電機采樣頻率 采樣點數(shù) 分辨率 譜線數(shù)

電機采樣頻率 采樣點數(shù) 分辨率 譜線數(shù)

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

采樣點數(shù)的多少與要求多大的頻率分析率有關(guān)。例如：機器轉(zhuǎn)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(shù)設(shè)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(shù)N=2.56*(FM/△F)=2.56*(400HZ/1HZ)=1024

譜線數(shù)M=N/2.56=1024/2.56=400條

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(shù)學(xué)計算上存在負頻率，是對稱的，因此，實際上我們關(guān)注的是正頻率部分對應(yīng)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(shù)也不是隨便設(shè)置的，即不是越大越好，反之亦然，對于旋轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(chǎn)生頻率混迭的低采樣頻率Fs要求在2倍大分析頻率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(guān)。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(tài)信號應(yīng)包括整個瞬態(tài)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在大分析頻率Fm確定的情況下與頻率分辨率△F是反比關(guān)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(shè)置譜線數(shù)M，采樣點數(shù)N=2.56M。信號分析中常用的采樣點數(shù)是512、1024、2048、4096等。等效于我們常說的200、400、800、1600線等頻譜線數(shù)，頻譜分析一般采樣點數(shù)選取2的整數(shù)次方。△F=FM/M，可見譜線數(shù)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(fā)現(xiàn)邊帶間隔為極通頻率（一般在1HZ以下）的峰值，常常需要*的分辨率（1HZ以下），一般選擇210HZFM，6400譜線。

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

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