由于有效值计算可以从时域获得,也可以从频域获得,关于怎么计算RMS,请参考本章3.3计算信号的RMS。因此,计算OA也可以从时域和频域角度来计算。理论上讲,时域能量和频域能量是守恒的,因而,从时域和频域计算出来的OA是相同的。在此,先介绍频域计算方法。
1.频域计算方法
由于OA是整个频带上的总有效值,因此,计算OA需要计算RMS。在这,需要注意的是,计算OA考虑的是整个频率带宽内的总RMS,而不是一个窄带内的总RMS。
频域计算OA的思路如下:第一帧时域数据计算得到瞬时频谱S0之后,计算这个瞬时频谱整个频率带宽内的总RMSA0,然后再按步长计算下一帧时域数据的瞬时频谱S1,再计算这个瞬时频谱整个带宽内的总RMSA1,循环这个过程,直至计算最后一帧时域数据所对应的总RMSAN,将每个瞬时频谱所对应的总有效值A0、A1、…、AN按时间或转速先后顺序排列连成曲线,就是所谓的OA曲线,整个计算过程如图3-48所示。
图3-48 OA计算过程示意
如对3.7.1小节图3-47中的下部噪声信号按频域计算OA曲线,计算参数为频率分辨率2Hz(一帧时域数据长度为0.5s),时间步长为0.25s,不加窗函数得到的OA曲线如图3-49所示。按该参数得到76个瞬时频谱,则OA曲线由76个总RMS数值点连接而成。
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图3-49 某信号的OA曲线
2.时域计算方法
时域计算OA时,则不需要计算瞬时频谱,在这也有两个计算参数:“积分长度”和“时间步长”。对每个积分长度内的时域信号按时域计算RMS的方法求这个时域数据长度内的总有效值,然后按时间步长截取下一个积分长度,然后再计算这个积分长度内的总有效值,循环这个过程,直至计算最后一个积分长度,将所有积分长度所对应的时域总有效值按时间先后顺序连成曲线,就是时域OA曲线。
时域的积分长度对应计算一个OA值截取多长的时域数据,时间步长则对应每隔多长时间截取一个积分长度。这两个参数实质上对应频域上的一帧数据长度(频率分辨率的倒数)和时间步长。
仍对之前的噪声信号按积分长度为0.5s,时间步长为0.25s计算它的时域OA曲线。该计算参数与之前的频域计算参数相同,将二者得到的OA曲线放在同一图中(频域计算加矩形窗),对比差异,如图3-50所示,可以看出,二者计算得到的OA曲线完全重叠。因此,时域与频域计算得到的OA是相同的。
图3-50 时域计算和频域计算结果
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