总级 (OA)

总级表示在指定频率带宽内积分得到的信号总 RMS 能量。它将整个频谱浓缩为单个标量值, 因而成为噪声与振动严重程度评估中最广泛使用的指标。

理论

宽带总级通过在分析带宽内对功率谱密度求和并取平方根来计算:

OA = √( ∫f1f2 Sxx(f) df )

在离散形式下,这变为对 FFT 谱线以频率分辨率 Δf 加权的求和。应用频率计权时, 每条谱线在求和前会乘以相应滤波器传递函数幅值的平方。

频率计权

提供三种标准计权曲线,定义于 IEC 61672-1:

计权特性典型用途
A 计权 (dBA)近似人耳灵敏度;衰减低频和极高频环境噪声、职业暴露、NVH
C 计权 (dBC)从 31.5 Hz 到 8 kHz 近似平坦;两端有轻微滚降峰值声压、低频噪声评估
Z 计权 (dBZ)在全带宽内平坦(无计权)振动、结构诊断、机器监测
A 计权频率响应曲线 相对电平 (dB) 频率 (Hz) +10 0 -10 -20 -30 -40 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k 低频处 -30 dB 1-4 kHz 处 0 dB 滚降

dB 参考值

以分贝表示的电平取决于所测量的物理量。不同领域使用不同的参考值:

L = 20 · log10(OA / ref)
领域参考值单位
声压20 μPa (2 × 10−5 Pa)dB SPL
振动加速度1 μm/s² (1 × 10−6 m/s²)dB re 1 μm/s²
振动速度1 nm/s (1 × 10−9 m/s)dB re 1 nm/s
混淆声压与振动的参考值会产生约 34 dB 的偏移。在跨仪器比较结果之前,请务必核对 dB 参考值。

参数

参数选项说明
下限频率 (f1)0 Hz – fs/2积分带宽的下界。
上限频率 (f2)f1 – fs/2积分带宽的上界。
频率计权A、C、Z在积分前应用的计权滤波器。
频谱大小256 – 65536FFT 块大小,决定频率分辨率。
窗Hanning、Hamming、Flat Top 等时域窗函数。
平均线性、指数电平计算前的频谱平均模式。

变体

总级 vs 时间

对每个连续时间块计算 OA,产生宽带电平的时间历程。可用于监测瞬态事件、升速/降速测试和电平稳定性检查。

总级 vs RPM

当有转速计信号可用时,将 OA 相对转速绘制。这可揭示与转速相关的共振和临界转速。RPM 轴通过 过零法或脉冲计数法从转速计信号导出。

实用提示

由谱计算得到的总级可能与直接的时域 RMS 计算略有差异,这是由于加窗效应和等效噪声带宽(ENBW)修正。 谛耳对所有支持的窗类型自动应用 ENBW 修正。

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