階次的相位、提取與疊加
發(fā)布時(shí)間:2021-03-25 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】當(dāng)需要比較各階次的相對(duì)大小、對(duì)總量級(jí)OA的貢獻(xiàn),以及評(píng)價(jià)階次的線性度時(shí)都需要對(duì)階次進(jìn)行提取。而常規(guī)提取出來的階次是不帶相位信息的,在這里我們講一講帶相位的階次提取、以及各種階次提取的方法與階次的疊加。
當(dāng)需要比較各階次的相對(duì)大小、對(duì)總量級(jí)OA的貢獻(xiàn),以及評(píng)價(jià)階次的線性度時(shí)都需要對(duì)階次進(jìn)行提取。而常規(guī)提取出來的階次是不帶相位信息的,在這里我們講一講帶相位的階次提取、以及各種階次提取的方法與階次的疊加。
1、階次的相位
在《什么是Overall level》一文中,我們已經(jīng)明白階次提取時(shí)是計(jì)算相應(yīng)階次寬度內(nèi)的有效值,然后按照時(shí)間或轉(zhuǎn)速的先后順序,將各個(gè)瞬時(shí)頻譜的這個(gè)階次寬度內(nèi)的有效值連成曲線,即為要提取的階次。如提取圖1所示的2階次時(shí),階次寬度設(shè)置為0.5階次(從1.75-2.25階次,圖中兩條藍(lán)線所示的區(qū)域),計(jì)算每個(gè)瞬時(shí)頻譜這個(gè)階次寬度內(nèi)的有效值如圖右側(cè)所示,然后將這些有效值按轉(zhuǎn)速的先后順序連接得到2階次,如圖2所示。
圖1 2階次對(duì)應(yīng)的各個(gè)瞬時(shí)頻譜的有效值
圖2 波德圖顯示2階次曲線
在圖1所示的轉(zhuǎn)速區(qū)間,總共有21個(gè)瞬時(shí)頻譜,因而在這個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間繪制的2階次也只有21個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(每個(gè)十字表示一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))。另外,注意到提取出來的階次是不帶相位的,每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位為0。階次沒有相位是因?yàn)橛?jì)算階次時(shí)是按能量(有效值表示能量)的方式來考慮的。
雖然常規(guī)的階次提取是沒有相位的,但是某些情況下提取到的階次是可以帶相位的,如圖3所示。
圖3 帶相位的階次
如果想提取帶相位的階次,則應(yīng)計(jì)算相位參考譜,基于相位參考譜才能提取到帶相位的階次。相位參考譜的設(shè)置如圖4所示,選擇的函數(shù)為頻譜,還需要選擇一個(gè)通道作為相位參考通道。
圖4 相位參考譜的設(shè)置
對(duì)同一個(gè)信號(hào)按常規(guī)階次提?。ㄓ?jì)算的函數(shù)為自譜,綠色)和按相位參考譜提取到的帶相位的階次(紅色)的對(duì)比如圖5所示。從圖中可以看出,兩個(gè)階次的大小完全相同,不同的是相位。也就是說,不管哪種方式提取階次,計(jì)算得到的階次都是計(jì)算階次寬度內(nèi)的有效值,而常規(guī)階次提取是沒有相位的,實(shí)際上由于計(jì)算階次寬度內(nèi)的有效值是按能量計(jì)算的,此時(shí),是不考慮相位的,那么,在計(jì)算相位參考譜提取階次時(shí),得到的階次相位是擬合出來的。
圖5 對(duì)比同一階次帶相位與不帶相位
2、階次的提取
基于Testlab的階次提取,常規(guī)做法是頻譜分析的同時(shí)進(jìn)行階次提取,界面如圖6所示,提取階次時(shí)可以按階次寬度、階次百分比、頻率寬度和譜線數(shù)來考慮相應(yīng)階次對(duì)應(yīng)的頻率范圍,關(guān)于這四個(gè)參數(shù)的區(qū)別,請(qǐng)參考《如何選擇階次切片寬度》一文。
圖6 常規(guī)階次提取方法的設(shè)置
倘若在進(jìn)行瀑布圖分析的時(shí)候,沒有按上述方法進(jìn)行設(shè)置,則不會(huì)提取到任何階次,后續(xù)如果想提取階次,當(dāng)然可以再進(jìn)行一次頻譜分析。但實(shí)際上,也可以不用再進(jìn)行頻譜分析也能提取到階次。這有兩種方法可用于后續(xù)提取到階次,一種方法是頻域后處理;另一種是階次處理光標(biāo)。
頻域后處理時(shí),首先需要選中要提取的瀑布圖結(jié)果,然后在【處理函數(shù)】下面選擇函數(shù)為【階次切片】,在【階次】一欄中輸入要提取的階次,各階次之間分號(hào)隔開,通過【更多】按鈕設(shè)置階次切片寬度模式,設(shè)置頁面與如圖6相同,然后點(diǎn)擊【計(jì)算】即可將提取到的階次自動(dòng)保存在當(dāng)前項(xiàng)目中。
圖7 頻域后處理提取階次
基于階次處理光標(biāo)是直接在瀑布圖或colormap圖中使用階次處理光標(biāo),如圖8所示。通過右鍵選擇【添加處理光標(biāo)】—【階次】即會(huì)在圖中增加一條階次處理光標(biāo),同時(shí)跳出【光標(biāo)處理】頁面,可移動(dòng)光標(biāo)或輸入階次值到想要提取的階次處,右鍵【光標(biāo)處理】頁面中的階次,會(huì)出現(xiàn)【參數(shù)】選項(xiàng),可設(shè)置相應(yīng)的階次寬度參數(shù),默認(rèn)是0.5階次寬度,然后將這個(gè)階次切片拖入前后圖中顯示即可。
圖8 添加階次處理光標(biāo)
圖9 階次提取頁面
3、階次的疊加
當(dāng)考慮各主要階次成分對(duì)Overall Level的貢獻(xiàn)時(shí),可能會(huì)對(duì)各主要階次進(jìn)行疊加,然后與Overall Level進(jìn)行比較。疊加時(shí)應(yīng)按能量方式疊加,而不應(yīng)該是幅值直接相加。計(jì)算某一個(gè)轉(zhuǎn)速下疊加之后的階次為
其中,xk表示第k條階次在當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的有效值,N是總階次數(shù)。
對(duì)圖10所示的2,4,6,8階次按上式進(jìn)行疊加,得到疊加之后的階次如圖11中的Sum1曲線所示。如果是各階次直接相加,結(jié)果如圖11中的Sum曲線所示,此時(shí),這4個(gè)階次直接相加之和大于Overall level,這是不正確的。因此,階次相加必然按能量相加的方式進(jìn)行,而不是代數(shù)相加。
圖10 各階次成分與Overall level
圖11 對(duì)比疊加之后的階次之和
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