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频率响应知识
文章来源:永阜康科技 更新时间:2018/1/22 11:55:00
频率响应是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时,音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象,这种声压和相位与频率的相关联的变化关系称为频率响应。也是指在振幅允许的范围内音响系统能够重放的频率范围,以及在此范围内信号的变化量称为频率响应,也叫频率特性。在额定的频率范围内,输出电压幅度的最大值与最小值之比,以分贝数(dB)来表示其不均匀度。频率响应在电能质量概念中通常是指系统或计量传感器的阻抗随频率的变化。
 
频率响应确定方法
分析法
基于物理机理的理论计算方法,只适用于系统结构组成易于确定的情况。在系统的结构组成给定后,运用相应的物理定律,通过推导和计算即可定出系统的频率响应。分析的正确程度取决于对系统结构了解的精确程度。对于复杂系统,分析法的计算工作量很大。
 
 
实验法
频率响应图册采用仪表直接量测的方法,可用于系统结构难以确定的情况。常用的实验方式是以正弦信号作为试验信号,在所考察的频率范围内选择若干个频率值,分别测量各个频率下输入和稳态输出正弦信号的振幅和相角值。输出与输入的振幅比值随频率的变化特性是幅频特性,输出与输入的相角差值随频率的变化特性是相频特性。
 
频率响应性能
系统的过渡过程与频率响应有着确定的关系,可用数学方法来求出。但是除一阶和二阶系统外,这样做常需要很多时间,而且在很多情况下实际意义不大。常用的方法是根据频率响应的特征量来直接估计系统过渡过程的性能。频率响应的主要特征量有:增益裕量和相角裕量、谐振峰值和谐振频率带宽和截止频率。
 
增益裕量和相角裕量
它可提供控制系统是否稳定和具有多大稳定裕量的信息。
 
谐振峰值Mr和谐振频率ωr
Mr和ωr规定为幅频特性|G(jω)|的最大值和相应的频率值。对于具有一对共轭复数主导极点(见根轨迹法)的高阶线性定常系统,当Mr值在(1.0~1.4)M0范围内时,可获得比较满意的过渡过程性能。其中M0是ω=0时频率响应的幅值。ωr的大小表征过渡过程的快速性:ωr值越大,系统在单位阶跃作用下输出响应的快速性越好。
 
 
带宽和截止频率
截止频率ωc规定为幅频特性|G(jω)|达到0.7M0并继续下降时的临界频率。对应的频率范围0≤ω≤ωc称为带宽。截止频率的含义是:系统对频率高于ωc的信号分量具有过滤的功能,而频率低于ωc的信号分量则可直接通过或略有衰减。从复现输入信号的角度来说,常要求带宽大一些,它相应于较小的上升时间和较快的响应速度。但从抑制高频噪声的角度来看,则带宽不宜太大。因此确定带宽需要全面考虑。


 
 
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