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【讨论】试验机测控系统的核心部分之一 带宽 对数据真实性的影响
高频疲劳试验机
2008/05/07
私聊
试验机/硬度计
目前试验机上所采用的力值检测元件基本上为载荷传感器或压力传感器,和模拟信号输出引伸计,而这两类传感器和引伸计都为模拟小信号输出类型,在使用中必须进行信号放大。众所周知,在我们的环境中,存在着各种各样的电磁干扰信号,这种干扰信号会通过许多不同的渠道偶合到测量信号中一起被放大,结果使得有用信号被干扰信号淹没。为了从干扰信号中提取出有用信号,针对材料试验机的特点,一般在放大器中设置有低通滤波器。合理的设置低通滤波器的截止频率,将放大器的频带限制在一个适当的范围,就能使试验机的测量控制性能得到极大的提高。
然而在现实中,人们往往将数据的稳定显示看的非常重要,而忽略了数据的真实性,将滤波器的截止频率设置的非常低。当然益处是速度加快了,非常稳定.这样在充分滤掉干扰信号的同时,往往把有用信号也一起滤掉了。在日常生活中,我们常见的电子秤,数据很稳定,其原因之一就是它的频带很窄,干扰信号基本不能通过。这样设计的原因是电子秤称量的是稳态信号,对称量的过渡过程是不关心的,而材料试验机测量的是动态信号,它的频谱是非常宽的,若频带太窄,较高频率的信号就会被衰减或滤除,
<很多使用者都有一种疑惑在里面,不会吧,我们家用的试验机就是低通滤波器,用的也很不错,很稳定>
当然我很赞同这种观点,从经济实用的角度出发,个人认为表盘式的试验机其实也很不错.
以下是带宽的概念,仅供参考!
带宽在许多应用中都是一个关键的概念。例如在无线电通信中,带宽是调制载波占据的频率范围,然而在光学中带宽是单个谱线宽度或者整个频谱范围。
对于不同的应用领域有不同的精确定义。例如,其中一个带宽定义就是超出范围的频率函数为零的频率范围。这就对应于数学概念中的函数,例如函数不是零的所有值的“长度”。
另外一些定义可能没有那么严格,它们丢弃了频率函数“很小”的信号频率。很小可能是意味着它的值在最大值 3 dB 以下,也就是最大值的一半以下;也可能是小于某一个绝对值。由于函数的宽度有各种各样的定义,带宽的定义也就多种多样,分别用于不同的系统。
根据Shannon-Hartley 定理(en:Shannon-Hartley theorem),可靠通信的数据速率直接与通信所用信号频率范围成比例。在这篇文章中,带宽一词有时用来表示数据速率,有时也表示通信系统的频率范围,有时同时表示两个概念。
[编辑] 模拟系统
对于在数学上可以看作时间函数的模拟信号来说,带宽是以赫兹为单位、信号的傅里叶变换不为0的频率范围。这个定义也可以不严格地定义为在频域内信号的傅里叶变换功率在一个特定门限之上、例如与最大值差在 3dB 的范围之内的频率范围。信号带宽是信号随着时间波动速度的一个度量,这样,带宽越大,信号的变化越快。上面是信号带宽的描述,带宽也可以用于系统。在表示系统带宽的时候,系统带宽是系统传递函数带宽的简称。
例如,函数的 3dB 带宽在图上表示是 f2 − f1,但是其它的带宽定义就会得到另外不同的结果。一个常用的数量是分数带宽,它是除以设备中心频率得到的带宽。例如,一个带宽 2MHz、中心频率 10MHz 的设备的分数带宽是 2/10 或者表示为 20%。
实数基带系统既有负频率又有正频率这样一种现实可能使带宽变得易于混淆,因为有时带宽仅仅用来表示正的一半,例如我们偶尔可以看到这样的表示 B = 2W,其中 B 是总的带宽,W 是正的带宽,如果需要为这个信号设计一个低通滤波器,那么截止频率至少要保证 W 不受影响。
电子滤波器带宽是频率响应在峰值中心频率响应差在 3dB 范围内的频率部分。
在信号处理和控制理论中,带宽是闭环系统增益衰减到−3 dB的频率。
在基础电路理论中带通和带阻滤波器的带宽表示频域中信号强度是最大信号强度 的两个频率之间的距离。
在光子学中,带宽有不同的含义:
• 某些光源输出的带宽,例如 ASE 光源或者激光;超短光脉冲的带宽可能非常宽广
• 例如光纤等一些元件能够传输的频率范围宽度
• 光学放大器的增益带宽
• 其它现象的范围(例如,反射、非线性过程的相位匹配、或者谐振)
• 光学调制器的最大调制频率或者调制频率范围
• 一些测量仪器(例如功率计)能够工作的频率范围
• 光学通信系统能够达到的数据速率(例如 Gbit/s)
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