频谱,功率谱,功率谱密度分别是什么,在随机振动中又什么物理意思?又什么应用?

频谱,功率谱,功率谱密度分别是什么,在随机振动中又什么物理意思?又什么应用?

搬运一下,原文:FFT vs PSD: What’s the Difference? - Random Vibration Analysis - Vibration Research

对旋转机构的振动信号分析,PSD解算类似一个归一化以及随之而来的信噪比增强过程。它需要解决的问题是不同人,不同的采集参数,采样序列的归一化问题,归一化后,频谱可以自由叠加,这样可以更容易识别出一些平稳出现,被随机噪声极大干扰的稳定小信号——振动体本身的特征谐振点和倍频点。

能否直接把频谱图中的各条谱线叠加取平均?可以,因为FFT的谱线已经是个abs(r),但是为什么要用PSD,答案是,这是一个归一化视图。但是一般而言,PSD计算时并不要求采样序列的采样点数[1]必须相同[2]:1.首先对当前帧,求FFT。2.然后针对某个频点,作为中心频率,先以谱线平方/saps对应的频谱分辨率dtFreq,累加平均。2.1 此时如果取平均,再然后开平方(RMS),得到PSD谱线(g2/hz)[3]。2.2 此时如果取平均,再然后开平方(RMS),得到ASD加速度谱密度曲线,Y轴单位是g/sqrt(Hz)。3.累加前除以dtFreq的过程消除了不同采样配置的问题,与实际采样频率无关[4],这是它可以选取任意采样数据,进行累加的关键。仅仅与关注的频谱范围有关。4.一旦PSD参数确定后,整个信号的gRMS(频域整体指标),也可以得到一个采样参数无关值,可参考:随机振动中Grms值的计算 - 知乎。

最终的PSD视图:

标签:功率,随机振动,物理学,声学,振动