寬頻帶隨機(jī)信號(hào)、正弦信號(hào)、階躍信號(hào)或瞬態(tài)信號(hào)常常作為激發(fā)信號(hào)廣泛應(yīng)用于測(cè)試和測(cè)量。圖1 為一個(gè)激發(fā)信號(hào) x,應(yīng)用于 UUT(待測(cè)部件)并產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)響應(yīng) y。已知輸入輸出信號(hào)之 間的關(guān)系為轉(zhuǎn)換函數(shù)或頻響函數(shù),表示為 H(x, y)。通常,轉(zhuǎn)換函數(shù)是一個(gè)復(fù)變函數(shù),激發(fā)頻率變 化時(shí),輸入信號(hào)的大小和相位也相應(yīng)變化。
用戶可以應(yīng)用掃頻正弦激發(fā)測(cè)量 UUT 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)性特征,包括:
- FRF(頻率響應(yīng)函數(shù)),描述為:
- 頻率函數(shù)增益
- 頻率函數(shù)相位
- 諧振頻率
- 阻尼因子
- 總諧波失真
- 非線性
- 其他
可以用 FFT、互功率頻譜方法以及寬頻帶隨機(jī)激發(fā)來(lái)測(cè)量頻響。寬頻帶激發(fā)可以是一個(gè)正態(tài)分布 的真隨機(jī)噪聲信號(hào),也可以是一個(gè)偽隨機(jī)信號(hào),用戶可以定義其振幅分布。術(shù)語(yǔ)“寬頻帶”可能 會(huì)誤導(dǎo)用戶,因?yàn)橐粋€(gè)運(yùn)行情況良好的隨機(jī)激發(fā)信號(hào)必須是限帶頻的,同時(shí)由分析頻率范圍的上 限頻率控制,也就是說(shuō),激發(fā)并非頻率高于儀器測(cè)量范圍的激發(fā)信號(hào)。CoCo80 隨機(jī)信號(hào)生發(fā)器僅 生成分析頻率范圍內(nèi)的隨機(jī)信號(hào),同時(shí),激發(fā)能量將集中于有效頻率范圍。
寬頻帶隨機(jī)激發(fā)的優(yōu)點(diǎn)——使用該方法可以短時(shí)間內(nèi)激發(fā)整個(gè)頻率范圍,這樣可以縮短整個(gè)測(cè)試 時(shí)間:寬頻帶激發(fā)的缺點(diǎn)——其頻率內(nèi)容涵蓋范圍廣,持續(xù)時(shí)間短。每個(gè)頻率點(diǎn)上的激發(fā)能量分 布比信號(hào)的總能量要少(粗略來(lái)講比總能量少 30-50dB)。即使采用 FRF 估計(jì)中的大量均值方 法,寬頻帶信號(hào)也無(wú)法有效測(cè)量 UUT 的極端動(dòng)態(tài)特征。
另一方面,掃頻正弦測(cè)量可以?xún)?yōu)化每個(gè)頻率點(diǎn)上的測(cè)量。由于激發(fā)信號(hào)是正弦波,所有的能量都 集中在某個(gè)頻率上,因而減少了寬頻帶激發(fā)的動(dòng)態(tài)范圍誤差。另外,如果頻響值下降,響應(yīng)的追 蹤濾波器可以幫助捕捉極小正弦信號(hào)。僅優(yōu)化每個(gè)頻率上的輸入范圍就能夠?qū)y(cè)量動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大 到 150dB。