次實(shí)數(shù)乘法+2N+2(N-1)= 2(2 N-1)次實(shí)數(shù)加法所以整個(gè)N點(diǎn)DFT運(yùn)算共需要：實(shí)數(shù)乘法次數(shù)：4 N2實(shí)數(shù)加法次數(shù)：NX2(2N-1)= 2N(2N-1)從上面的分析看到，在 DFT計(jì)算中，無(wú)論是乘法還是加法，其運(yùn)算量均與N2成正比。因此，當(dāng)N較大時(shí)，運(yùn)算量很大。例如，計(jì)算N=10點(diǎn)的DFT，需要10 X 10=100次復(fù)數(shù)乘法。當(dāng)N=1,024點(diǎn)時(shí)，需要1,024 X1,024=1,048,576 (百多萬(wàn))次復(fù)數(shù)乘 法。如果要求進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理， 則要求有很高

3、的計(jì)算速度才能完成上述計(jì)算量。 DFT的反變換IDFT與DFT的運(yùn)算結(jié)構(gòu)相同, 只是多乘一個(gè)常數(shù)1/N，所以二者的計(jì)算量相同。由此可見(jiàn)，DFT雖然解決了采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)分析的算法的理論問(wèn)題，但是并沒(méi)有解決實(shí)際的應(yīng)用問(wèn)題，因?yàn)殡S著采樣點(diǎn)數(shù)N的增大，DFT乘法的次數(shù)是按照指數(shù)的規(guī)律增加的，幾乎不可能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)計(jì)算。為了提高計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度，有必要研究DFT的高效計(jì)算方法。DFT的乘法計(jì)算次數(shù)能否減少，關(guān)鍵在于DFT的計(jì)算是否存在規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律來(lái)減少DFT的乘法計(jì)算次數(shù)。FFT的基本思想：利用DFT系數(shù)的特性，合并DFT運(yùn)算中的某些項(xiàng)，把長(zhǎng)序列DFT變成短序列DFT，從而減少其運(yùn)

4、算工作量改善DFT計(jì)算效率的方法主要取決于指數(shù)因子，充分利用指數(shù)因子(1)對(duì)稱性Wn.2 7： -j 二e N的以下特性對(duì)DFT進(jìn)行分解曲5亠 WNZn=W,z(2)周期性WNkn =WNkn " =Wn k " n =Wn k lN n mN(3)可約性mknkn-Wn mm另外,NWn2 1kWn將一個(gè)長(zhǎng)序列分解為兩個(gè)短序列來(lái)進(jìn)行DFT的計(jì)算，可以使DFT乘法的次數(shù)減少一半。FFT的基本思想就是，將一個(gè)長(zhǎng)序列DFT,依次分解為兩個(gè)短序列來(lái)進(jìn)行 DFT的計(jì)算，并且充分利用指數(shù)因子的周期性和對(duì)稱性，進(jìn)而計(jì)算出這些短序列的相應(yīng)的然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，最終實(shí)現(xiàn)消除重復(fù)計(jì)算、減少乘

5、法次數(shù)、提高計(jì)算速度的目的。釘訛)蝶形運(yùn)算信號(hào)流圖符號(hào)蝶形運(yùn)算式X(k)= X/k) W,X2(k)X(k) =Xi(k)-WN%(k)因此，只要求出2個(gè)N/2點(diǎn)的DFT，即Xi(k)和X2(k)，再經(jīng)過(guò)蝶形運(yùn)算就可求出全部X(k)的值，運(yùn)算量大大減少。以N=8為例，分解為2個(gè)4點(diǎn)的DFT，然后做8/2=4次蝶形運(yùn)算即可求出所有 8點(diǎn)X(k)的值。X(1UD X(2)=a jX(3)=x(6)9- v：(0).口 g a比期7_VOiVi(l)DFT-V(2.X(3)衛(wèi)4)DFT3WN蝶形運(yùn)算量比較:N點(diǎn)DFT的運(yùn)算量復(fù)數(shù)乘法次數(shù)：N2復(fù)數(shù)加法次數(shù)：N(N 1)分解一次后所需的運(yùn)算量=2個(gè)N/

6、2的DFT + N/2蝶形：復(fù)數(shù)乘法次數(shù)：2*( N/2)2+ N/2= N2/2+ N/2復(fù)數(shù)加法次數(shù)：2*(N/2)(N/2 1)+2*N/2=N2/2因此通過(guò)一次分解后，運(yùn)算工作量減少了差不多一半。由于N = 2l，因而N/2仍是偶數(shù)，可以進(jìn)一步把每個(gè) N/2點(diǎn)子序列再按其奇偶部分分解為兩個(gè)N/4點(diǎn)的子序列。由按時(shí)間抽取法FFT的信號(hào)流圖可知，當(dāng)N=2l時(shí)，共有 L級(jí)蝶形運(yùn)算；每級(jí)都由N/2個(gè)蝶形運(yùn)算組成，而每個(gè)蝶形有 1次 復(fù)乘、2次復(fù)加，因此每級(jí)運(yùn)算都需 N/2次復(fù)乘和N次復(fù)加。這樣L級(jí)運(yùn)算總共需要：復(fù)數(shù)乘法：N L =log2 N2 2復(fù)數(shù)加法：N L = Nlog2N直接DFT算

7、法運(yùn)算量n2Mg N2Nlog? N復(fù)數(shù)乘法次數(shù)：N2復(fù)數(shù)加法次數(shù)：N(N 1)直接計(jì)算DFT與FFT算法的計(jì)算量之比為 MIIR無(wú)限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)濾波器，結(jié)構(gòu)中有反饋，非線性相位，用于對(duì)相位不太敏感的場(chǎng)合，如語(yǔ)音。FIR有限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)濾波器，無(wú)反饋，線性相位，在圖像，視頻等對(duì)相位敏感的場(chǎng)合將具有不連續(xù)點(diǎn)的周期函數(shù)(如 矩形脈沖)進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)后，選取有限項(xiàng)進(jìn)行合成。當(dāng)選取的 項(xiàng)數(shù)越多，在所合成的波形中出現(xiàn)的峰起越靠近原信號(hào)的不連續(xù)點(diǎn)。當(dāng)選取的項(xiàng)數(shù)很大時(shí)，該峰起值 趨于一個(gè)常數(shù)，大約等于總跳變值的 9%。這種現(xiàn)象稱為 吉布斯效應(yīng)。各種觸發(fā)模式在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用何謂觸發(fā)”？在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，

8、用戶可以設(shè)定某些信號(hào)的特定條件，例如一個(gè)數(shù)字信號(hào)的高電平(logic high)或低電平(logic low)，或是一個(gè)電壓信號(hào)的特定值，一旦滿足這些特定條件，數(shù)據(jù)采集卡才真正開(kāi)始采 集并將其傳送到系統(tǒng)中，這便是觸發(fā)的基本原理。觸發(fā)的功能可以用在許多種形式的應(yīng)用中，像是電 力傳輸系統(tǒng)的突波(pulse)檢測(cè)、多張數(shù)據(jù)采集卡的同步操作、結(jié)合運(yùn)動(dòng)控制的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的定點(diǎn)信號(hào) 采樣等。擅用各種觸發(fā)功能可以讓用戶準(zhǔn)確地采集有用的數(shù)據(jù)，大幅提升系統(tǒng)的性能以及量測(cè)的精度。觸發(fā)信號(hào)類型如前所述，觸發(fā)的基本原理是給岀一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，用以刺激'數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采樣的動(dòng)作。觸發(fā)信號(hào)的類型，大致上可以分為以下幾種：

9、1.數(shù)字量觸發(fā)通過(guò)一個(gè)外部輸入的 TTL信號(hào)觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡。用戶通?？梢栽O(shè)定在TTL信號(hào)的上升沿(raisingedge)或下降沿(falling edge)進(jìn)行觸發(fā)。數(shù)字觸發(fā)的動(dòng)作較為簡(jiǎn)單，通常通過(guò)CPLD中的邏輯門便可以實(shí)現(xiàn)，因此大部分的數(shù)據(jù)采集卡，都提供數(shù)字觸發(fā)的功能。2模擬觸發(fā)另一種觸發(fā)方式是給出一個(gè)電壓信號(hào)并設(shè)定某個(gè)特定的電壓值，當(dāng)電壓信號(hào)高于或是低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行觸發(fā)。模擬觸發(fā)可以用來(lái)偵測(cè)連續(xù)電壓信號(hào)中的瞬間變化，如在電力傳輸系統(tǒng)中，用戶可以指定輸 入信號(hào)的觸發(fā)電壓值，一旦超過(guò)該電平便開(kāi)始進(jìn)行采樣，藉此可以偵測(cè)電力系統(tǒng)中的突波(pulse)。模擬觸發(fā)需要較復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，通常包含額外

10、的ADC件與比較器電路。因此通常在高端的數(shù)據(jù)采集卡上才會(huì)加入模擬觸發(fā)的功能。每一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集的信號(hào)均有不同的特性，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)條件與觸發(fā)模式可以讓用戶過(guò)濾無(wú)效的信號(hào)，采集到有意義的數(shù)據(jù)。此外，隨著軟硬件技術(shù)的進(jìn)步，許多新設(shè)計(jì)的數(shù) 據(jù)采集卡能夠提供各式各樣先進(jìn)的觸發(fā)功能，以滿足不同信號(hào)的需求。對(duì)于每一個(gè)數(shù)據(jù)采集或量測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，完整地分析信號(hào)特性、找出正確的觸發(fā)條件/模式，并選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)采集卡，才能建構(gòu)一個(gè)有效率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，收到事半功倍之效。將具有不連續(xù)點(diǎn)的周期函數(shù)（如 矩形脈沖）進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)后，選取有限項(xiàng)進(jìn)行合成。當(dāng)選取的 項(xiàng)數(shù)越多，在所合成的波形中出現(xiàn)

11、的峰起越靠近原信號(hào)的不連續(xù)點(diǎn)。當(dāng)選取的項(xiàng)數(shù)很大時(shí)，該峰起值 趨于一個(gè)常數(shù)，大約等于總跳變值的 9%。這種現(xiàn)象稱為 吉布斯效應(yīng)。光纖傳感器的基本工作原理是將來(lái)自光源的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖送入調(diào)制器，使待測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等） 發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號(hào)源，在經(jīng)過(guò)光纖送入光探測(cè)器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測(cè)參數(shù)。光纖傳感器的測(cè)量原理有兩種。（1 ）物性型光纖傳感器原理，物性型光纖傳感器是利用光纖對(duì)環(huán)境變化的敏感性，將輸入 物理量變換為調(diào)制的光信號(hào)。其工作原理基于光纖的光調(diào)制效應(yīng)，即光纖在外界環(huán)境因素， 如溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等等改變時(shí)，其傳

12、光特性，如相位與光強(qiáng)，會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。（2）結(jié)構(gòu)型光纖傳感器原理，結(jié)構(gòu)型光纖傳感器是由光檢測(cè)元件（敏感元件）與光纖傳輸回路及測(cè)量電路所組成的測(cè)量系統(tǒng)。其中光纖僅作為光的傳播媒質(zhì)，所以又稱為傳光型或非功 能型光纖傳感器。光纖傳感器的特點(diǎn)一、靈敏度較高；二、幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器；三、可以制造傳感各種不同物理信息（聲、磁、溫度、旋轉(zhuǎn)等）的器件；四、可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境；五、而且具有與光纖遙測(cè)技術(shù)的內(nèi)在相容性。光纖傳感器可用于位移、震動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、壓力、彎曲、應(yīng)變、速度、加速度、電流、磁場(chǎng)、電 壓、濕度、溫度、聲場(chǎng)、流量、濃度、PH值和

13、應(yīng)變等物理量的測(cè)量。光纖傳感器的應(yīng)用范圍很廣，幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防上所有重要領(lǐng)域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環(huán)境中使用，解決了許多行業(yè)多年來(lái)一直存在的技術(shù)難題，具有很大的市場(chǎng)需求。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：城市建設(shè)中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應(yīng)用。光纖傳感器 可預(yù)埋在混凝土、 碳纖維增強(qiáng)塑料及各種復(fù)合材料中，用于測(cè)試應(yīng)力松弛、施工應(yīng)力和動(dòng)荷載應(yīng)力，從而評(píng)估橋梁短期施工階段和長(zhǎng)期營(yíng)運(yùn)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)性能。在電力系統(tǒng)，需要測(cè)定溫度、電流等參數(shù)，如對(duì)高壓變壓器和大型電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子 內(nèi)的溫度檢測(cè)等，由于電類傳感器易受電磁場(chǎng)的干擾，無(wú)法在這類場(chǎng)合中使用， 只能用光纖

14、傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種用于實(shí)時(shí)測(cè)量空間溫度場(chǎng)分布的高 新技術(shù)，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)不僅具有普遍光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)，還具有對(duì)光纖沿線各點(diǎn)的溫度的分布傳感能力，利用這種特點(diǎn)我們可以連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)量光纖沿線幾公里內(nèi)各點(diǎn)溫度， 定位精度可達(dá)米的量級(jí)，測(cè)量精度可達(dá)1度的水平，非常適用大范圍交點(diǎn)測(cè)溫的應(yīng)用場(chǎng)合。此外，光纖傳感器還可以應(yīng)用于鐵路監(jiān)控、火箭推進(jìn)系統(tǒng)以及油井檢測(cè)等方面。 光纖同時(shí)具備寬帶、大容量、遠(yuǎn)距離傳輸和可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)、分布式、低能耗傳感的顯著優(yōu)點(diǎn)。 光纖傳感可以不斷汲取光纖通信的新技術(shù)、新器件，各種光纖傳感器有望在物聯(lián)網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。光纖傳感運(yùn)用主要分為五大方向 ：

15、（1 ）石油和天然氣一一油藏監(jiān)測(cè)井下的P/T傳感、地震陣列、能源工業(yè)、發(fā)電廠、鍋 爐及蒸汽渦輪機(jī)、電力電纜、渦輪機(jī)運(yùn)輸、煉油廠；（2 ）航空航天一一噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭推進(jìn)系統(tǒng)、機(jī)身；（3）民用基礎(chǔ)建設(shè)一一橋梁、大壩、道路、隧道、滑坡；（4 ）交通運(yùn)輸一一鐵路監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)中的重量、運(yùn)輸安全；（5）生物醫(yī)學(xué)一一醫(yī)用溫度壓力、顱內(nèi)壓測(cè)量、微創(chuàng)手術(shù)、一次性探頭。加速度傳感器的幾個(gè)關(guān)鍵特性為了正確地選用加速度傳感器，獲得有用的加速度數(shù)據(jù)， 全面的了解加速度傳感器的特效是非常必要的。下面就來(lái)解釋一下加速度傳感器的幾個(gè)關(guān)鍵特性。靈敏度加速度傳感器的靈敏度是指其輸出信號(hào)量（電壓/電荷）與輸入信號(hào)量（加速度）的比值

16、。靈敏度越高，則信噪比就越大，靜電干擾和電磁干擾噪聲也就越小。但是，在其它條件 相同的前提下，想要得到較高的靈敏度，需要較大的質(zhì)量快，這隨之帶來(lái)了兩個(gè)缺點(diǎn)：加速 度傳感器質(zhì)量變大和共振頻率變低。質(zhì)量加速度傳感器在使用時(shí)通常是通過(guò)螺釘連接或膠黏的方法固定在被測(cè)物表面的，如果果加速度傳感器的動(dòng)態(tài)質(zhì)量接近被測(cè)物的動(dòng)態(tài)質(zhì)量，則這部分質(zhì)量將會(huì)影響到被測(cè)物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而得到有一定程度失真的測(cè)量結(jié)果。因此，當(dāng)被測(cè)物較為輕薄時(shí)（電路板、殼體等），尤其應(yīng)當(dāng)注意選用質(zhì)量小的加速度傳感器。諧振頻率加速度傳感器本身是一個(gè)彈簧 -質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)，因此必然有一個(gè)諧振頻率， 如果被測(cè)物 的振動(dòng)頻率正好接近這個(gè)諧振頻率，

17、加速度傳感器的靈敏度會(huì)急劇增加， 這時(shí)輸出的值是沒(méi) 有意義的。一般來(lái)說(shuō)，加速度傳感器都工作在其諧振頻率的1/5或1/3的頻段內(nèi)。頻率響應(yīng)加速度傳感器的頻率響應(yīng)通常是指其幅頻響應(yīng)。理想的加速度傳感器的頻率響應(yīng)當(dāng)然是從OHz至+R Hz都保持相同的靈敏度，但實(shí)際上并不存在這要的傳感器。加速度傳感器按照 其工作原理不同，有些在高頻段表現(xiàn)出色，可以達(dá)到幾十kHz,有些則是低頻響應(yīng)較好，并可以提供直流響應(yīng)。橫向靈敏度在理想情況下，若被測(cè)物存在垂直于加速度傳感器測(cè)量軸的方向的振動(dòng)，輸出的測(cè)量信號(hào)應(yīng)該是為零的。但實(shí)際上，由于材料特性及制造誤差等原因，可能會(huì)有高達(dá)5%的輸出信號(hào)。這是一種串?dāng)_輸出，因此橫向靈敏

18、度也被稱為“串?dāng)_靈敏度”。模態(tài)是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的 固有振動(dòng)特性。線性系統(tǒng)的自由振動(dòng)被解耦合為N個(gè)正交的單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的N個(gè)模態(tài)。每一個(gè)模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以由計(jì)算或試驗(yàn)分析取得，這樣一個(gè)計(jì)算或試驗(yàn)分析過(guò)程稱為模態(tài)分析。在各種各樣的模態(tài)分析方法中，大致均可分為四個(gè)基本過(guò)程:（1）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的采集及頻響函數(shù)或脈沖響應(yīng)函數(shù)分析1 ）激勵(lì)方法。試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析是人為地對(duì)結(jié)構(gòu)物施加一定動(dòng)態(tài)激勵(lì)，采集各點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)信 號(hào)及激振力信號(hào)，根據(jù)力及響應(yīng)信號(hào)，用各種參數(shù)識(shí)別方法獲取模態(tài)參數(shù)。激勵(lì)方法不同，相應(yīng)識(shí)別方法也不同。目前主要由單輸入單輸出（SISO ）、單輸入多輸出（S

19、IMO ）多輸入多輸出（MIMO ）三種方法。以輸入力的信號(hào)特征還可分為正弦慢掃描、正弦快掃描、穩(wěn)態(tài) 隨機(jī)（包括白噪聲、寬帶噪聲或偽隨機(jī)）、瞬態(tài)激勵(lì)（包括隨機(jī)脈沖激勵(lì)）等。2）數(shù)據(jù)采集。SISO方法要求同時(shí)高速采集輸入與輸出兩個(gè)點(diǎn)的信號(hào)，用不斷移動(dòng)激勵(lì)點(diǎn)位置或響應(yīng)點(diǎn)位置的辦法取得振形數(shù)據(jù)。SIMO及MIMO的方法則要求大量通道數(shù)據(jù)的高速并行采集，因此要求大量的振動(dòng)測(cè)量傳感器或激振器，試驗(yàn)成本較高。3）時(shí)域或頻域信號(hào)處理。例如譜分析、傳遞函數(shù)估計(jì)、脈沖響應(yīng)測(cè)量以及濾波、相關(guān)分析等。（2）建立結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型根據(jù)已知條件，建立一種描述結(jié)構(gòu)狀態(tài)及特性的模型，作為計(jì)算及識(shí)別參數(shù)依據(jù)。目前一般假定系統(tǒng)為線性

20、的。由于采用的識(shí)別方法不同，也分為頻域建模和時(shí)域建模。根據(jù)阻尼特性及頻率耦合程度分為實(shí)模態(tài)或復(fù)模態(tài)模型等。（3）參數(shù)識(shí)別按識(shí)別域的不同可分為頻域法、時(shí)域法和混合域法，后者是指在時(shí)域識(shí)別復(fù) 特征值，再回到頻域中識(shí)別振型，激勵(lì)方式不同（SISO、SIMO、MIMO ），相應(yīng)的參數(shù)識(shí)別方法也不盡相同。并非越復(fù)雜的方法識(shí)別的結(jié)果越可靠。對(duì)于目前能夠進(jìn)行的大多數(shù)不是十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，只要取得了可靠的頻響數(shù)據(jù)，即使用較簡(jiǎn)單的識(shí)別方法也可能獲得良好的模態(tài)參數(shù)；反之，即使用最復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型、最高級(jí)的擬合方法，如果頻響測(cè)量數(shù)據(jù)不可靠，則識(shí)別的結(jié)果一定不會(huì)理想。（4）振形動(dòng)畫參數(shù)識(shí)別的結(jié)果得到了結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)模型，

21、即一組固有頻率、模態(tài)阻尼以 及相應(yīng)各階模態(tài)的振形。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由許多自由度組成的振形也相當(dāng)復(fù)雜，必須采用動(dòng)畫的方法，將放大了的振形疊加到原始的幾何形狀上。以上四個(gè)步驟是模態(tài)試驗(yàn)及分析的主要過(guò)程。而支持這個(gè)過(guò)程的除了激振拾振裝置、雙通道FFT分析儀、臺(tái)式或便攜式計(jì)算機(jī)等硬件外，還要有一個(gè)完善的模態(tài)分析軟件包。通用的模態(tài)分析軟件包必須適合各種結(jié)構(gòu)物的幾何物征，設(shè)置多種坐標(biāo)系，劃分多個(gè)子結(jié)構(gòu)，具有多種擬合方法，并能將結(jié)構(gòu)的模態(tài)振動(dòng)在屏幕上三維實(shí)時(shí)動(dòng)畫顯示。IIR無(wú)限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)濾波器，結(jié)構(gòu)中有反饋，非線性相位，用于對(duì)相位不太敏感的場(chǎng)合，如語(yǔ)音FIR有限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)濾波器，無(wú)反饋，線性相位，在圖像，視頻

22、等對(duì)相位敏感的場(chǎng)合。將具有不連續(xù)點(diǎn)的周期函數(shù)（如矩形脈沖）進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)后,選取有限項(xiàng)進(jìn)行合成。當(dāng)選取的項(xiàng)數(shù)越 多，在所合成的波形中岀現(xiàn)的峰起越靠近原信號(hào)的不連續(xù)點(diǎn)。當(dāng)選取的項(xiàng)數(shù)很大時(shí)，該峰起值趨于一個(gè)常 數(shù)，大約等于總跳變值的 9%這種現(xiàn)象稱為吉布斯效應(yīng)。何謂“觸發(fā)”？固定模式：自由觸發(fā)、定時(shí)觸發(fā) 條件模式：通道觸發(fā)、負(fù)延時(shí)觸發(fā)加速度傳感器的靈敏度是指其輸出信號(hào)量（電壓/電荷）與輸入信號(hào)量（加速度）的比值，即擬合直線的斜率。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Sq=Qa/a ;Sv=Ua/ a加速度傳感器的線性度是指其輸岀信號(hào)量（電壓/電荷）與輸入信號(hào)量（加速度）保持常數(shù)比例關(guān)系的程度，常用擬合直線與校準(zhǔn)曲線

23、之間最大偏差B與輸出范圍A的比值來(lái)進(jìn)行表示，即（B/A）*100 %。線性度指測(cè)量裝置輸岀、輸入之間保持常值比例關(guān)系的程度，常用擬合直線與校準(zhǔn)曲線之間最大偏差B與輸出范圍A的比值來(lái)進(jìn)行表示，即（B/A） *100 %。靈敏度指輸入x有一個(gè)變化量 X，引起輸出y發(fā)生相應(yīng)的變化量 y，則定義靈敏度S=A y/ x。加速度傳感器本身是一個(gè)彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)，因此必然有一個(gè)諧振頻率，如果被測(cè)物的振動(dòng)頻率正好接 近這個(gè)諧振頻率，加速度傳感器的靈敏度會(huì)急劇增加，這時(shí)輸岀的值沒(méi)有意義，一般加速度傳感器都工作 在其諧振頻率的1/5或1/3的頻段內(nèi)。倍頻程與上下限頻率的關(guān)系？（模態(tài)測(cè)試）、頻響函數(shù)與傳遞函數(shù)的

24、測(cè)量方法與分析過(guò)程？工程上所處理的振動(dòng)測(cè)試問(wèn)題不外是測(cè)定輸入（激勵(lì)）-系統(tǒng)的傳遞特性（頻響函數(shù)）-輸岀（響應(yīng)）三者的關(guān)系，通過(guò)測(cè)試或已知三個(gè)量中的兩個(gè)時(shí)就可以推估第三個(gè)量，從而確定被測(cè)件的固有頻率、阻尼、剛 度和振型等動(dòng)態(tài)參數(shù)?？驁D：應(yīng)用舉例：1旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)平衡，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將激勵(lì)機(jī)器產(chǎn)生振動(dòng)，通過(guò)振動(dòng)測(cè)試可以判斷旋轉(zhuǎn)部件上不平衡 的大小和位置，予以校正2刀具與工件之間的振動(dòng)，改善表面質(zhì)量、金屬切削率和耐用度3測(cè)試現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，尋找振源，改善抗振性能問(wèn)題：|1系統(tǒng)的實(shí)際振動(dòng)除了由激振器以外還受到種種干擾，振動(dòng)分析儀器應(yīng)能在噪聲背景下檢測(cè)岀有用的信息。 2測(cè)試系統(tǒng)中任何一個(gè)環(huán)節(jié)都有其固有頻率響應(yīng)

25、特性，振動(dòng)分析儀器所得到的系統(tǒng)傳遞特性是研究的物理 系統(tǒng)和激振測(cè)振諸環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的整個(gè)系統(tǒng)的特性。激振器和測(cè)振傳感器本身也是機(jī)電裝置，其頻率特性 的影響尤為重要，所以必須準(zhǔn)確地估計(jì)它們對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。傳感器校準(zhǔn)：對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，應(yīng)有一個(gè)對(duì)傳感器產(chǎn)生激振信號(hào)，并知其振源輸岀大小的標(biāo)準(zhǔn)激振設(shè)備（校準(zhǔn)器） 標(biāo)準(zhǔn)振源是振動(dòng)臺(tái)和激振器，激振器安裝在被測(cè)物體上，直接產(chǎn)生一個(gè)激振力作用于被測(cè)物上。振動(dòng)臺(tái)則 是把被測(cè)物體裝在振動(dòng)平臺(tái)上，振動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)變化的位移，對(duì)被測(cè)物體施加激振。激振設(shè)備可以產(chǎn)生振幅和頻率可調(diào)的振動(dòng)，是測(cè)振傳感器校準(zhǔn)必不可少的工具。高精度的校準(zhǔn)工作應(yīng)在隔振的基座上進(jìn)行，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)很難達(dá)到要求

26、，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，可行辦法是測(cè)量振動(dòng)臺(tái) 基座的絕對(duì)振動(dòng)，同時(shí)再測(cè)量臺(tái)面對(duì)基座的相對(duì)振動(dòng)，經(jīng)信號(hào)疊加處理獲得臺(tái)面的絕對(duì)振動(dòng)值，也就是傳 感器的振動(dòng)輸入值。在采樣過(guò)程中合理確定間隔和長(zhǎng)度，是保證采樣得到的數(shù)字信號(hào)能夠真實(shí)反映原信號(hào)的基本條件。如果采樣間隔 t取得大，則采樣頻率fs（fs=1/ t）低，當(dāng)fs低于所分析信號(hào)的最高頻率 fmax的二倍時(shí)，就會(huì)引起“頻率混淆”現(xiàn)象，使得原信號(hào)中的頻率成分岀現(xiàn)在數(shù)字信號(hào)中完全不同的頻率處，造成信號(hào)的失真。即采樣頻率應(yīng)滿足條件：f s>2f max采樣長(zhǎng)度T是指能夠分析到信號(hào)中的最低頻率所需要的時(shí)間紀(jì)錄長(zhǎng)度。如果信號(hào)中含有最低頻率為fi,采樣后要保持該頻率成分，則采樣長(zhǎng)度應(yīng)為：T>fi/2因此，采樣長(zhǎng)度不能取得太短，否則進(jìn)行頻率分析時(shí)，在頻率軸上的頻率間隔 f（ f=1/T）太大，頻率分辨率太低，一些低頻成分就分析不出來(lái)。另外，采樣長(zhǎng)度T與采樣點(diǎn)數(shù)N,采樣時(shí)間間隔 t成正比，即：T=NA t = N/f如果采樣長(zhǎng)度T取得較長(zhǎng)，雖然頻率分辨率得到了提高，但在