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技術文章
電機采樣頻率 采樣點數 分辨率 譜線數
發布時間:2018-09-17   點擊次數:172次

電機采樣頻率 采樣點數 分辨率 譜線數

  1. 較高分析頻率:FM指需要分析的較高頻率,也是經過抗混濾波后的信號較高頻率。根據采樣定理,Fm與采樣頻率Fs之間的關系一般為:Fs=2.56Fm;而較高分析頻率的選取定于設備轉速和預期所要判定的故障性質。
  2. 采樣點數N與譜線數M有如下的關系:
  3. 其中譜線數M與頻率分辨率△F及較高分析頻率Fm有如下的關系:△F=FM/M 即:M=FM/F所以:N=2.56FM/F

采樣點數的多少與要求多大的頻率分析率有關。例如:機器轉速3000r/min=50Hz,如果要分析故障頻率估計在8倍頻以下,要求譜圖上頻率分析率△F=1HZ,則采樣頻率和采樣點數設置為:

較高分析頻率:FM=8*50HZ=400HZ;

采樣頻率:Fs=2.56*FM=2.56*400HZ=1024HZ;

采樣點數N=2.56*(FM/F)=2.56*(400HZ/1HZ)=1024

譜線數M=N/2.56=1024/2.56=400

 

按照FFT變換,實際上得到的也是1024點的譜線,但是我們知道數學計算上存在負頻率,是對稱的,因此,實際上我們關注的是正頻率部分對應的譜線,也就是說正頻率有512線,為什么我們通常又說這種情況下是400線呢,就是因為通常情況下由于頻率混疊和時域截斷的影響,通常認為401線到512線的頻譜精度不高而不予考慮。

 

另外,采樣點數也不是隨便設置的,即不是越大越好,反之亦然,對于旋轉機械必須滿足整周期采樣,以消除頻率畸形,單純提高分辨率也不能消除頻率畸形,過去有人以為數據越長越好,或隨便定時域信號長度,其實,這樣就是在某些概念上不清楚,例如:不清楚整周期采樣。

 

不產生頻率混迭的最低采樣頻率Fs要求在2倍最大分析頻率Fm,之所以采用2.56倍主要跟計算機二進制的表示方式有關。其主要目的是避免信號混淆保證高頻信號不被歪曲成低頻信號。

采樣長度T的選擇首先要保證能反映信號的全貌,對瞬態信號應包括整個瞬態過程,對周期信號,理論上采集一個周期信號就可以了。其次需考慮頻率分辨率,采樣長度T在最大分析頻率Fm確定的情況下與頻率分辨率△F是反比關系,也就是T越長△F越小,即頻率分辨率越高。

一般的分析軟件都是設置譜線數M,采樣點數N=2.56M。信號分析中常用的采樣點數是512102420484096等。等效于我們常說的2004008001600線等頻譜線數,頻譜分析一般采樣點數選取2的整數次方。△F=FM/M,可見譜線數M越大頻率分辨率△F越小 即頻率分辨率越高。

在電機的故障診斷中,為了發現邊帶間隔為極通頻率(一般在1HZ以下)的峰值,常常需要極高的分辨率(1HZ以下),一般選擇210HZFM6400譜線。

至于整周期采樣是很難實現的,必然會因為信號截斷而產生泄露,為了避免這些誤差,所以要采取加窗的辦法。

 

電機采樣頻率 采樣點數 分辨率 譜線數

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