频率响应测量的方法
频率响应测试的原理
频率响应测试的原理
频率响应测试是评估声学设备性能的一种方法。它是通过测量设备在不同频率下的响应，来确定设备对不同频率的声波的敏感程度。
频率响应测试的原理是利用一个信号发生器生成一系列频率不同的测试信号，并通过测试设备播放出去。然后通过测试设备捕捉信号并分析测试结果，从而测量设备在不同频率下的响应情况。
在实际测试中，我们可能会遇到一些干扰因素，如外部噪声和测试环境的变化等。因此，为了减少这些干扰因素对测试结果的影响，我们需要尽可能控制测试条件和测试环境。例如，使用隔音室和消除外部噪声的措施可以提高测试的准确性。
作为一种重要的测试方法，频率响应测试可以帮助我们了解声学设备的性能。在使用设备时，我们可以根据测试结果调整设备的设置，以达到最佳效果。此外，频率响应测试还可以帮助我们识别各种噪音、杂音以及失真等问题，并帮助我们进行有效的故障排除。
总之，频率响应测试是评估音频设备性能的重要工具。通过测试设备在不同频率下的响应情况，我们可以更好地了解和掌握设备的特性和性能，为设备的使用和维护提供有力的支持。
振动试验共振频率的判定
振动试验共振频率的判定
在振动试验中，通常会通过施加外力或者激励信号来激发被试物体的振动。当被试物体的振动频率与激励信号的频率相同或者接近时，就会发生共振现象，此时物体的振幅会显著增大，振动现象也会变得非常明显。共振频率是指在共振条件下被试物体的振动频率，可以通过振动试验来测量和判定。
判断共振频率的方法有很多种，下面我们将介绍一些常用的方法：
1. 频率扫描法：这是一种比较常用的方法，通过改变激励信号的频率，观察被试物体的振动响应，当振幅显著增大时，可以认为共振频率已经达到。这种方法简单直观，适用于较为简单的振动系统。
2. 模态分析法：对于复杂的振动系统，我们可以利用有限元方法进行模态分析，得到被试物体的振动模态和特征频率，通过比较振动模态和激励信号的频率，可以得到共振频率。
3. 频率响应函数法：该方法主要用于计算机辅助振动试验，通过对激励信号和被试物体振动响应信号进行傅里叶变换，得到频率响应函数，从而确定共振频率。
判断共振频率的准确性对于振动试验的结果具有至关重要的影响，因此在进行共振频率的判定时，需要注意以下几点：
1. 实验条件的选择：在进行振动试验时，需要选择合适的激励信号和测量设备，确保能够准确地获取被试物体的振动响应信号。
2. 数据处理的准确性：在进行振动试验后，需要仔细分析和处理实验数据，确保得到的共振频率结果准确可靠。
3. 系统参数的识别：在进行振动试验之前，需要对被试物体的系统参数进行准确的识别和估计，以便更好地判断共振频率。
4. 实验结果的验证：为了验证共振频率的判定结果的准确性，可以采用不同的方法进行验证，例如改变激励信号的频率，观察共振现象的变化。
audio vivid混音棚技术要求和测量方法
Audio Vibrant混音棚技术要求和测量方法
Audio Vibrant混音棚是音频制作的重要场所，它需要满足一系列的技术要求和测量方法，以确保音频质量的优化和稳定。本文将详细介绍Audio Vibrant混音棚在频率响应、噪声水平、动态范围、失真度、声道分离度、传输特性、环境噪声、设备状态和混音效果等方面的技术要求和测量方法。
1. 频率响应
频率响应是指混音棚对不同频率的响应能力。一个理想的混音棚应具有平坦的频率响应，即对所有频率的响应都是相等的。测量频率响应的方法是使用音频分析仪进行测试，通过测量不同频率的声压级，得出频率响应曲线。一个优秀的混音棚应有±3dB以内的频响曲线。
2. 噪声水平
噪声水平是指混音棚在没有任何音频输入的情况下，内部背景噪声的声压级。过高的噪声水平会干扰音频信号的录制和处理，因此需要尽可能低。测量噪声水平的方法是在混音棚内放置一个麦克风，关闭所有设备，然后记录背景噪声的声压级。一般来说，优秀的混音棚应具有≤20dB的噪声水平。
3. 动态范围
动态范围是指混音棚能够处理的信号的最小值和最大值之间的范围。一个大的动态范围可以更好地处理强弱音的细节。测量动态范围的方法是使用音频分析仪测试最大不失真声压级（LMAX）和最小可听声压级（LMIN），两者之差即为动态范围。优秀的混音棚应有≥100dB的动态范围。
4. 失真度
失真度是指混音棚输出的音频信号与输入信号之间的差异程度。失真度过高会导致音频信号的质量下降。测量失真度的方法是使用音频分析仪测试音频信号的谐波失真（THD），以及互调失真（IMD）。优秀的混音棚应有≤0.5%的失真度。
物理实验技术中的频率响应测量技巧
物理实验技术中的频率响应测量技巧
频率响应是描述物理系统对不同频率激励的响应程度的重要指标。在物理实验中，准确测量频率响应是确保实验结果可靠性和准确性的关键。本文将介绍一些物理实验技术中的频率响应测量技巧。
首先，我们先了解频率响应的概念。频率响应是指在不同频率下物理系统对激
励信号的响应程度。频率响应可以用幅度和相位两个方面来描述。幅度响应表示系统对激励信号的大小调制，而相位响应则表示系统对激励信号的相位变化情况。对于各种物理实验中的信号传输、滤波、放大等问题，都需要准确测量频率响应。
在频率响应测量中，一个重要的技巧是使用正弦信号。正弦信号在频域上是单
一频率分量的，可通过改变正弦信号的频率来测量频率响应。例如，当我们需要测量一个放大器的频率响应时，可以输入一个频率可变的正弦信号，并测量放大器输出的幅度和相位。通过不断改变输入信号的频率，并测量输出信号的响应，即可得到放大器的频率响应曲线。
除了使用正弦信号，还可以采用频率扫描技术进行频率响应测量。所谓频率扫描，就是通过连续改变输入信号的频率范围，从而获得频率响应的变化情况。频率扫描可以实现较宽范围的频率响应测量，尤其适用于需要准确测量整个频率范围的实验。
在频率响应测量中，还需要注意信号传输和测量的准确性。为了保证信号传输
的准确性，可以采用屏蔽电缆和阻抗适配器等技术，减小信号传输过程中的干扰和失真。同时，在信号测量中，应选用高精度的测量设备，如示波器、频谱分析仪等，以确保测量结果的准确性。
此外，对于特定的频率响应测量问题，还可以采用特殊的技术和测量装置。例如，在光学实验中，可以采用光谱仪测量物质的光谱响应；在声学实验中，可以使
频率响应实验报告
频率响应实验报告
频率响应实验报告
引言：
频率响应是指系统对不同频率输入信号的输出响应程度。在电子工程和音频领域，频率响应是评估设备或系统性能的重要指标之一。本文将介绍一次频率响
应实验的过程、结果和分析。
实验目的：
本次实验的目的是通过测量和分析电子系统的频率响应，评估系统对不同频率
信号的传输和处理能力。通过实验数据的收集和分析，我们可以了解系统在不
同频率下的增益和相位特性，并对系统的性能进行评估。
实验装置：
本次实验使用了一个信号发生器、一个频谱分析仪和一个待测系统。信号发生
器用于产生不同频率的输入信号，频谱分析仪用于测量系统的输出信号频谱，
待测系统是我们需要评估频率响应的对象。
实验步骤：
1. 连接实验装置：将信号发生器的输出端与待测系统的输入端相连，将待测系
统的输出端与频谱分析仪的输入端相连。
2. 设置信号发生器：选择适当的频率范围和信号波形，并设置合适的输出幅度。
3. 设置频谱分析仪：选择适当的分析带宽和分辨率，并确保频谱分析仪与信号
发生器的输出频率范围匹配。
4. 开始实验：逐步改变信号发生器的频率，记录频谱分析仪的输出结果。
5. 收集数据：记录每个频率下频谱分析仪的输出幅度和相位数据。
6. 数据分析：根据收集到的数据，绘制频率响应曲线，并进行进一步的分析和评估。
实验结果：
根据实验数据的分析，我们得到了待测系统的频率响应曲线。该曲线显示了系统在不同频率下的增益和相位特性。我们可以观察到系统在某些频率下具有较高的增益，而在其他频率下增益较低。此外，相位特性也可能随频率变化而变化。
实验分析：
振动测试方法
振动测试方法
振动测试是一种常见的工程测试方法，用于评估结构或设备在振动环境下的性能和稳定性。振动测试方法的选择和实施对于确保产品质量和安全性至关重要。本文将介绍几种常见的振动测试方法，以及它们的应用范围和特点。
首先，最常见的振动测试方法之一是模态分析。模态分析是通过激励结构并测量其振动响应，以确定结构的固有频率、振型和阻尼比。这种方法适用于评估结构的动态特性，如自由振动频率和模态形状。模态分析通常用于评估建筑结构、机械设备和汽车等各种工程结构。
其次，频率响应分析是另一种常见的振动测试方法。频率响应分析通过在结构上施加不同频率的激励，并测量结构的振动响应来评估结构的频率响应特性。这种方法适用于评估结构在不同频率下的振动特性，如共振频率、频率响应函数和频率响应谱。频率响应分析通常用于评估建筑结构、桥梁和飞行器等工程结构。
此外，冲击响应分析也是一种常用的振动测试方法。冲击响应分析通过在结构上施加冲击载荷，并测量结构的冲击响应来评估结构的冲击性能。这种方法适用于评估结构在冲击载荷下的动态响应特性，如冲击响应函数和冲击响应谱。冲击响应分析通常用于评估建筑结构、航天器和武器装备等工程结构。
最后，振动环境测试是一种综合性的振动测试方法。振动环境测试通过模拟实际工作环境中的振动条件，并测量结构或设备在振动环境下的性能和稳定性。这种方法适用于评估结构或设备在实际工作环境中的振动响应特性，如振动传递函数和振动响应谱。振动环境测试通常用于评估航天器、船舶和汽车等工程结构。
综上所述，振动测试方法包括模态分析、频率响应分析、冲击响应分析和振动环境测试等多种方法。不同的振动测试方法适用于不同的工程结构和设备，可以帮助工程师评估结构或设备在振动环境下的性能和稳定性，从而指导工程设计和改进
调频发射机系统主要技术指标的测试方法
调频发射机三大技术指标的测试
我国的广播电台从中央到地方大多是采用调频广播，调频广播具有抗干扰能力强、音域宽广、可进行立体声广播或双节目广播等特点，受到群众的普遍欢迎。在调频广播传输系统中，发射机播出指标是衡量广播节目质量好坏的重要标志，因此，熟练掌握调频发射机三大技术指标的测试，让调频广播发射机长期工作在最佳状态，提高播出质量的重要保证。也是广电技术人员必须掌握的技术。
调频广播发射机的运行指标主要包括：谐波失真、信号噪声比（信噪比）和频率响应这三项主要技术指标，即国家规定调频广播标准：谐波失真应≤1.0%；信噪比应≥58dB；频率响应应≤±0.5dB。本文将介绍这些技术指标的调整测试方法和注意事项，以供广大同行借鉴.
一、所需仪器
音频信号发生器、频偏仪、失真度测量仪、示波器等。
二、基本要求和注意事项
1.要求测试环境温度在：10℃±40℃，相对湿度：45%~90%；交流供电电压380V（或220V）±5%；交流电源频率：50±1Hz。
2.要先将发射机调整在正常工作状态。例如保持发射机输出功率正常，各级正常调谐，工作稳定无自激，无各种外来干扰情况下进行测试。整个测试工作必须连续完成，如测试某一项技术指标时，出现发射机不稳定或测试结果不符合要求而需对发射机进行适当调整时，调整后全部项目须重新测试。
3.测试前要先对所用仪器进行检查、校准，预热合格后方能使用。
4.测试仪器要有良好的接地，应将频偏仪、失真度仪、音频信号发生器等接地线全部与发射机地线连接，如果仪器接地不好，则仪器的位置对所测试的指标影响很大。
频率响应测量的方法
频率响应测量的方法
频率响应测量的方法很多，一般同使用的测试信号有关。
可分为：i. 点测法：完全按定义设计的测量方法，逐个频率输入振幅恒定的正弦信号，逐个点测量相应频率扬声器输出声压级，在频率响应坐标纸上绘出相应的点，把这些不连续的点的平滑连线即为频率响应曲线。测量耗时、测量有限的非连续频率点，过渡点是推测的。
ii. 扫频自动记录法：使用机械传动的方法改变振荡电路中的电容，使信号的频率连续改变，输出电压恒定，这叫扫频信号，记录仪上记录纸的频率刻度与信号源同步，记录扬声器的输出声压级随频率的变化，即为频率响应曲线，这方法叫扫频自动记录法。后来，机械扫频信号改成电压控制频率的压控振荡器，改进了机械传动的麻烦。这是60～80年代丹麦B&K 公司为代表的测量技术。扫频自动测量原理大约已有40年的历史，其测量原理没有变化，改变的只是使用的技术，譬如扫频信号的产生方法，测量传声器测得的数据的采集、处理、运算和输出数据和曲线都可以由计算机完成。其中需要特别一提的是：对扫频信号的理解和生成技术，连续扫频信号过去理解为点频信号随时间变化，但点频信号是一个连续周期信号，从示波器看到的是一个按周期重复的正弦波形，而扫频信号没有一个频率是经历时间周期的，随扫频时间变化的是它的瞬时频率。瞬时频率数学上是相位对时间的微分。可以这样理解：譬如f=100Hz正弦信号的周期是T=0.01秒，其走过的相位φ= 2π弧度(360°)，而f=200Hz时，T＝0.005秒，其走过的相位仍然是φ= 2π弧度，这样，一个微小时间内的相位变化（等效于相位对时间的微分）同周期成反比，相当于稳态频率。同稳态信号不同的是它引入扫频速率（S：Hz/s）的概念，瞬时频率fi =S t +f0；t为扫频时间；f0为扫频初始频率。t和f0确定扫频频率范围。稳态单频信号的公式是u(t)=Acos(2πft);f为稳态单频信号的频率。而扫频信号的公式是u(t)=ACos(πSt2),B&K公司的2012音频分析仪的TSR（时选响应）技术中使用的测试信号，就是采用该数学模型生成的信号。
空间频率响应(SFR)测试
实验二空间频率响应（SFR）测试
一、实验目的：
1、了解数码相机分辨率测试标准ISO12233以及GB/T 19953-2005《数码相机分辨率的测量》，熟悉测试标板构成，掌握其使用方法。
2、了解数码相机空间频率响应（SFR）的测试原理，理解空间频率响应（SFR）
曲线的含义
3、掌握数码相机空间频率响应（SFR）的测试方法，能够通过SFR曲线判别数
码相机的分辨率特性。
二、实验步骤：
1、使用数码相机拍摄ISO12233标准分辨率靶板（透射、反射靶板均可）,要求
连续拍摄三幅图。（由于所拍摄的靶板与第一次实验相同，仅处理区域不同，可挑选拍摄效果最好的图片进行处理）
3、使用Imatest软件测量数码相机空间频率响应（SFR）曲线，将测量结果与第
一次目视分辨率测试结果进行比较。
三、实验过程与结果：
相机型号：富士s1770
相机基本设置：有效像素：1220万
光学变焦：15倍
等效焦距：28-420mm
快门速度：1/4-1/2000秒
测试标板：反射
测试原图：
第一次第二次
第三次第四次
第五次第六次
第七次第八次
绕组频率响应
绕组频率响应
绕组频率响应是指变压器绕组在不同的频率下所呈现出的电学特性。通过分析绕组的频率响应，可以评估绕组的质量和健康状况，进而为变压器的运行维护提供依据。本文将从绕组频率响应的概念、测量方法、应用等方面进行介绍。
一、绕组频率响应的概念
绕组频率响应是指变压器绕组在正弦交流电压激励下，产生的电流响应与电压激励的比值，通常用复数形式表示。这个复数比值反映了绕组在各个频率下的阻抗特性。通过分析绕组的频率响应，可以评估绕组的质量、健康状况以及是否存在故障。
二、绕组频率响应的测量方法
绕组频率响应的测量方法主要有两种：短路阻抗法和频率响应法。
1.短路阻抗法：短路阻抗法是通过测量绕组的短路阻抗来计算频率响应的方法。短路阻抗是变压器在额定频率下，短路电流与电压的比值。通过测量短路阻抗，可以得到绕组的频率响应曲线。
2.频率响应法：频率响应法是通过测量绕组在不同频率下的电压电流比值来计算频率响应的方法。这种方法通常采用交流电压源作为激励源，通过改变激励频率，测量绕组的电压电流比值，从而得到绕组的频率响应曲线。
三、绕组频率响应的应用
1.绕组变形分析：通过分析绕组的频率响应曲线，可以判断绕组是否存在变形。绕组变形会导致电感、电容等参数发生变化，从而影响频率响应曲线。因此，通过对比正常绕组与故障绕组的频率响应曲线，可以判断绕组是否发生变形。
2.绕组故障诊断：绕组故障，如局部放电、匝间短路等，会导致绕组的电学参数发生变化，从而影响频率响应曲线。通过分析频率响应曲线的变化，可以判断绕组是否存在故障，并为故障诊断提供依据。
调频广播发射机的调频特性测量与评估方法
调频广播发射机的调频特性测量与评估方法
为了确保调频广播系统的正常运行，需要对广播发射机的调频特性进行测量和评估。本文将介绍调频广播发射机的调频特性测量与评估方法，旨在提供相关指导并保障广播质量。
一、引言
调频广播发射机是广播系统中的核心组成部分，负责将音频信号转换为无线电信号并进行传输。为了保证传输信号的质量，我们需要对调频广播发射机的调频特性进行测量和评估。调频特性包括但不限于调频偏移、频率响应、调频偏差、调频失真等。
二、调频特性测量方法
1. 调频偏移测量
调频偏移是指广播发射机发送的无线电信号与目标频率之间的差异。为了测量调频偏移，可以使用频谱分析仪来检测发射信号的频率，并与标准频率进行比较。调频偏移的测量结果应该在国家或地区规定的范围内。
2. 频率响应测量
频率响应是指发射机在不同频率范围内的输出信号相对于输入信号的增益。为了测量频率响应，可以通过发送一系列具有不同频率的测试信号并记录其输出信号的幅度，然后计算增益。频率响应应该在指定的频率范围内保持相对平坦，没有明显的衰减或增益。
3. 调频失真测量
调频失真是指在调频广播发射过程中，信号经过发射机后引入的失真现象。为
了测量调频失真，可以使用失真分析仪来分析输入信号和输出信号之间的差异。常见的调频失真包括谐波失真、交调失真和互调失真等。
4. 调频偏差测量
调频偏差是指信号在传输过程中由于各种因素引起的频率偏移。为了测量调频
偏差，可以通过发送一系列具有不同频率和幅度的测试信号，然后测量其输出信号的频率偏差。调频偏差的测量结果应该在规定的范围内，以确保广播信号的稳定性。
频率响应测试原理
频率响应测试原理
频率响应测试的原理基于输入输出关系，它通过输入不同频率的信号，然后测量输出信号的幅度和相位来评估系统或设备对这些频率信号的响应
能力。在频率响应测试中，通常使用正弦波信号作为输入信号，因为正弦
波信号具有明确的频率，并且可以很容易地测量其幅度和相位。
1.选择测试信号源：测试信号源是产生特定频率和幅度的信号的设备。测试信号源可以是信号发生器、函数发生器或计算机等。测试信号源应具
有稳定的频率输出和低噪声水平，以确保准确的测量。
2.设置参考信号：参考信号是用于测试信号和输出信号之间的比较的
基准信号。在频率响应测试中，通常使用参考信号来标定输出信号的幅度
和相位。可以在测试信号源中设置一个参考信号，或者使用一个外部的参
考信号源。
3.连接测试设备：将测试信号源连接到待测设备的输入端口，将待测
设备的输出端口连接到测量设备，如示波器或频谱分析仪等。确保连接正
确并稳定。
4.设置测试参数：设置测试信号的频率范围和幅度，并选择测量参数，如幅度响应和相位响应。
5.进行频率响应测试：在设备中输入不同频率的信号，并测量相应的
输出信号的幅度和相位。可以使用示波器或频谱分析仪等设备来测量输出
信号。
6.分析和评估结果：根据测量结果绘制幅频特性曲线和相频特性曲线。幅频特性曲线显示系统或设备对不同频率信号的响应能力，相频特性曲线
显示系统或设备对不同频率信号的相位响应。
7.校准和优化：根据测试结果进行校准和优化，以改进系统或设备的性能和表现。
频率响应测试在实际应用中具有广泛的意义。例如，在音频领域，频率响应测试用于评估音箱、耳机和扬声器等设备对不同频率声音信号的响应能力。在无线通信领域，频率响应测试用于评估无线电设备对不同频率信号的接收和传输能力。在电子设备和控制系统领域，频率响应测试用于评估设备对不同频率电信号的处理和响应能力。
实验二 频率响应曲线的测量
实验二 频率响应曲线的测量
实验目的
了解毫伏表与万用表的结构和原理以及它 们与示波器测量电压的异同。 能针对电子线路中不同内阻、不同波形和 不同频率的电压选择不同的仪表进行电压 测量。 学会用电压和分贝两种方法读数。
不同的电路具有不同的 频率响应曲线。 下图分别为由阻容元件 构成的低通、高通、带 阻滤波器。
C
Vi
R 2K Vi C 0.1uF Vo
低通滤波器
R1 2K C1 0.1uF R3 1K R2 2K C2 0.1uF C3 0.2uF Vo
0.1uF Vi R 2K Vo
高通滤波器
带阻滤波器
wenku.baidu.com
实验内容和步骤
在电路板上分别连接好低通、高通、带阻 滤波器电路。 将Vi调为峰峰值1V的正弦波。 在20Hz－20KHz之间，改变输入信号的频率， 并保持其幅度不变。用正确的方法测量Vo 峰峰值，记录在表格中。 在半对数坐标纸上画出频率响应曲线。
《频率响应分析法》课件
在控制系统中的应用
控制系统稳定性分析
频率响应分析法可以用于分析控制系统的稳定性，通过分 析系统的频率响应曲线，判断系统是否稳定以及稳定裕度 的大小。
控制系统性能优化
频率响应分析法可以用于优化控制系统的性能，通过调整 系统参数，改善系统的频率响应特性，提高系统的动态性 能和稳态性能。
对模型精度要求高
频率响应分析法的准确性取决于模型的精度。如 果模型精度不够高，可能会导致计算结果的不准 确。因此，在应用频率响应分析法时，需要建立 精确的数学模型来描述系统。
06
频率响应分析法的未来发 展
研究方向
深入研究频率响应分 析法的理论基础，提 高其准确性和可靠性 。
加强频率响应分析法 在复杂结构和非线性 系统中的应用研究。
频率响应的数学模型
传递函数
稳定性
描述线性系统输入与输出之间关系的 数学表达式，通常表示为复数形式。
系统在所有频率下都能保持稳定的输 出，即系统的极点都在复平面的左半 部分。
极点和零点
传递函数中决定系统频率响应特性的 关键点，极点和零点决定了系统的增 益和相位特性。
频率响应的特性
幅度特性
描述系统在不同频率下 的输出信号幅度变化特
分析系统的频率响应特性。
实验法的优点
直接获取实际系统的频率响应数据 ，结果真实可靠，不受模型精度限 制。
频响指标以及测试方法
频响
频率响应
简称频响，英文名称是Frequency Response，在电子学上用来描述一台仪器对于不同频率的信号的处理能力的差异。同失真一样，这也是一个非常重要的参数指标。一个“完美”的
交流放大器，应该在频响指标上具有如下的素质：对于任何频率的信号都能够保持稳定的放大
率，并且对于相应的负载具有同等的驱动能力。显然这在目前技术水平下是完全不可能的，那么
针对不同的放大器就有了不同的“前缀”，对于音频信号放大器（功率放大器或者小信号放大
器）来说，我们还应该加上如此的“前缀”：在人耳可闻频率范围内以及“可能”影响到该范围
内的频率的信号。这个范围显然缩小了很多，我们知道，人耳的可闻频率范围大约在20～20KHz，
也就是说只要放大器对这个频率范围内的信号能够达到“标准”即可。实际上，根据研究表明，
高于这个频段以及部分低于这个频段的一些信号虽然“不可闻”，但是仍然会对人的听感产生影
响，因此，这个范围还要再扩大，在现代音频领域中，这个范围通常是5～50KHz,某些高要求的放
大器甚至会达到0.1~数百KHz。
但是，上述要求表面上好像是比“完美”低了很多，却仍然是“不可能完成的任务”，目前我们
连这样的要求也不可能达到。于是，就有了“频响”这个指标。（附言：指标本身就代表着“不
完美”，如果一切都“完美”了，指标也就没有存在的理由了。）
放大器有两种失真：线性失真和非线性失真。我们通常把后者叫做“失真”，而把前者用其它方
式表达出来。非线性失真我们已经知道了是一种什么情况了。而线性失真就是指频率和相位方面
的“误差”，即频率失真和相位失真。
频率响应法
频率响应法
频率响应法
概述
频率响应法是一种用于分析线性时不变系统（LTI）的方法，它通过系统对输入信号的频率响应进行分析来推导出系统的特性。在该方法中，输入信号是一个正弦波，输出信号也是一个正弦波，因此可以通过比
较输入和输出信号的幅度和相位来确定系统的特性。本文将介绍频率
响应法的基本原理、实现方法以及在实际应用中的一些注意事项。
基本原理
在频率响应法中，我们假设输入信号为一个正弦波：
$$x(t)=A\sin(\omega t+\phi)$$
其中 $A$ 为幅度，$\omega$ 为角频率，$\phi$ 为相位。
输出信号也是一个正弦波：
$$y(t)=B\sin(\omega t+\theta)$$
其中 $B$ 为幅度，$\theta$ 为相位。
我们可以将上述两个式子带入系统的输入输出关系式中：
$$y(t)=H(\omega)x(t)$$
其中 $H(\omega)$ 表示系统对于角频率 $\omega$ 的复数传递函数。因此有：
$$B\sin(\omega t+\theta)=H(\omega)A\sin(\omega t+\phi)$$
将上式变形可得：
$$\frac{B}{A}=\left|H(\omega)\right|,\quad
\theta=\arg(H(\omega))-\phi$$
其中 $\left|H(\omega)\right|$ 表示系统对于角频率 $\omega$ 的增益，$\arg(H(\omega))$ 表示系统对于角频率 $\omega$ 的相位延迟。
因此，通过测量输入输出信号的幅度和相位，我们可以计算出系统对
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
频率响应测量的方法
频率响应测量的方法很多，一般同使用的测试信号有关。
可分为：i. 点测法：完全按定义设计的测量方法，逐个频率输入振幅恒定的正弦信号，逐个点测量相应频率扬声器输出声压级，在频率响应坐标纸上绘出相应的点，把这些不连续的点的平滑连线即为频率响应曲线。测量耗时、测量有限的非连续频率点，过渡点是推测的。
ii. 扫频自动记录法：使用机械传动的方法改变振荡电路中的电容，使信号的频率连续改变，输出电压恒定，这叫扫频信号，记录仪上记录纸的频率刻度与信号源同步，记录扬声器的输出声压级随频率的变化，即为频率响应曲线，这方法叫扫频自动记录法。后来，机械扫频信号改成电压控制频率的压控振荡器，改进了机械传动的麻烦。这是60～80年代丹麦B&K 公司为代表的测量技术。扫频自动测量原理大约已有40年的历史，其测量原理没有变化，改变的只是使用的技术，譬如扫频信号的产生方法，测量传声器测得的数据的采集、处理、运算和输出数据和曲线都可以由计算机完成。其中需要特别一提的是：对扫频信号的理解和生成技术，连续扫频信号过去理解为点频信号随时间变化，但点频信号是一个连续周期信号，从示波器看到的是一个按周期重复的正弦波形，而扫频信号没有一个频率是经历时间周期的，随扫频时间变化的是它的瞬时频率。瞬时频率数学上是相位对时间的微分。可以这样理解：譬如f=100Hz正弦信号的周期是T=0.01秒，其走过的相位φ= 2π弧度(360°)，而f=200Hz时，T＝0.005秒，其走过的相位仍然是φ= 2π弧度，这样，一个微小时间内的相位变化（等效于相位对时间的微分）同周期成反比，相当于稳态频率。同稳态信号不同的是它引入扫频速率（S：Hz/s）的概念，瞬时频率fi =S t +f0；t为扫频时间；f0为扫频初始频率。t和f0确定扫频频率范围。稳态单频信号的公式是u(t)=Acos(2πft);f为稳态单频信号的频率。而扫频信号的公式是u(t)=ACos(πSt2),B&K公司的2012音频分析仪的TSR（时选响应）技术中使用的测试信号，就是采用该数学模型生成的信号。
iii. 阶步步进的猝发声测量。猝发声是若干个周期的正弦信号脉冲，或称正弦波列。它由连续周期信号加一时间控制电路组成，当测量声压级的时间窗正好在猝发声的稳定部分时，它更接近点频测量。由一个个不同频率的猝发声组成一个阶步步进的猝发声，用对应的跟踪滤波器跟踪每一个猝发声，类似点频测量得到扬声器的频率响应。美国ATI公司的扬声器测量系统LMS使用的正是这种信号源，它最多可以在一个十进制频率范围内设置200个猝发声频率点，即频率阶步的间隔是1/60倍频程。
iv. 多频音（Muiti-tone Burst也叫多频猝发声）它是数字生成的M个纯音信号的叠加的一个短时间间隔的信号，该时间间隔对M个频率来说正好都是整周期的，并且这由低到高M个频率之间没有谐波关系，即2个频率相除（大数除小数）的商不会是整数。例如：14.5，31.9，37.7，49.3，55.1……Hz；可以排列成一个数列，选择适当的频率间隔，组成M个频率的多频音。其M个频率的同步FFT即为基频即幅频响应，由其谐波可以实现其谐波失真测量。该技术使用在AP公司的“系统1”和“系统2”的仪器上。
v. 脉冲数字测量技术上面所有的方法都离不开正弦信号，只是频率的连续变化、频率的阶步变化和有限频率成分的合成信号，脉冲信号和MLS信号需要进行时域（时间波形）和频域（频率响应和频率分析）之间的变换，从中可以得到更多信息，它作用于被测系统后的输出响应，经过变换和运算可以得到被测系统的许多信息，这需要对测试信号有充分了解，涉及信号与系统的基本理论，又要借助数字信号处理技术进行变换运算。单脉冲信号的性质，
从时域（时间波形）上看，是一个非常简单的方波（矩形波），没有周期重复，当对它进行FFT（快速付里叶变换）转换到频域时，它是一个具有均匀频谱的宽带信号，脉冲越窄均匀频谱的带宽越宽，例如一个10微秒（10×10－6秒）的单脉冲信号，其频宽大于20kHz，即如果均匀频谱部分幅频响应为0dB，相位为0°，则到10kHz：幅频响应为-0.4dB，相位为-18°;到20kHz，幅频响应为-1.8dB，相位为-36°在我们的测量精度范围内是足够了。当被测系统（如一只扬声器）的输入端输入一个单脉冲信号，则被测系统的输出为该单脉冲信号的响应，在时域是一个脉冲形成和衰减过程的信号，由于单脉冲信号在频域具有宽带的均匀频谱，则其响应在频域就是频率响应，也就是对单脉冲响应的时域波形进行FFT变换就达到系统的频率响应。由于FFT的运算是复数运算，复数的模随频率的变化就是系统的幅频响应，而相位随频率的变化就是相位频率响应，所以用这个方法可以同时得到幅频和相频响应。但扬声器的测量由于扬声器和测量传声器之间有一个空间距离，于是引入“线性相移”的概念，该相移是随频率线性变化的，为了得到扬声器本身的相位响应，必须扣除这部分相移，这是扬声器相位测量中的线性相移修正。理论分析时输入的单脉冲的脉宽趋向0，称为δ函数，其时域响应称为“单位脉冲响应”或“冲激响应”，频域响应即复数表示的频率响应，两者互为付里叶和逆付里叶变换，在数字信号处理中为快速付里叶变换（FFT）和逆快速付里叶变换（IFFT）。示意如下图：图6.14 脉冲响应h（t）和频率响应H（ω）互为付里叶变换单脉冲响应测量中有一个信噪比问题。因为脉冲的激励时间很短，相对环境噪声能量太弱，所以测量时的信噪比很小，为了提高信噪比采用多个脉冲激励，接收时采用同步叠加和平均处理的技术，当叠加1次，信噪比增加3dB，叠加4次增6dB，叠加8次增9dB……；要提高30dB需要叠加1000次，自然是非常耗时的。英国KEF的L. R. Fincham在其1977年发表的著名论文中最早提出该方法，但国外没有用该方法制作过专用仪器。
vi. MLS技术MLS技术，是使用最长序列（MLS-Maximum Length Sequence）伪随机噪声作为输入扬声器的测试信号，扬声器的输出声信号同该输入信号的互相关函数即得到系统的冲激响应（或叫单位脉冲响应），它是系统在时域的基本响应，相应的频域［由快速付里叶变换（FFT）得到］即系统的幅频响应和相频响应。互相关函数的计算由快速哈德曼变换（FHT）得到，所以该方法又叫MLS-FHT技术。这段描述大部分非专业读者读不懂，下面的叙述希望能解决这个通俗化问题。
• MLS信号。
MLS（Maximum Length Sequence）是最长序列码的缩写，它来源于线性分组码制中的循环码，数字信号是二进制的，即只有0、1二个状态，可以用二进制的循环码组成一个二进制数字信号，循环码的结构可以用代数方法来表示、分析和构造，该代数方法就是它的原始多项式，其运算是逻辑的“异”“或”运算。它的循环性质可以用循环反馈移位寄存器来容易地实现。当MLS码的多项式是m次时，它的循环码长为N=2m-1，即由N个二进制数（0、1）组成，然后是N个二进制数的周期重复，当0为负脉冲，1为正脉冲时，并与循环MLS 码的0、1相对应时，这就构成了MLS数字信号。举个简单的例子，当m=3，则码长N＝7，MLS码为0010111，然后重复0010111；当m=4，则N＝15，MLS码为000100110101111，码长为N=15，然后重复；m=5，则N＝31，MLS码长为31位数0000100101100111110001101110101，实用时取m=12，即码长为N=4095位的二进制数，取m=16，则N＝65535，就无法列出了。这个信号从模拟角度看似乎应属于周期信号，但它的频谱接近白噪声的随机信号，所以这样的信号被定义为伪随机噪声信号。其振幅谱基本平坦，而相位是杂乱的，但不是真正的无规，其频谱是可以重复的，是有确定性的。
• MLS信号的变换特性和系统响应。
使用MLS信号作为测试信号，需要了解MLS信号的一些变换特性。MLS信号的自相关函