Взаимный узкополосный спектральный анализ

Программа Взаимный узкополосный спектр предназначена для определения взаимосвязи параметров сигналов от двух первичных преобразователей, установленных в разных частях исследуемого объекта и может использоваться при локализации источника повышенного шума, при определении коэффициента звукопоглощения в исследованиях акустических свойств материалов, при определении пространственно-временного распределения вектора колебательной скорости в мгновенный момент времени (вектора Умова-Пойнтинга), при построении амплитудно-частотной характеристики разреза грунта при исследовании толщи грунтов по методу Накамуры и пр.

Взаимный узкополосный спектр позволяет производить расчёт взаимных спектров мощности, фазовых спектров, спектров когерентности, импульсных характеристик, а также расчет резонансов.

Взаимный узкополосный спектр отображает различные спектральные характеристики сигналов, позволяющие выявить, например, повышение амплитуд вибрации на резонансных частотах диагностируемого изделия или на резонансных частотах составных частей сложной системы. Что в свою очередь позволяет на ранних стадиях обнаружить неисправность и принять соответствующие меры.

Проведение взаимного узкополосного спектрального анализа сигналов, поступающих с входных каналов анализаторов спектра, может быть реализовано в реальном масштабе времени или в режиме воспроизведения записанных временных реализаций.

Взаимный спектральный анализ относится к классическим методам анализа сигналов, является одним из наиболее устойчивых и применим почти ко всем классам сигналов, обладающих стационарными свойствами.

Программа Взаимный узкополосный спектр позволяет производить расчет взаимного спектра сразу по нескольким парам каналов. Для чего пользователю необходимо задать в настройках программы опорный канал — который будет участвовать в расчете каждого спектра, и измерительные каналы — те каналы, которые составят пару опорному при расчете взаимного спектра.

• измерение и отображение уровней сигнала в узких спектральных полосах. Количество полос может быть равным степени 2 (128, 256, 512, …, 262144), или произвольным (например, 100, 200, 500, …, 250000) с использованием Z-преобразования;
• измерение и отображение спектральных характеристик сигнала с различными типами усреднения (линейное, экспоненциальное), обработки (интегрирование, дифференцирование сигнала) и представления (среднеквадратическое (СКЗ) или пиковое значения);
• измерение и отображение разности фаз и коэффициента когеррентности сигналов;
• измерение и отображение модуля взаимного спектра;
• измерение комплексного частотного отклика и когеррентной мощности спектральной составляющей;
• измерение и построение переходной характеристики сигналов.

Программа позволяет вызывать дополнительные диалоговые окна с графическим представлением следующих параметров:

Несмотря на то, что для точных оценок частотных характеристик необходимо выполнение условия по линейности системы (а в практических ситуациях линейность относится к числу наиболее редко выполняемых свойств), взаимный спектральный анализ позволяет получить вполне осмысленные результаты, описывающие наилучшие (в среднеквадратичном смысле) линейные приближения для исследуемых систем. Это особенно важнов тех случаях, когда речь идёт об исследовании статистик экстремальных значений, как например при предсказании катастрофических разрушений под действием случайных нагрузок. [Дж. Бендат, А. Пирсол «Применения корреляционного и спектрального анализа», 1983].

Взаимные спектральные плотности выдают результаты в виде функции от частоты. Этот факт очень сильно расшряет диапазон возможных применений спектрального анализа к инженерным задачам в тех областях, где ранее использовались корелляционные методы.

Важным преимуществом взаимного спектрального анализа по сравнению с корреляционным является то, что для получения значимых результатов не надо требовать, чтобы среда была бездиспертионной.

Взаимный спектральный анализ используется при решении задач локализации источников сигнала.

Спектральные плотностидают удобные средства для прямого оценивания свойств физических систем по наблюдениям на входе и выходе, которые легко распространяются в многомерные системы.