什么是频率混叠?

频率混叠是指当最高信号频率高于采样频率的一半(即不满足奈奎斯特定理)时,高频分量会被错误地映射到低频区,导致重建后的波形出现虚假低频分量信号出现失真,与真实信号无法区分。

除了信号处理领域中,现实生活中会遇到哪些混叠现象:

一辆汽车高速行驶,人眼观察或拍摄视频就会发现车轮高速倒转那么这个就是因为采样速率(帧率)太慢,误把“高频旋转”当成“低频倒转”。这就是混叠。

数据采集中的混叠如消除?

抗混叠的核心就是防止信号最大频率高于采样频率的一半(即f>fs/2)。

为解决这一问题,数据采集系统中可使用抗混叠滤波器在采样把高于fs/2 的频率分量“一刀切掉”,从根本上消除混叠。

数据采集设备中的“频率判官”

在进行动态信号测试中测量仪器必须具有抗混滤波器

声音振动采集卡在桥梁健康监测、高层建筑风振测试或精密设备故障诊断等工程场景中,模态分析是揭示结构动力特性的核心手段。在分析中,信号所包含的频率成份理论上是无穷的。

例如:桥梁的模态理论上有无限多个,但我们只关心对振动贡献最大的前几阶模态。如果不对振动的模拟信号进行抗混滤波,高阶模态频率很可能会混叠到低频段,形成虚假的模态频率,给模态参数识别带来困难。

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