基于MATLAB的电路频率响应分析-施晨程

Matlab信号处理——倍频程

一、对信号进行倍频程分析 1、流程图 2、程序代码 %对信号进行倍频程分析，时间2012-6-14，编程人员韩宝安 clc; %清空 clear all; %清除所有变量 close all; %关闭所有窗口 pref=2e-5; %构造输入信号 bookName = '011b_A_12高度_1-signal时域信号.xls'; % book名sheetName = 'sheet1'; %sheet名 range = 'C85:C4180'; %Excel表中的A85:F2132之间的数据 tmp = xlsread(bookName, sheetName, range); %将读取的数据存

于tmp中 Fs=4096; %采样频率 xn = tmp'; %输入信号xn t=1/Fs:1/Fs:1; %定义时间t plot(t,xn); %以t1为横坐标，x1为纵坐标绘制图像 xlabel('t/ s','fontsize',15); %横坐标轴标记为t/s ylabel('xn / (Pa)','fontsize',15); %纵坐标轴标记为xn/（pa）%滤波器设计 n=input('请确定倍频程数n: '); %确定倍频程数n N=5; %滤波器阶数 k=0; %循环次数初始化 w2=22.5; %初始化w2 while(w2<=Fs/2) %k循环加1，直到w2>Fs/2 w1=w2; w2=w1*2^n; k=k+1; end w2=22.5; for m=1:1:k-1 %m从1每次加1，直到m=k-1 w1=w2; %确定带通下截止频率w1 w2=w1*2^n; %确定带通上截止频率w2 centerf(m)=(w1+w2)/2; %计算中心频率centerf

第十一章电路的频率响应 习题答案

第十一章电路的频率响应 习题 一、选择题 串联谐振电路的 Q 值越高，则 (D ) (A) 电路的选择性越差，电路的通频带越窄 (B) 电路的选择性越差，电路的通频带越宽 (C) 电路的选择性越好，电路的通频带越宽 (D ) 电路的选择性越好，电路的通频带越窄 串联电路谐振时，L 、C 储存能量的总和为 (D ) (A) W = W L + W C = 0 (B) 22 1 LI W W W C L =+= (C) 2 2 1C C L CU W W W =+= (D ) 2C C L CU W W W =+= 3.R L C 串联电路发生串联谐振时，下列说法不． 正确的是： (D ) A ．端电压一定的情况下，电流为最大值 B ．谐振角频率LC 10＝ ω C ．电阻吸收有功功率最大 D ．阻抗的模值为最大 4. RLC 串联电路在0f 时发生谐振。当电源频率增加到02f 时，电路性质呈 （B ） A. 电阻性 B . 电感性 C. 电容性 D. 视电路元件参数而定 5.下面关于RLC 串联谐振电路品质因数的说法中，不正确的是 （D ） A. 品质因数越高，电路的选择性越好 B. 品质因数高的电路对非谐振频率的电流具有较强的抵制能力 C. 品质因数等于谐振频率与带宽之比 D . 品质因数等于特性感抗电压有效值与特性容抗电压有效值之比 串联谐振电路品质因数Q=100，若U R =10V ，则电源电压Us 、电容两端电压U C 分别为 ( A ) 、1000V B. 1000V 、10V C. 100V 、1000V D. 1000V 、100V 二、判断题

1.图示电路，R << 0L，保持U S 一定，当发生谐振时，电流表的读数最小。 （×） 串联电路发生谐振时，电源输出的有功功率与无功功率均为最大。（×） 3.图示RLC串联电路，S闭合前的谐振频率与品质因数为f0与Q， S闭合后 的谐振频率与品质因数为f 0'与Q '，则 f f' =，Q < Q '。（×） 并联的交流电路中，当改变电路频率出现谐振时，则此时电路端口的阻抗值最小。（×） 4.若RLC串联谐振电路的电感增加至原来的4倍（R、C不变），则谐振角频率应变为原来的2倍。（×） 三填空题 1.图示电路，当发生串联谐振时，其谐振频率f 0= ( C M L L) 2 ( 2 1 2 1 + + π )。 2.电感L= 50mH与电容C= 20F并联，其谐振角频率 = ( 1000rad/s )；其并联谐振时的阻抗Z = ( )。 串联电路如下图所示，则电路的谐振角频率 = ( 500rad/s )，电路的品质因数Q = ( 100 )。

模态分析和频率响应分析的目的

有限元分析类型 一、nastran中的分析种类 （1）静力分析 静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段，主要用来求解结构在与时间无关或时间作用效果可忽略的静力载荷（如集中载荷、分布载荷、温度载荷、强制位移、惯性载荷等）作用下的响应、得出所需的节点位移、节点力、约束反力、单元内力、单元应力、应变能等。该分析同时还提供结构的重量和重心数据。 （2）屈曲分析 屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷，NX Nastran中的屈曲分析包括两类：线性屈曲分析和非线性屈曲分析。 （3）动力学分析 NX Nastran在结构动力学分析中有非常多的技术特点，具有其他有限元分析软件所无法比拟的强大分析功能。结构动力分析不同于静力分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用。 NX Nastran的主要动力学分析功能：如特征模态分析、直接复特征值分析、直接瞬态响应分析、模态瞬态响应分析、响应谱分析、模态复特征值分析、直接频率响应分析、模态频率响应分析、非线性瞬态分析、模态综合、动力灵敏度分析等可简述如下： ?正则模态分析 正则模态分析用于求解结构的固有频率和相应的振动模态，计算广义质量，正则化模态节点位移，约束力和正则化的单元力及应力，并可同时考虑刚体模态。 ?复特征值分析 复特征值分析主要用于求解具有阻尼效应的结构特征值和振型，分析过程与实特征值分析类似。此外

Nastran的复特征值计算还可考虑阻尼、质量及刚度矩阵的非对称性。 ?瞬态响应分析（时间-历程分析） 瞬态响应分析在时域内计算结构在随时间变化的载荷作用下的动力响应，分为直接瞬态响应分析和模态瞬态响应分析。两种方法均可考虑刚体位移作用。 直接瞬态响应分析 该分析给出一个结构随时间变化的载荷的响应。结构可以同时具有粘性阻尼和结构阻尼。该分析在节点自由度上直接形成耦合的微分方程并对这些方程进行数值积分，直接瞬态响应分析求出随时间变化的位移、速度、加速度和约束力以及单元应力。 模态瞬态响应分析 在此分析中，直接瞬态响应问题用上面所述的模态分析进行相同的变换，对问题的规模进行压缩，再对压缩了的方程进行数值积分，从而得出与用直接瞬态响应分析类型相同的输出结果。 ?随机振动分析 该分析考虑结构在某种统计规律分布的载荷作用下的随机响应。例如地震波，海洋波，飞机超过建筑物的气压波动，以及火箭和喷气发动机的噪音激励，通常人们只能得到按概率分布的函数，如功率谱密度（PSD）函数，激励的大小在任何时刻都不能明确给出，在这种载荷作用下结构的响应就需要用随机振动分析来计算结构的响应。NX Nastran中的PSD可输入自身或交叉谱密度，分别表示单个或多个时间历程的交叉作用的频谱特性。计算出响应功率谱密度、自相关函数及响应的RMS值等。计算过程中，NX Nastran不仅可以像其他有限元分析那样利用已知谱，而且还可自行生成用户所需的谱。 ?响应谱分析 响应谱分析（有时称为冲击谱分析）提供了一个有别于瞬态响应的分析功能，在分析中结构的激励用各个小的分量来表示，结构对于这些分量的响应则是这个结构每个模态的最大响应的组合。 ?频率响应分析 频率响应分析主要用于计算结构在周期振荡载荷作用下对每一个计算频率的动响应。计算结果分实部和虚部两部分。实部代表响应的幅度，虚部代表响应的相角。 直接频率响应分析 直接频率响应通过求解整个模型的阻尼耦合方程，得出各频率对于外载荷的响应。该类分析在频域中主要求解两类问题。第一类是求结构在一个稳定的周期性正弦外力谱的作用下的响应。结构可以具有粘性阻尼和结构阻尼，分析得到复位移、速度、加速度、约束力、单元力和单元应力。这些量可以进行正则化以获得传递函数。 第二类是求解结构在一个稳态随机载荷作用下的响应。此载荷由它的互功率谱密度定义。而结构载荷由上面所提到的传递函数来表征。分析得出位移、加速度、约束力或单元应力的自相关系数。该分析也对自功率谱进行积分而获得响应的均方根值。 模态频率响应 模态频率响应分析和随机响应分析在频域中解决的两类问题与直接频率响应分析解决相同的问题。

频响频响分析方法总结

频响频响分析方法总结-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

频响分析，或者叫稳态动力学分析在abaqus中包括以下三种方法： 直接稳态动力学分析（direct solution steady state dynamic analysis） 模态稳态动力学分析（mode based steady state dynamic analysis） 子空间稳态动力学分析（subspace projection steady state dynamic analysis） 1）直接稳态动力学 优点：在直接稳态动力学分析中，系统的稳态谐波响应是通过对模型的原始方程直接积分计算出来的。如果分析的对象存在非对称刚度、包含模态阻尼以外的其他阻尼或者必须考虑粘弹性材料特性（频变特性），则不能提取特征模态的情况下，可以应用直接法进行稳态响应的计算和分析。 缺点：进行直接稳态动力学分析不需要提取系统的特征模态，而是在每个频率点对整个模型进行复杂的积分运算。因此，对于具有大阻尼和频变特性的模型，应用直接法比模态分析方法精确，但是耗时较多。 2）模态稳态动力学分析 模态稳态动力学分析方法是基于模态叠加法求解系统的稳态响应。因此，在求解稳态响应之前必须先提取无阻尼系统的特征模态，也就是在说必须在step steady state dynamics,modal前加一步step frequency。另外，必须确定需要保留的特征模态，以确保能够精确描述系统的动力学特性，也就是说如果是进行0-1000hz的分析，step frequency的number of eigenvalues requested选定的阶数的模态频率必须大于1000hz，简单的作法是这里选all……，下面的maximum……填入1000。 模态稳态动力学分析的特点：相较于直接法和子空间法分析速度快，耗时最少，计算精度低于直接法和子空间法，不适合于分析具有大阻尼特性的模型，不适合于分析具有粘弹性材料（频变特性）的模型。 3）子空间稳态动力学分析 子空间稳态动力学分析的基本思想是：首先提取无阻尼、对称系统的特征模态，并选取适当的特征向量组成特征模态子空间，然后将稳态动力学方程组投影到特征模态子空间上，通过直接法求解子空间的稳态动力学方程。 我的感觉是子空间法是直接法和模态法的折中，它的特点是模型可以定义任意形式的阻尼，可以处理具有非对称刚度矩阵的模型，可以处理具有频变特性的模型，计算时间和精度也是在直接法和模态法的中间。

(实验三)连续时间LTI系统的频域分析汇总

实验三 连续时间LTI 系统的频域分析 一、实验目的 1、掌握系统频率响应特性的概念及其物理意义； 2、掌握系统频率响应特性的计算方法和特性曲线的绘制方法，理解具有不同频率响应特性的滤波器对信号的滤波作用； 3、学习和掌握幅度特性、相位特性以及群延时的物理意义； 4、掌握用MA TLAB 语言进行系统频响特性分析的方法。 基本要求：掌握LTI 连续和离散时间系统的频域数学模型和频域数学模型的MATLAB 描述方法，深刻理解LTI 系统的频率响应特性的物理意义，理解滤波和滤波器的概念，掌握利用MATLAB 计算和绘制LTI 系统频率响应特性曲线中的编程。 二、实验原理及方法 1 连续时间LTI 系统的频率响应 所谓频率特性，也称为频率响应特性，简称频率响应（Frequency response ），是指系统在正弦信号激励下的稳态响应随频率变化的情况，包括响应的幅度随频率的变化情况和响应的相位随频率的变化情况两个方面。 上图中x(t)、y(t)分别为系统的时域激励信号和响应信号，h(t)是系统的单位冲激响应，它们三者之间的关系为：)(*)()(t h t x t y =，由傅里叶变换的时域卷积定理可得到： )()()(ωωωj H j X j Y = 3.1 或者： ) () ()(ωωωj X j Y j H = 3.2 )(ωj H 为系统的频域数学模型，它实际上就是系统的单位冲激响应h(t)的傅里叶变换。即 ? ∞ ∞ --= dt e t h j H t j ωω)()( 3.3 由于H(j ω)实际上是系统单位冲激响应h(t)的傅里叶变换，如果h(t)是收敛的，或者说 是绝对可积（Absolutly integrabel ）的话，那么H(j ω)一定存在，而且H(j ω)通常是复数，

声学信号基础知识-倍频程

一、什么是倍频程倍频程来源于音乐理论，如下图所示 同一个音符的低音与中音以及中音与高音之间相差八个音符，也就是说一个倍频程对应一个八音符跨度，每个倍频程带都有一个中心频率f c 、上限频率f 1和下限频率f u 。 对于一倍频程来说: c f f 2/111)2(-=c u f f 2/11)2(=112f f u =对于1/3倍频程来说： c f f 2/13/11)2(-=c u f f 2/13/1)2(=13/12f f u =所谓倍频程就是将关注的频率带依照倍频关系进行分割成若干个频段，每个频段都有对应的中心频率、上下限频率。 二、如何计算倍频程中心频率 在声学中，频率1000Hz 是非常重要的，例如它被确定为响度级-phon 的基准频率，因而用频率1000Hz 为声学测量所用频率系列的基准频率，ISO 和ANSI 也已经对此进行了标准化。共有两种方法定义各频段的中心频率; 1、采用以2为基数的方法 相邻两个中心频率之比：N c i c f f /11,2/=+N=1,2,3,6,12,24等 倍频程的各个中心频率计算公式为：? ??±±=?=,2,1,0)2 (1000/1,i f i N i c 2、采用以10为基数的方法

相邻两个中心频率之比：N c i c f f 103 1,10/=+N=1,2,3,6,12,24等 倍频程的各个中心频率计算公式为：? ??±±=?=,2,1,0)10(100010/3,i f i N i c 按以上两种方法计算得到的1/3倍频程中心频率很接近，但不相等，其上下限频率必然有差异。由于标准中使用的是以10为基数的方法得到的，因此在LMS 软件中默认的方法也是以10为基数，如果需要修改可以通过Tools-Option-General 的Octave Filtering 进行 修改。 三、优先数在倍频程标准中心频率的运用 在工业设计行业，产品开发必须选择一些长度、距离、直径、体积和其他一些特征量，而所有这些选择的特征量都受功能、实用性、兼容性、安全或成本等因素的约束。这时选择的这些尺寸通常采用的数就是所谓的优先数。不同的设计人员在不同时期设计产品时，选择优先数能增大产品之间的兼容性，有助于减少制造不同尺寸的产品。 优先数由公比分别为10的5、10、20、40、80次方根，且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。对应R5系数、R10系数、R20系数、R40系数和R80系数。 GB/T 321-2005罗列的不同数列对应的优先数值，对于1/3倍频对应的R10数列，其优先频率值有1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.15、4.5、6.3、8.0、10等。 四、倍频程的计算 如何将噪声频谱信号转变为倍频程？ 在进行倍频程计算是，根据相应的方法（基数10或基数2）来确定各个倍频程带的上、下限频率（倍频程带），因此相应倍频程带内的谱线数也就确定了。单个倍频带内的声压均方值是该频带内频谱谱线幅值的均方值之和： ∑==n i i p p 122单个倍频带内的声压级为： ??? ? ??=22lg 10ref band p p SPL 总倍频程内的总声压均方值为各个倍频带内的均方值之和 ∑==n i i p p 122

线性控制系统的频率响应分析

一．实验目的 1．了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）、幅相曲线（奈奎斯特图）的构造及绘制方法。 2．二阶开环系统中的相位裕度和幅值穿越频率的计算。 二．实验内容及要求 1．一阶惯性环节的频率特性曲线测试。 2．二阶开环系统的频率特性测试，研究表征系统稳定程度的相位裕度和 幅值穿越频率对系统的影响。 三、实验主要仪器设备和材料 1．labACT自控/计控原理实验机一台 2．数字存储示波器一台 四、实验方法、步骤及结果测试 1．一阶惯性环节的频率特性曲线 惯性环节的频率特性测试模拟电路见图4-1。 图4-1 惯性环节的频率特性测试模拟电路 实验步骤：注：‘S ST'不能用“短路套”短接！ （1）将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入。 （2）按图4-1安置短路套及测孔联线。 （3）运行、观察、记录： ①运行LABACT程序，选择自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析-实验项目，选择一阶系统，再选择开始实验，点击开始，实验机将自动产生0.5Hz~64Hz多个频率信号，测试被测系统的频率特性，等待将近十分钟，测试结束。 ②测试结束后，可点击界面下方的“频率特性”选择框中的任意一项进行切换，将显示被测系统的对数幅频、相频特性曲线（伯德图）和幅相曲线（奈 奎斯特图），同时在界面上方将显示点取的频率点的L、、Im、Re等相关数

据。如点击停止，将停止示波器运行，不能再测量数据。 ③分别改变惯性环节开环增益与时间常数，观察被测系统的开环对数幅频曲线、相频曲线及幅相曲线，在幅频曲线或相频曲线上点取相同的频率点，测量、记录数据于实验数据表中。 实验数据表1：改变惯性环节开环增益，（T=0.05，C=1u，R2=50K） 实验数据表2： 改变惯性环节时间常数， K=1（R1=50K、R2=50K） 2．二阶开环系统的频率特性曲线 二阶系统模拟电路图的构成如图4-2所示。

噪声测试及频谱分析

噪声测试及频谱分析 一. 实验步骤及内容 1)启动服务器，运行DRVI主程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图 标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测（USB）”进行服务器和数据采集仪之间 的注册。联机注册成功后，从DRVI工具栏和快捷工具条中启动“内置的Web服 务器”，开始监听8500端口。 2)打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具 条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI局域网服务器检测”，在弹出的对 话框中输入服务器IP地址（例如：192.168.0.1），点击“发送”按钮，进行客户端 和服务器之间的认证。 3)因为该实验的目的是了解噪声信号的测量方法，并且要实现服务器端的数据共享 功能，需要分别设计服务器端和客户端的实验脚本。对于服务器端，首先需要将 数据采集进来，DRVI中提供了一个8通道的USB数据采集芯片，用于完成对外 部信号的数据采集，实际使用中，可以插入一片“USB 数据采集卡”芯片来完 成；数据采集仪的启动采用一片“0/1按钮”芯片来控制；要完成噪声值的计 算，首先必须计算出信号的功率谱，所以需选择一片“频谱计算”芯片，然后 再插入一片“倍频程”芯片，采用FFT算法来计算并显示声音信号的倍频程 谱，并将计算出的声音信号的分贝值存储于输出数组的第1位，再使用一片 “VBScript 脚本”芯片，在其中添加脚本文件将“倍频程”芯片输出数组中的 第1位数据（即噪声值）取出，并通过“数码LED ”芯片显示出来；另外选 择一片“波形/频谱显示”芯片，用于显示声音信号的时域波形；再加上一些 文字显示芯片和装饰芯片，就可以搭建出一个“噪声测量”服务器端的实 验，所需的软件芯片数量、种类、与软件总线之间的信号流动和连接关系如图1.2 所示，根据实验原理设计图在DRVI软面包板上插入上述软件芯片，然后修改其属 图1.2 噪声测量实验参考设计原理图

(完整版)第十一章电路的频率响应

第十一章 电路的频率响应 11-1 网络函数 11-2 RLC 串联电路的谐振 11-3 RLC 串联电路的频率响应 11-4 RLC 并联谐振电路 11-5 波特图 11-6 滤波器简介 重点 1. 网络函数 2. 串、并联谐振的概念 11-1 网络函数 当电路中激励源的频率变化时，电路中的感抗、容抗将跟随频率变化，从而导致电路的工作状态亦跟随频率变化。因此，分析研究电路和系统的频率特性就显得格外重要。 频率特性 电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象，称为电路和系统的频率特性，又称频率响应。 1. 网络函数H (j ω)的定义 在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用时，网络中某一处的响应（电压或电流）与网络输入之比，称为该响应的网络函数。 def (j )(j )(j ) R H E ωωω=

2. 网络函数H(j ω)的物理意义 ⑴ 驱动点函数 激励是电流源，响应是电压 策动点阻抗 激励是电压源，响应是电流 策动点导纳 ⑵ 转移函数(传递函数) 激励是电压源 转移导纳 转移电压比 (j ) I ω(j U 1(U 1(j )I ω(j )(j )(j ) U H I ωωω= (j )(j )(j ) I H U ωωω= 21(j )(j )(j )I H U ωωω= 21(j ) (j )(j ) U H U ωωω=

激励是电流源 转移阻抗 转移电流比 注意 ①H(j ω)与网络的结构、参数值有关，与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关，与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。 ②H(j ω) 是一个复数，它的频率特性分为两个部分： 幅频特性 ：模与频率的关系 ()H j ωω - 相频特性：幅角与频率的关系 ()j ?ωω - ③网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。 例1-1 求图示电路的网络函数 2 S I U ? ? 和 L S U U ? ? 解：列网孔方程解电流 _ 2 I 1 I 21(j ) (j )(j ) U H I ωωω= 21(j ) (j )(j ) I H I ωωω= 12s 12(2j )22(4j )0 I I U I I ωω?+-=??-++=??s 2224(j )j6U I ωω = ++

基于MATLAB的线性电路频率响应特性分析 上传

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 基于MATLAB 的线性电路频率响应特性分析 初始条件： MATLAB 软件，微机 主要任务： 利用MATLAB 强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算功能，实现线性电路频率响应特性的仿真波形。 1）绘出RLC 串联电路中AuR=UR/U1的幅频特性及相频特性曲线； 2）绘出RLC 串联电路中AuC=UC/U1的幅频特性及相频特性曲线； 3）绘出RLC 串联电路中AuL=UL/U1的幅频特性及相频特性曲线； 4）设L=1H ，C=1F ， ,/10 s rad =ω 改变R 之值，观察各特性曲线的变化情况； 5）撰写MATLAB 课程设计说明书 时间安排： 学习MATLAB 语言的概况 第1天 学习MATLAB 语言的基本知识 第2、3天 学习MATLAB 语言的应用环境，调试命令，绘图能力 第4、5天 课程设计 第6-9天 答辩 第10天 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

摘要 MATLAB语言具备高效、可视化及推理能力强等特点，是目前工程界流行最广的科学计算语言。特别是在电子通信领域，MATLAB常常被用于进行电路、信号与系统、数字信号处理等多个方面的理论验证与演算求解。将MATLAB软件引入到电路分析中,大大地提高了计算精度和工作效率,为电路分析提供了一个有效的辅助工具，是电子工程人员不可或缺的辅助工具软件。 本次课程设计基于MATLAB强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算，着重对于线性电路中较有代表的RLC串联电路的频率响应进行分析，着重训练MATLAB在电路分析的应用，能够运用相关软件进行数学模型建立、相关参量求解、结果呈现与分析。从而达到对MATLAB软件及其程序编写方式的熟悉。 关键字：MATLAB 线性电路频率响应 Abstract MATLAB language with high efficiency, visualization and reasoning ability and other characteristics, is the current practice of the most widely popular scientific computing language. Especially in the field of electronic communications, MATLAB is often used for circuits, signals and systems, digital signal processing and other aspects of the theory of authentication and routing solution. MATLAB software is introduced into the circuit analysis, greatly improves the accuracy and efficiency. It is an effective auxiliary circuit analysis tools. MATLAB is an indispensable auxiliary tool for electronic engineers. This course design based on MATLAB powerful graphics capabilities, and numerical computation symbolic operation, focuses on the frequency response of RLC series circuit which represented the linear circuit analysis. Training in the application of MATLAB in circuit analysis, make us be able to use relevant software to mathematical modeling, solve the relevant parameters, present and analyze the results. After the design, we will be able to achieve the MATLAB software and its programming on the way to the familiar. Keywords: MATLAB frequency response of linear circuits

倍频程

倍频程 2011-05-17 22:11:13| 分类：声学工程| 标签：|字号大中小订阅人耳听音的频率范围为20Hz到20KHz，在声音信号频谱分析一 般不需要对每个频率成分进行具体分析。为了方便起见，人们把20Hz 到20KHz的声频范围分为几个段落，每个频带成为一个频程。频程的划分采用恒定带宽比，即保持频带的上、下限之比为一常数。实验证明，当声音的声压级不变而频率提高一倍时，听起来音调也提高一 倍。 若使每一频带的上限频率比下限频率高一倍，即频率之比为2， 这样划分的每一个频程称1倍频程，简称倍频程。如果在一个倍频程 的上、下限频率之间再插入两个频率，使4个频率之间的比值相同 （相邻两频率比值=1.26倍）。这样将一个倍频程划分为3个频程， 称这种频程为1／3倍频程。 所以我们通常使用的31段均衡器也称为1／3倍频程均衡器。 两个频率相比为2的声音间的频程，一倍频程之间为八度的音高 关系，即频率每增加一倍，音高增加一个倍频程，图示均衡器的的各 频点之间就是倍频程关系。倍速录音用双卡录音机录音时，为了节省 录音时间而设置的功能，倍速录音的磁带速度是正常录音的两倍，所花时间缩短了一倍，监听录音效果时，声音为快速播放效果，音调升高一个八度。这就是不为人们所熟知的倍频程! 总结一句话定义倍频程就是,频率为2:1的频率间隔的频带. 频程： 可听声的范围为20～20000Hz。将此范围分为几个波段，就是频带或 频程。 在噪音测量中，通常用倍频程和1／3倍频程。 目前常用的倍频程的中心频率为： 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 和16000Hz 1／3倍频程就是把上述每个频程再一分为三，此时所用的中心频率 为： 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 以此频带为横坐标，将在各频带测得的噪音标为纵坐标，即得到噪音 频谱。

倍频程

将全频域按几何等比级数的间隔划分，使得中心频率fc取做带宽上、下限f1、f2的几何平均值，且带宽h＝f2－f1 总是和中心频率fc保持一常数关系，h＝v×fc。如果v等于根号二的倒数（0.707)，那么f2＝2f1，则定义这样的频率带宽叫倍频程带宽；如果v等于三倍根号二的倒数（0.236），那么h＝0.236fc，则定义这样的频率带宽为1/3倍频程带宽。 1/3倍频程作用主要是分析噪声能量的频率分布。另外做分析的时候加了计权网络可起到滤波功能。 每个倍频程或者1/3倍频程的获得是通过带通滤波实现的。但是作为总的倍频程或者1/3倍频程分析来看，主要是为了研究信号能量在不同频带的分布。 使用1/3倍频程主要是因为人耳对声音的感觉，其频率分辨能力不是单一频率，而是频带，而1/3倍频程曾经被认为是比较符合人耳特性的频带划分方法，不过现在心理声学里提出了Critical Band这么个频带划分方法，听说更符合人耳特性。 先要知道1/3倍频程的划分方法，相关的书和国标都有公式和现成的数据表格，然后，你将时间域的声信号fft变换到频率域，对定义的每个1/3倍频带的声压计算等效连续声压级。这就是1/3倍频程声压级。 FFT后再进行1/3倍频程分析，在王济和胡晓编“MATLAB在振动信号处理中的应用”（中国水利水电出版社）一书中有一节用介绍1/3倍频程分析，它是在FFT之后用1/3倍频程滤波器对信号进行分析处理，求出1/3倍频程滤波器输出的均方根值，并提供了MATLAB程序。

1/3倍频程： 三分之一倍频程谱是一种频域分析方法它具有谱线少带宽的特点，三分之一倍频程谱常用于声学、人体振动、机械振动等测试分析以及频带范围较宽的随机振动测试分析等。 倍频程实际上是频域分析中的一种相对尺度。倍频程谱是由一系列频率点以及对应这些频率点附近频带内信号的平均幅值所构成。这些点称为中心频率c f ，中心频率附近的频带处于下限频率1f 与上限频率m f 之间。 三分之一倍频程谱是按逐级式频率进行分析的，它是由多个带通滤波器并联组成，为的是是这些带通滤波器的带宽覆盖整个分析频带。根据国际电工委员会（IEC ）的推荐，三分之一倍频程的中心频率为： 3/30100010n c f Hz =? (n=1,2,3,...±±±) 但在实际应用中，通常采用的中心频率是其近似值。按照我国现行标准规定，中心频率为1Hz 、1.25Hz 、1.6Hz 、2Hz 、2.5Hz 、3.15Hz 、4 Hz 、5 Hz 、6.3 Hz 、8 Hz 、10 Hz......。可以看出，每隔三个中心频率，频率值增加一倍。三分之一倍频程的上、下限频率以及中心频率之间的关系为 1/31/61/62,2,2m c m l l c f f f f f f === 三分之一倍频程带宽为：m l f f f ?=- 对于三分之一倍频程谱可以通过两种处理方法得到。一种方法是在整个分子频率范围，按照不同的中心频率定义对采样信号进行带通滤波

[频响] 频响分析方法总结

频响分析，或者叫稳态动力学分析在abaqus中包括以下三种方法： 直接稳态动力学分析（direct solution steady state dynamic analysis） 模态稳态动力学分析（mode based steady state dynamic analysis） 子空间稳态动力学分析（subspace projection steady state dynamic analysis） 1）直接稳态动力学 优点：在直接稳态动力学分析中，系统的稳态谐波响应是通过对模型的原始方程直接积分计算出来的。如果分析的对象存在非对称刚度、包含模态阻尼以外的其他阻尼或者必须考虑粘弹性材料特性（频变特性），则不能提取特征模态的情况下，可以应用直接法进行稳态响应的计算和分析。 缺点：进行直接稳态动力学分析不需要提取系统的特征模态，而是在每个频率点对整个模型进行复杂的积分运算。因此，对于具有大阻尼和频变特性的模型，应用直接法比模态分析方法精确，但是耗时较多。 2）模态稳态动力学分析 模态稳态动力学分析方法是基于模态叠加法求解系统的稳态响应。因此，在求解稳态响应之前必须先提取无阻尼系统的特征模态，也就是在说必须在step steady state dynamics,modal 前加一步step frequency。另外，必须确定需要保留的特征模态，以确保能够精确描述系统的动力学特性，也就是说如果是进行0-1000hz的分析，step frequency的number of eigenvalues requested选定的阶数的模态频率必须大于1000hz，简单的作法是这里选all……，下面的maximum……填入1000。 模态稳态动力学分析的特点：相较于直接法和子空间法分析速度快，耗时最少，计算精度低于直接法和子空间法，不适合于分析具有大阻尼特性的模型，不适合于分析具有粘弹性材料（频变特性）的模型。 3）子空间稳态动力学分析 子空间稳态动力学分析的基本思想是：首先提取无阻尼、对称系统的特征模态，并选取适当的特征向量组成特征模态子空间，然后将稳态动力学方程组投影到特征模态子空间上，通过直接法求解子空间的稳态动力学方程。 我的感觉是子空间法是直接法和模态法的折中，它的特点是模型可以定义任意形式的阻尼，可以处理具有非对称刚度矩阵的模型，可以处理具有频变特性的模型，计算时间和精度也是在直接法和模态法的中间。 直接法在定义边界条件时通过选项*boundary的amplitude参数来引用频变幅值，但这里默认的好像是位移，如果我有的是加速度或者速度数据，想用直接法进行分析应该如何设定呢，希望知道的大神能相告。 模态法和子空间法不能使用*boundary选项定义边界条件的运动，而只能通过选项*base motion来定义边界条件的运动。

频响分析

radioss频响分析 材料 属性T=*** 1.loadcollector spc DOF 123456 钻柱 井壁 2. A DOF1=2.54mm DAREA DAREA 载荷激励 SPCD 强制位移、速度激励、加速度激励 如果是SPCD，则激励处还需添加相应自由度的SPC约束 3. B card image=TABLED1 x(1)=0,y(1)=1,x(2)=1000,y(2)=1 如果是激励曲线，则从utility——>table creat中导入 4. OMEGA card image=FREQi 勾选FREQ1,F1=20,DF=20,NDF=49 5. RLOAD2card image=RLOAD2 EXCITED——>A TB——>B TP——>φ DELAY——>τ DPHASE——>θ TYPE=LOAD 如果有好几个载荷，则用DLOAD组合 6.loadstep type=freq.resp(direct) SPC——>SPC DLOAD——>RLOAD2 FREQ——>OMEGA 7.定义set type=SET_GRID 6.control cards Displacements format=HG, DISP_FORM=PHASE, DISP_OPT=SID PARAM coupmass:yes G=0.06 OUTPUT keyword=HGFREQ FREQ=ALL 6.loadstep type=freq.resp(direct) 6.loadstep type=freq.resp(direct) 直接频响 模态频响还需设置EIGRL卡片 汽车白车身 输入：白车身与底盘相连的点 输出：方向盘，底板、座椅…

实验四 放大电路电路频率响应分析和仿真实验-(空白)

实验四放大电路电路频率响应分析和仿真实验 1 实验要求与目的 （1）. 熟悉Hspice 编程语言和文件格式； （2）. 通过实验掌握Hspice软件的基本用法； （3）. 通过实验了解共源放大器、源极跟随器和共源共栅增益级放大电路频率响应分析和仿真。 2 实验原理 （1）. 共源放大器电路分析 为了进行高频分析，图1中共源放大器的小信号等效电路如图2 所示。这里，Cgs1 是M1 的栅极－源极电容。注意，我们已经假设输入源极的输出电容可以忽略。电容C2 由M1和M2 的漏极－ 衬底电容与负载电容CL 的并联组成。CL 一般占主导地位。 图1 电流源负载共源放大器 图2 共源放大器高频分析的小信号模型

（2）. 源极跟随器放大器电路分析 图4 源极跟随器频率响应的结构 图5源极跟随器的一个等效小信号模型 加补偿后源极跟随器

（3） 共源共栅增益级 3，实验步骤 (1) 共源放大器 a) Hspice仿真 SP文件如下： .title Common-Source Amp Frequency Test .option post=2 numdgt=7 tnom=27 Vdd 1 0 dc 5 Ibias 2 0 dc 100u M3 2 2 1 1 pmos w=100u l=1.6u M2 3 2 1 1 pmos w=100u l=1.6u M1 3 4 0 0 nmos w=100u l=1.6u Rin 5 4 180k Vin 5 0 dc 0.849 ac 1 Cl 3 0 0.3p .op .ac dec 20 1k 100Meg .print vdb(3) .MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5， +NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4 +KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600 +RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06

基于Matlab的倍频程分析

用Matlab语言实现噪声的1/3倍频程分析 摘要:在声学测量研究中，1/3倍频程谱反映了声源的能量分布情况.本文基于Matlab 软件开发平台，实现了对高斯白噪声的1/3倍频程分析，验证了该算法的正确性，具有精度高,性能稳定的特点。 关键词: 故障诊断；传感器优化布置；高斯白噪声；功率谱；1/3倍频程 0 引言 “设备故障诊断（Condition Monitoring and Faults Diagnosis）”是近十几年发展起来的一门新兴技术，包含两方面的内容：一是对设备的现场运行状态进行监测；二是在出现故障情况时对故障进行分析与诊断。这二者是密不可分和相互关联的。掌握设备现在的状况及信息，预知和预测有关故障或异常的程度，分析故障产生的原因，判断故障发展趋势及其对将来的影响，从而找出必要的对策或解决方法，是设备故障诊断的功能。 运用设备诊断技术所取得的经济效益是明显的。据日本资料报道，采用诊断技术后，事故率减少75%，维修费用可降低25-50%。英国对两千个工厂进行的调查表明，采用诊断技术后，维修费用每年可节约 3 亿英磅。目前我国的机器设备总值约为8000 多亿元，每年用于设备大修、小修和处理故障的费用一般占固定资产原值的3%—5%，采用诊断技术改进维修方式和方法后，一年取得的经济效益可达数百亿元。因而减少停机时间而创造的社会效益将非常巨大。显然，设备故障诊断与监测技术对企业的正常生产经营是必不可少的，必须把它作为企业管理与发展的一个重要内容。 设备故障诊断一般分两个阶段四个步骤实施。两个阶段为状态监测和故障诊断。故障诊断的四个步骤为：信号检测、特征提取（信号处理）、状态识别和诊断决策。其具体内容为：（l）信号检测：按不同诊断目的选择最能表征工作状态的信号。这种工作状态信号称为初始模式。 （2）特征提取（信号处理）：将初始模式向量进行信号处理、变换，去掉冗余信息，提取故障特征、形成待检模式； （3）状态分析：将待检模式与样式模式（故障档案）对比和状态分类，判断出故障类型。（4）诊断决策：根据判别结果采取相应对策，对机械设备及工作进行必要的预测及修正。 1 传感器优化布置 结构健康监测检测是近年来发展起来的结构无损检测技术。它利用结构的某些信息,运用一定的数学方法,来判定结构是否损伤以及损伤的位置和程度。近10年来,国内外学者普遍认同的损伤评估方法是试验模态分析法。进行模态实验的第1步就是获得被测结构激励和响应的时域信号,而传感器的配置方案是首先要确定的。不适当的传感器配置将影响识别参数的精度,而且传感器本身需要一定的成本,与其配套使用的数据采集和处理设备的代价也都较高。从经济方面考虑,希望采用尽可能少的传感器。因此,确定传感器的最佳数目,并将它们配置在最优位置,具有重要的实用价值。 要进行传感器的优化配置,首先要确定合理的、能反映设计要求的优化配置准则。目前发展起来的优化准则很多,其中,基于识别误差最小准则的方法是使用较多的1种方法;如:Kammer提出的有效独立法;模型缩减准则也是1种常用的准则,但这种方法只能保证低阶模态的精度;另外还有可控可观度准则,模态应变能准则等。Came等认为模态置信度MAC(Modal Assurance Criterion)矩阵是评价模态向量交角的1个很好的工具。 其次,传感器的优化配置还必须选用适当的优化方法。近几年发展起来的随机类方法主要有模拟退火算法和遗传算法,这种方法不易陷入局部最优解,但现有的随机搜索技术可靠性并不高。目前使用最多的是序列法中的逐步削减法,它每次从剩余传感器的可选位置中去掉1