Ciljevi frekvencijske analize - znrfak.ni.ac.rs...najveći deo energije. Neophodno je imati detaljnije informacije o izmerenoj buci u smislu određivanja njenog frekvencijskog sadržaja

Ciljevi frekvencijske analize

Merenjem ukupnog nivoa buke dobija se informacija o ukupno generisanoj energiji izvora buke.

Taj podatak nije dovoljno indikativan za:

definisanje načina generisanja buke i

određivanje sklopova složene strukture izvora koja generiše najveći deo energije.

Neophodno je imati detaljnije informacije o izmerenoj buci u smislu određivanja njenog frekvencijskog sadržaja.


Frekvencijska analiza nivoa buke omogućava određivanje nivoa komponenti složenog signala na različitim frekvencijama, čiji je rezultat frekvencijski spektar signala koji daje prikaz nivoa komponenti (amplituda) u funkciji frekvencije.

Rezultat frekvencijske analize je frekvencijski spektar signala koji daje prikaz nivoa komponenti (amplituda) u funkciji frekvencije.


Poznavanje frekvencijskog spektra:

daje detaljnije informacije o samom izvoru buke.

omogućava povezivanje odgovarajućih komponenti spektra sa pojedinim elementima izvora - identifikacija dominantnih izvora buke,

preduzimanje odgovarajućih mera za snižavanje buke u proceduri upravljanja bukom.

Izbor mera za snižavanje buke zavisi od frekve-ncijskog karakte-ra buke.

Tipovi frekvencijske analize

Pojasna frekvencijska analiza - propuštanje električnog signala kroz određeni broj analognih ili digitalnih filtara sa različitim centralnim frekvencijama, ili korišćenjem jednog filtra čija se centralna frekvencija pomera duž frekvencijskog opsega.

Širina pojasa može biti različita: oktava, terca, 1/12 oktave, 1/24 oktave i sl. Rezultati analize se uglavnom prikazuju na logaritamskoj skali.

Tipovi frekvencijske analize

Uskopojasna frekvencijska analiza - korišćenje FFT (Fast Fourier Transform) algoritma za dobijanje DFT (Discrete Fourier Transform), diskretne Furijeove transformacije signala koja predstavlja ekvivalent vremenskog signala u frekvencijskom domenu.

Rezultati uskopojasne analize se obično prikazuju na linearnoj frekvencijskoj skali.

Pojasna frekvencijska analiza

Za frekvencijsku analizu nivoa buke uglavnom se koristi pojasna frekvencijska analiza.

propuštanje električnog signala kroz određeni broj analognih ili digitalnih filtra,

filtar propušta samo deo frekvencijskog spektra buke koji zavisi od propusnog opsega i centralne frekvencije filtra,

kao rezultat dobija se ukupna energija buke (energetska suma svih komponenti) u propusnom opsegu filtra.

Uskopojasna FFT analiza se koristi za određivanje tonalnih komponenti primenom referentne metode (ISO 1996-2).

Postupak pojasne frekvencijske analize:

slabljenje

slabljenje

slabljenje

slabljenje

Idealni filter propusnik opsega propušta bez slabljenja deo frekvencijskog opsega signala unutar propusnog opsega filtra.

Van propusnog opsega komponente se potuno oslabljuju.

12 ffB

Propusni opseg je određen kao razlika gornje granične frekvencije, f2, i donje granične frekvencije propusnog opsega, f1:


Realni filtar u propusnom opsegu nema ravnu karakteristiku već je ona talasasta.

Realni filtar propušta i frekvencije van propusnog opsega, ali su amplitude tih komponenti dosta oslabljenje

Što je frekvencija dalja od propusnog opsega slabljenje je veće.

slabljenje

slabljenje

slabljenje

slabljenje

Propusni opseg realnih filtera može se definisati kao razlika frekvencija na kojima nivo signala opada za 3dB (0.707 puta) u odnosu na vrednost nivoa signala na centralnoj frekvenciji filtra.


12 ffB


U praksi se koriste dva tipa pojasnih filtra: – filtri sa konstantnom širinom propusnog opsega koja je nezavisna od

centralne frekvencije filtra koja se određuje kao aritimetička sredina donje i gornje granične frekvencije:

– filtri sa procentualno konstantnom širinom propusnog opsega (CPB), koja je definisana određenim procentom centralne frekvencije koja se određuje kao geometrijska sredina donje i gornje granične frekvencije:

slabljenje

3dB0dB

slabljenje

3dB0dB

slabljenje

3dB0dB

slabljenje

3dB0dB

2

210

fff

210 fff


Za merenje buke uglavnom se koriste filtri sa procentualno konstantnom širinom propusnog opsega, a rezultati frekvencijske analize prikazuju se na logaritamskoj frekvencijskoj skali, gde je (logaritamska) širina propusnog opsega konstantna.

Kada se koriste filtri sa konstantnom širinom propusnog opsega, za prikazivanje rezultata preporučuje se linearna frekvencijska skala.

Linearna frekvencijska skala

Logaritamska frekvencijska skala


Širina propusnog opsega definisana je određenim procentom centralne frekvencije. Propusni opseg filtra širine y% određen je kao:

Širina propusnog opsega se povećava sa povećanjem centralne frekvencije, f0.

Centralna frekvencija se određuje kao geometrijska sredina donje i gornje granične frekvencije:

Za merenje buke uglavnom se koriste CPB filtri a rezultati frekvencijske analize prikazuju se na logaritamskoj frekvencijskoj skali.

100

%% 0fy

yB

210 fff


Za frekvencijsku analizu buke najčešće se koriste CPB filtri čija je širina jednaka:

– širini oktave ili

– terce (1/3 oktave).

Oktavni filtar je pojasni filtar sa najširim propusnim opsegom: – širine koja ima vrednost 70% centralne frekvencije.

– gornja granična frekvencija je dvostruko veća od donje granične frekvencije filtra.


Tercni ili trećinsko oktavni filtar je pojasni filtar: – širina propusnog opsega tercnog filtra odgovara 1/3 širine propusnog

opsega oktavnog filtra, ili 23% centralne frekvencije

– gornja granična frekvencija je 1.25 puta veća od donje.

Tri susedna tercna filtra daju jedan oktavni filtar sa centralnom frekvencijom koja je jednaka centralnoj frekvenciji središnje terce.


Nivo buke dobijen frekvencijskom analizom primenom oktavnih (tercnih) filtra naziva se oktavni (tercni) nivo.

Rezultat predstavnja energetsku sumu svih komponentu u okviru posmatrane oktave (terce).



Standardizovane oktave i terce.

Metode frekvencijske analize

Instrumenti namenjeni za pojasnu frekvencijsku analizu signala nazivaju se frekvencijski analizatori. Baziraju se na primeni sledećih metoda:

sekvencijalna ili serijska analiza sa filtrima koji imaju fiksnu centralnu frekvenciju,

sekvencijalna ili serijska analiza i sa filtrima čija je centralna frekvencija promenljiva.

paralelna analiza.


Serijska analiza sa filterima koji imaju fiksnu centralnu frekvenciju: – Frekvencijska analiza vrši se sukcesivnim propuštanjem signala kroz skup

filtra različitih fiksnih centralnih frekvencija.

– Centralne frekvencije fitara su projektovane tako da svi filtri zajedno pokrivaju ceo frekvencijski opseg koji je od interesa.

– Signal iz pretvarača paralelno se dovodi na ulaz svih filtra.

– Detektor signala se sukcesivno povezuje na izlaze različitih filtra uglavnom ručnim menjanjem aktivnog filtra.


Serijska analiza sa filterima koji imaju fiksnu centralnu frekvenciju: – Rezultat analize je komponenta spektra na odgovarajućoj centralnoj

frekvenciji filtra.

– Kako je u jednom trenutku samo jedan filtar aktivan, analiza traje dugo.

– Za preciznost analize neophodno je da signal bude stacionaran u vremenu, odnosno da promene nivoa buke odgovaraju tipu nepromenljive buke.

– Na ovaj način nije moguće sprovesti analizu u realnom vremenu.


Serijska analiza sa filterima čija je centralna frekvencija promenljiva:

– Frekvencijska analiza signala vrši se pomoću jednog filtra čija je centralna frekvencija promenljiva.

– Promenom centralne frekvencije filtra prekriva se ceo frekvencijski opseg od interesa.

– Rezultat analize je kontinualni spektar.

– I ova vrsta analize traje dugo i za preciznost analize neophodno je da signal bude stacionaran u vremenu.

– Ovaj način ne omogućama analizu u realnom vremenu.

f0


• Paralelna analiza: – Frekvencijska analiza vrši se korišćenjem grupe filtara različitih centralnih

frekvencija koji zajedno prekrivaju ceo frekvencijski opseg.

– Signal iz pretvarača istovremeno se propušta kroz sve filtre.

– Paralelna analiza je veoma brza.

– Nije neophodno da signal bude stacionaran u vremenu.

– Rezulztat analize je frekvencijski spektar dobijen analizom istog segmenta signala na svim centralnim frekvencijama filtra.

– Analiza se vrši u realnom vremenu.

Documents

Ciljevi frekvencijske analize - znrfak.ni.ac.rs...najveći deo energije. Neophodno je imati detaljnije informacije o izmerenoj buci u smislu određivanja njenog frekvencijskog sadržaja