matlab 功率谱密度 汉宁窗_[振动与测试 2] 什么是PSD(功率谱密度)

daac45994d23201afd5982ada28cc6ae.png

上接前章(数字信号处理的基本概念),今天给大家介绍下振动测试中最常见的一个概念PSD,即所谓的功率谱密度(Power Spectral Density),以及其与Autopower(自功率谱)的区别。自功率谱现在可以先理解为信号经FFT变换后的幅值。

21cacb3f225c50feb9a62e9be3f02954.png

PSD的定义

PSD——Power Spectral Density 是表征信号的功率能量与频率的关系的物理量。PSD经常用来研究随机振动信号。PSD通常根据频率分辨率做归一化。

对于振动数据,PSD的单位通常是g^2/Hz。这个单位看起来不很直观,但它有助于确保随机数据可以独立于数据的频率分辨率进行比较。后文将详细介绍这是如何实现的。

理解PSD有助于理解在不同频率分辨率条件下数据处理时自功率谱函数(autopower function)的限制。

实例

比如,存在三组在不同时间采集的同一信号生成的数据,三组数据只有频率分辨率是不同的(假设没有其他扰动)。频率分辨率分别是1Hz4Hz8Hz。如下图所示:

8e7bae5cdfd166573a8618f2650ec0fe.png

上图的纵坐标是g。可以看出,分辨率不同的条件下,三组数据有不同的幅值。这会让人很困惑,不利于工程上直接比较。

随着分辨率的不断提高(从8Hz到1Hz),采集到了更多的数据点,相同的信号被分成了更多、更小的片段,而总和是保持不变的,如下图RMS值都是0.45。

b8ad44290e87ef892f5f648b1335e823.png

甚至截取其中任意频率段,其总和也是一样的。如下图2000-4000Hz的RMS值都是0.35g.

18b1c991636211f37cb838b5e71eb8e8.png

解释

理解这个问题的关键在于“Spectral Lines”这个概念(某段频域内所有数据点的个数,详见上篇文章)。

Spectral lines就是频率段内用于离散化波谱的离散点。以1Hz为分辨率,6000Hz的频率段将有6000个数据点。

a9b03ee987fa63b62fb633bb07546616.png

我们截取一小段频域,不同分辨率的区别看的更清晰(如上图)。蓝色线的数据点明显比红色的少很多。

这种方式依然不够明显的说明问题。事实上,对于快速傅里叶变换(FFT)读取的数据,不是用直线连接起来的,而是如下图这种块状图:

39a81bbb26f6e52d1c7158dde4139fdb.png

用这种块状图表达就很明显了。8Hz分辨率的蓝色线,SP的数值很高,但数量点较少;同理,1Hz分辨率的红色线,SP的数值低,但数量较多。

5e0581a9e5d0c08ab9d20b359eb1ac38.png

再举个形象的例子,如上图,大水杯里装的水是一样的,也就是我们测得相同时间段的信号具有的能量是一样的。杯子的数量代表了频率分辨率,杯子越多,每个杯子分到的水就越少。

PSD处理

PSD的意义就在于将不同频率分辨率下的数据归一化,排除了分辨率的影响,得到的PSD曲线趋势是一致的,如下图:

a7f9b277522919e5c759aa9a9361def3.png

正弦信号

但是,上面说的一切都是针对随机信号而言。对于正弦信号而言恰恰相反。比如,一个200Hz的正弦波,频率分辨率分别是1Hz4Hz8Hz,经过傅里叶变换后,都只有一个200Hz对应的数据点(1、4、8正好都能被200整除)。所以,得到下面的图:

567701b08b3807fb8c6d2fd2aadaf08d.png

还拿杯子盛水举例子,正弦信号经过傅里叶变换后,就好比大杯子里的水全倒在一个杯子里(200Hz对应的杯子),无论你准备了几个杯子。

d0085d46f15f95c9098cf3e610bb9303.png

而如果用PSD来处理,就会出现下面的情况,将会让人很困惑,不利于工程应用。

c9172b78636757b80576320b3d796f3b.png

总结

实践中,我们工程上一般这么应用:

1、PSD用于随机振动的数据处理

2、AutoPower用于正弦数据的处理,比如:发动机谐波,齿轮振动等。

dc9edb5db12e341338c25f0b1643ce10.png

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/551232.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

gsm模块网站服务器,gsm模块是什么_gsm模块工作原理_gsm模块的应用

描述gsm模块是什么GSM模块,是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上,具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。GSM模块具有发送SMS短信,语音通话,GPRS数据传输等基于GS…

exec go 重启_如何用 Go 实现热重启

热重启热重启(Zero Downtime),指新老进程无缝切换,在替换过程中可保持对 client 的服务。原理父进程监听重启信号在收到重启信号后,父进程调用 fork ,同时传递 socket 描述符给子进程子进程接收并监听父进程传递的 socket 描述符在…

计算机关闭窗口可以使用alt,禁止使用Alt+F4关闭窗口完整代码

声明:Private Declare Function GetSystemMenu Lib "user32" Alias "GetSystemMenu" (ByVal hwnd As Long, ByVal bRevert As Long) As LongPrivate Declare Function DeleteMenu Lib "user32" (ByVal hMenu As Long, ByVal nPositio…

df添加一行 python_Python为输出的数据绘制表格

在Python开发环境中,输出数据时没有表格、没有对齐,当数据较多的情况下看起来非常的凌乱,估计很多人像我一样为这个事情而烦恼。左图是我在PyCharm开发环境下输出的数据。下面我们通过Python的Texttable模块为数据添加表格框线,对…

交换机指定外部DHCP服务器,H3C交换机DHCP服务器设置步骤

H3C交换机DHCP服务器设置步骤一 DHCP服务器设置步骤如下:1)安装好Linux操作系统,我用的发行版本是CentOS 5.2。2)设置服务器的网络参数如下IP地址:192.168.6.7子网掩码:255.255.255.0网关:192.168.6.254DNS:192.168.6.103)安装DHCP服务CentOS和Red Hat …

echarts 折线上写数值_前端ECharts数据可视化图表案例与介绍

什么是ECharts?ECharts,一个使用 JavaScript 实现的开源可视化库,可以流畅的运行在 PC 和移动设备上,兼容当前绝大部分浏览器(IE8/9/10/11,Chrome,Firefox,Safari等),底层依赖轻量级…

计算机里的及格率和有优秀率怎么算,excel表格计算优秀及格率的教程

Excel中的优秀率具体该如何计算呢?下面是由学习啦小编分享的excel表格计算优秀及格率的教程,以供大家阅读和学习。excel表格计算优秀及格率的教程计算优秀及格率步骤1:打开EXCEL软件,使用手动创建一些基础数据,如图。完成该函数的…

concat合并的数组会有顺序么_超全的JS常用数组方法整理

前言常用数组方法汇总方法解析1:concat();2:join();3:pop();4:shift();5:unshift();7:reverse();8:sort();9:slice();10:splice();11:toString();12&#xff…

css如何插入动态图,css动态图(作业)

loading动画.box{width: 300px;height: 135px;border: 2px solid #000;margin: 200px auto 0;}.box p{text-align: center;width: 100%;}.box div{width: 30px;height: 70px;float: left;background-color: gold;margin: 15px;border-radius: 10px;}.box div:nth-child(1){back…

in ms sql 集合参数传递_mybatis从入门到精通,第三篇《动态SQL》,干货满满

动态 SQL 是 MyBatis 的强大特性之一。如果你使用过 JDBC 或其它类似的框架,你应该能理解根据不同条件拼接 SQL 语句有多痛苦,例如拼接时要确保不能忘记添加必要的空格,还要注意去掉列表最后一个列名的逗号。利用动态 SQL,可以彻底…

保存图像_06 - matplotlib中应知应会numpy存储、交换图像

matplotlib中应知应会numpy存储、交换图像numpy的ndarray是mpl官方推荐的输入数据结构mpl官方推荐绘图时,应以numpy的ndarray数据结构输入数据。虽然有时用pandas中的两个数据结构、python的list等数据结构也可以,但不能保证都能成功。这是因为numpy的nd…

css设置按钮竖直方向居中_如何借助伪元素实现垂直居中?

点击右上方红色按钮关注“小郑搞码事”,每天都能学到知识,搞懂一个问题!今天给大家讲一种实现垂直居中的方法:伪元素法(::before/::after)一、vertical-align实现了什么?先来看一下vertical-align实现了什么&#xff0…

ajax和fetch哪个好,axios和ajax,fetch的区别

1,传统 Ajax 指的是 XMLHttpRequest(XHR), 最早出现的发送后端请求技术,隶属于原始js中,核心使用XMLHttpRequest对象,多个请求之间如果有先后关系的话,就会出现回调地狱。JQuery ajax 是对原生XHR的封装&am…

九年级数学解方程50道_【初中数学】北师大版九年级上册数学知识点总结

这里整理了一份【初中数学】北师大版九年级上册数学知识点总结其他版本的总结后面会更新资料有点多,建议先收藏完整版资料下载可搜【初中复习资料】回复【399】(资料整理不易,可以收藏-转发支持一下吗)资料有点多,建议…

按钮传值给ajax,用jquery和ajax实现分页时,按钮怎么给jquery传值?

该楼层疑似违规已被系统折叠 隐藏此楼查看此楼function changepage(page){$.post("pages.php",{page:page},function(data){$("#pagetable").html(data);})}$(document).ready(function(){changepage(1);$("#firstpage").click(function(){chang…

小米9私密相册怎么找_“拼藏搜”,手机相册还能这么玩

发朋友圈九图不够看?私密照片不想被轻易看到?照片太多找半天太麻烦?别着急,学会这几招,成为“制片人”。第一招:“拼”成为“制片人”的第一步,当然是制作照片了!拼出有feel的图就靠…

路由虚拟端口配置dhcp服务器,交换机和路由器DHCP设置中的端口配置

在利用交换机和路由器进行DHCP的设置的时候,端口的配置是非常重要的。这里我们就来针对这个情况进行一下实例讲解。网络环境:一台3550EMI交换机,划分三个vlan,vlan2 为服务器所在网络,命名为server,IP地址段为192.168.2.0,子网掩码…

idea python工程zip打包_【面试划重点】-- Python常见知识点

分享工作中遇到的python知识点,估计很多人没太留意过这个知识点,但是对巩固很多基本语法和一些python中一些有用的方法很有帮助,工作中的问题我简化说下,大概就是下面需求:有3个python列表:分别是年龄&…

微软codepush搭建服务器,通过 CodePush API 参考对本机 SDK 作出响应 - Visual Studio App Center | Microsoft Docs...

响应 Native Client SDK API 参考02/19/2020本文内容CodePush 插件由以下两个组件组成:可以导入/要求的 JavaScript 模块,并允许应用在运行时与服务交互 (例如,检查更新、检查有关当前正在运行的应用更新) 的元数据。本机 API (目标-C 和 Jav…

如何固定最小宽度_如何使用更新的HTML和CSS函数创建响应式设计

除了使用媒体查询和现代css布局(如flexbox和grid)来创建响应式网站外,我们还可以做好某些被忽视的事情来制作响应式网站。在本文中,我们将探讨许多可用的工具(围绕html和css),从响应图像到相对较新的CSS函数,无论我们是否使用媒体…