什么是频率响应
频率响应是指当一个恒定电压输出的音频信号接入系统时,音箱产生的声压随频率的变化而增大或减小,相位随频率变化的现象。声压与相位和频率之间的这种关系称为频率响应。也指音响系统在振幅允许的范围内所能回放的频率范围,信号在这个范围内的变化称为频率响应,也叫频率特性。在额定频率范围内,输出电压幅度的更大值与最小值之比用分贝(dB)表示。在电能质量的概念中,频率通常是指系统或计量传感器的阻抗随频率的变化。
确定频率的方法
1。分析方法
基于物理机理的理论计算方法只适用于系统结构容易确定的情况。在给出系统结构后,利用相应的物理定律,通过推导和计算,可以确定系统的频率响应。分析的准确性取决于对系统结构理解的准确性。对于复杂系统,解析法的计算工作量很大。
2。实验方法
当系统结构难以确定时,可采用仪器直接测量的方法。常用的实验方法是以正弦信号为实验信号,在所考察的频率范围内选取若干频率值,测量每个频率下输入和稳态输出正弦信号的幅值和相角。输出与输入的幅度比随频率变化,这是幅频特性,而输出与输入的相角差随频率变化,这是相频特性。
频率响应性能
系统的瞬态过程与频率响应有一定的关系,可以用数学方法得到。但是,除了一阶和二阶系统,这往往要耗费大量的时间,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直接估计系统过渡过程的性能。频率响应的主要特性有:增益裕度和相位裕度、共振峰和谐振频率、带宽和截止频率。
增益裕量和相角裕量
它可以提供关于控制系统是否稳定以及它有多少稳定裕度的信息。
共振峰值Mr和共振频率ωr
和Mr ωr定义为幅频特性|G(jω)|的更大值和相应的频率值(图4)。对于具有一对共轭复主导极点的高阶线性时不变系统(见根轨迹法),当Mr值在(1.0 ~ 1.4) m0范围内时,可以获得满意的瞬态性能。其中,M0是ω=0时的频率响应幅度。ωr的值代表了过渡过程的快速性:ωr的值越大,系统在单位阶跃作用下的输出响应越快。
带宽和截止频率
当幅频特性|G(jω)|达到0.7M0并继续下降时,截止频率ωc被定义为临界频率(图4)。对应的频率范围0≤ω≤ωc称为带宽。截止频率是指系统可以滤除频率高于ωc的信号成分,而频率低于ωc的信号成分可以直接通过或略有衰减。从再现输入信号的角度来看,通常需要更大的带宽,这对应于更小的上升时间和更快的响应速度。但从抑制高频噪声的角度来看,带宽不宜过大。所以带宽的确定需要综合考虑。
音频响应有多好
首先了解人耳的听音范围(频率响应),即人能听到(分辨)声音的范围。正常成年人在60 Hz ~ 20 khz。音响设备的频率响应是指设备对声音还原和回放的频率范围。音响设备是有“档次”的,但作为一种产品或商品,对频率响应是有要求的。符合工业标准的音频设备的频率响应应该是20Hz~20kHz。
过分夸大这个范围没有实际意义。正常人对60Hz以下或18kHz以上的声音已经非常不敏感了。家庭影院等所谓的“低音炮”,只是对100Hz以下的音频信号进行处理和放大,并不是真正的低频。
频率好还是小?
频率是一个范围。下限越低越好,更好不高于20Hz;上限越高越好,更好不低于20kHz。
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