空压机数字式FFT分析仪

1.关于空压机振动采样频率f

波形抽样并进行模/数转换是数字频率分析过程中的关键一步。如果设模拟时间信号x(t)中最高频率为f。

则抽样时，原来的连续信号z(t)才能够由抽样后的时间序列唯一地 重构出来。

这就是说,对信号中最高的频率成分,每一周期 至少要有两个以上的采样点否则就会产生频率折叠现象, 也就是人们通常所说的混频。

为了避免频率混淆，方案之一是大大提高采样频率f., 但这会降低频率分辨串，所以并不是经常可取的办法; 方案 之二是用低通滤波器抑制信号x(t)中高于fo的频率成分，这 一方法被广泛采用。

由于实际低通滤波器不可能有图所示的理想低 通那样的频响特性,而只可能是逐渐下降 的频响特性。

因此,可分析的fo应比fe/2小。究竞小多少， 这与低通的下跌特性有关，各种数字分析仪的低通特性不 同，一般可用下面的经验式来表示:

比如有的频谱分析仪，k取1/2,则f.= 4f,即采样频率f,是 则有用最高分析频率f。的四倍。如果设抽样点为N= 1024, 的频谱线为:

2.关于空压机分析窗函数的选择

通常在分析一个信号时，只能截取有限数目的数据块 (比如N=2",2'",2"等) 进行“离散傅里叶”的运算。 因此,需要对抽样后的波形进行截断。

由于截断窗的时间不 是无限长(也即N不是无限大)，而使频谱出现波纹。图 35所示为余弦信号被矩形窗截断的情况。

人们知道，一个 无限的余弦信号，它的频谱为在土f.处的二离散谱线。

至截断后得到的余弦波频谱如图 5-35(c)上X(f)*o(f)所示。它表明频谱已不再是集中的离 散谱线,而是按c(f)的形状分布在土JO的邻区内。

达说明信号的能量不是集中在频率为fo一点上,而是分散在以fc 为 中心的一个带宽内。频谱的这种变化称为“功率泄漏”。

了减少功率泄漏，也就是说为了减少频谱波纹，考虑采用其 他形式的窗函数来截断信号，一般要求窗函数的频谱具有较 小的旁瓣。

其中较为有名的并且被广泛采用的是汉宁窗。汉 宁窗的时间函数形式为t窗函数有两个作用，第一是截断，第二是加权。

通常,汉宁窗适用于随机过程。对于瞬态过程,比如冲 击波形,则不能用汉宁窗，而何用矩形窗。

因为对冲击过程来说，信号是在截断时间内开始，并且逐惭衰减,因此它是 非平稳过程，不能用汉宁窗将完整的冲击信号的两端加权 而减小。

除了矩形窗和汉宁窗之外，还有汉明窗、指數窗、高斯 窗、余弦坡度窗等。表5-5为几种常用窗函数的技术指标。