Адрес E-mail:
sales@rion-russia.ru

Телефон горячей линии:
8 (800) 700-28-15

Главная » Тех. поддержка » ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ И АНАЛИЗАТОРЫ СПЕКТРА

ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ И АНАЛИЗАТОРЫ СПЕКТРА


Обычно звуковые и вибрационные явления имеют определенные частотные характеристики. Звуковой сигнал состоит из колебаний разной частоты, существующих одновременно. Определение уровня (амплитуды) таких колебаний (частотных компонент) называется частотным анализом.

Контрмеры в отношении шума или вибраций не действуют для всего частотного диапазона. Поэтому для подавления различных частот необходимы разные действия.


КЛАССИФИКАЦИЯ ЧАСТОТНОГО АНАЛИЗА

Виды частотного анализа могут быть разбиты на различные категории, согласно области применения, как это указано в таблице 1.

Таблица 1. Типы частотного анализа

Назначение

Фильтр

Анализатор частоты

* Оценка чувствительного воздействия звука и вибраций

* Определение контрмер

* Разработка и оценка материалов

Постоянное соотношение

1/1 октавного диапазона

1/3 окатвного диапазона

NA-28

SA-02

NX-62RT(NL-62)

NX-42RT(NL-52/NL-42)

VX-53RT (VM-53A)

* Определение шума и вибраций

* Контрмеры против шума и вибраций

* Разработка и оценка материалов

Постоянная ширина БПФ

(узкополосный анализ)

SA-78

SA-02

NX-42FT(NL-62/52/42)

VA-12/11C

1 Анализаторы спектра

Результаты анализа для 1/1 октавного диапазона и по БФП

Устройства для анализа спектра звука и вибраций, в зависимости от назначения, могут быть разделены на анализаторы в реальном времени и анализаторы по быстрому преобразованию Фурье (БПФ – FFT). На рис. 1 показаны результаты анализа волновой формы для одного и того же сигнала, обработанной по анализу 1/3 октавного диапазона и БПФ. Анализатор реального времени имеет большое количество полосовых фильтров с постоянным соотношением

(1/1,1/3 или 1/N октавного диапазона). Частотный анализ, выполненный с помощью такого устройства, предназначен, в основном, для оценки воздействия звука или вибраций.
Анализ по БПФ выполнен для постоянного диапазона. Частотный анализ, выполненный с помощью такого устройства, предназначен, в основном, для оценки физической величины звука или вибраций.

2 Фильтры с постоянным соотношением и постоянным диапазоном

Для частотного анализа используются фильтры двух типов: с постоянным соотношением и постоянным диапазоном. В фильтре с постоянным соотношением диапазон полосы пропускания изменяется относительно средней частоты, а в фильтре с постоянным диапазоном, диапазон полосы пропускания остается одинаковым.

На рис. 2 проиллюстрирован указанный принцип. При использовании для оси частот логарифмической шкалы, диапазон фильтра с постоянным соотношением показан как константа, а диапазон фильтра с постоянным диапазоном становится уже при более высоких частотах. При изображении результатов частотного анализа на графике обычно используют логарифмическую шкалу для фильтра с постоянным соотношением и линейную для фильтра с постоянным диапазоном

3 Характеристики фильтра

Представление частоты для фильтров

Анализаторы с 1/3 октавным диапазоном для измерения звука и вибраций приведены в стандарте JIS C 1513. Характеристики фильтра для октавного диапазона 1/N указаны в стандарте JIS C 1514. Используется международный стандарт IEC 61260.
Соответствие фильтра международным стандартам позволяет легко сравнивать данные. Однако для БПФ не имеется японских (JIS) или международных стандартов. Поэтому, в зависимости от характеристик и настроек используемого анализатора, могут быть получены различные результаты анализа.

РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ АНАЛИЗАТОРОВ СПЕКТРА

1 Анализатор в реальном времени

Наиболее часто используемый метод оценки воздействия шума и вибраций для определения мер по их подавлению – анализ в 1/1 и 1/3 октавного диапазона.

Усреднение может быть выполнено с использованием того же частотного и временного взвешивания, которое используется и для измерителя уровня звука или измерителя уровня вибраций. Это делает возможным оценить фактическое воздействие шума и вибрации на человека. Эта техника используется для таких различных задач, как измерение звукоизоляции в архитектуре, оценка шума в помещении, измерение уровня акустической мощности, оценка звукоизоляционных свойств строительных материалов, оценка качества окружающей среды и измерение характеристик распространения.

2 Анализатор  БПФ (FFT)

Анализатор БПФ служит для оценки физических параметров звука и вибраций, а также для выбора мер их подавления. Область применения достаточно широка, так как анализ может быть выполнен как во временном, так и в частотном диапазоне. Высокое разрешение по частоте позволяет определять источники шума и вибраций, а также отслеживать связи между сигналами по различным каналам (например, звук и вибрация).

Анализаторы БПФ широко используются при анализе звука и вибрация для автомобилей, механизмов, компьютеров, электрической бытовой техники и т. д., а также при разработке и оценке виброизоляционного материала. Возможны следующие измерения: измерение механического полного сопротивления, анализ форм колебаний, измерение интенсивности, анализ отслеживания, измерение характеристик распространения и измерение качества звука.

Анализ БПФ – обязательный инструмент при борьбе с шумом и вибрациями.

БПФ И ОБРАБОТКА СИГНАЛА

1 Анализатор БПФ (FFT)

Результат анализа БПФ (быстрое преобразование Фурье) характеризуется постоянным диапазоном. На входе анализатора БПФ фильтр нижних частот (сглаживающий фильтр) используется для удаления компонентов сигнала, отличных от анализируемого диапазона. Затем аналого-цифровой преобразователь конвертирует входной сигнал в цифровой, и выполняется обработка временного интервала. Наконец, выполняется БПФ, что дает дискретный анализ частоты.

2 Обработка сигнала

Анализатор спектра по БПФ

Анализатор БПФ может также предоставлять информацию по амплитуде и фазе. Во временном интервале сюда входит форма сигнала, автоматическая корреляция, кросс-корреляция, функция плотности вероятности амплитуды. В частотном интервале могут быть вычислены спектр, взаимный спектр двух каналов, функция передачи и функция когерентности. Могут быть выполнены измерение интенсивности, а также октавный анализ 1/1 1/3 (синтез октав), также возможен анализ форм вибраций и анализ отслеживания для всей системы.

Связь между различными ф-циями анализа по БПФ