拍現(xiàn)象
關(guān)注創(chuàng)建者：博集華仿 創(chuàng)建時(shí)間：2020-02-24
拍現(xiàn)象的實(shí)例教程
將參數(shù)寫(xiě)入文件
(F16.9)
*CFCLOS
顯示加速度響應(yīng)的時(shí)域和頻域：
從以上兩個(gè)圖可得：
1 當(dāng)激勵(lì)中包含結(jié)構(gòu)共振頻率時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象；
2 結(jié)構(gòu)仿真中，共振時(shí)的時(shí)域響應(yīng)不一定有拍現(xiàn)象；
3 信號(hào)實(shí)踐
不難發(fā)現(xiàn)，只要信號(hào)頻譜中存在相近的頻率，就會(huì)從產(chǎn)生拍現(xiàn)象：
4 實(shí)際結(jié)構(gòu)
本文的最后回到最初的問(wèn)題：為什么實(shí)際結(jié)構(gòu)的共振現(xiàn)象中常常會(huì)出現(xiàn)拍現(xiàn)象？
經(jīng)過(guò)以上三個(gè)基本角度的分析，以及振動(dòng)測(cè)試實(shí)踐。可能存在兩個(gè)原因，導(dǎo)致共振現(xiàn)象中出現(xiàn)拍現(xiàn)象：
第一：調(diào)制。如果在共振頻率附近發(fā)生了調(diào)制，就會(huì)在共振頻率附近出現(xiàn)多個(gè)相近頻率，這樣就滿(mǎn)足了存在相近頻率條件，所以產(chǎn)生拍現(xiàn)象。
第二：非線(xiàn)性。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生共振現(xiàn)象時(shí)，測(cè)試得到的頻譜在共振頻率處最大，但在共振頻率周邊幅值也可能不小。這樣就滿(mǎn)足了存在相近頻率條件，所以產(chǎn)生拍現(xiàn)象。即便周邊的頻率幅值為共振幅值的1/3，從時(shí)域上也可能觀(guān)察到明顯的拍現(xiàn)象。
5 總結(jié)
1 拍現(xiàn)象的根本原因是頻譜存在相鄰頻率（幅值都較大）；
2 共振一般都會(huì)在頻譜上產(chǎn)生相鄰頻率幅值都較大（調(diào)制和非線(xiàn)性），所以實(shí)際結(jié)構(gòu)的共振現(xiàn)象中常常會(huì)出現(xiàn)拍現(xiàn)象；
3 時(shí)域上出現(xiàn)拍現(xiàn)象，不表示結(jié)構(gòu)發(fā)生了共振。也有可能剛好存在頻譜相近的兩個(gè)激勵(lì)。
4 在實(shí)際工作中，看到拍現(xiàn)象時(shí)，可以猜測(cè)發(fā)生了結(jié)構(gòu)共振，但不足以下定論。
展開(kāi) 當(dāng)兩個(gè)幅值和頻率相近的簡(jiǎn)諧波進(jìn)行疊加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)幅值忽高忽低的現(xiàn)象，也就是所謂的“拍”現(xiàn)象，但它又不同于幅值調(diào)制，雖然在時(shí)域上表現(xiàn)相同：都是幅值忽高忽低，但二者有著本質(zhì)的區(qū)別。當(dāng)兩個(gè)頻率相近的聲波疊加時(shí)，由于人耳聽(tīng)到的聲音取決于聲波的幅值，因此，當(dāng)出現(xiàn)拍現(xiàn)象時(shí)，人耳聽(tīng)到的聲音在幅值上會(huì)出現(xiàn)周期性的強(qiáng)弱變化，一強(qiáng)一弱變化就是一次拍。
拍的定義
當(dāng)同方向的兩個(gè)頻率相差不大的簡(jiǎn)諧波疊加時(shí)，疊加后的波形的幅值將隨時(shí)間作強(qiáng)弱的周期性度化，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為“拍”，如圖1所示，圖中有三個(gè)拍，幅值出現(xiàn)忽強(qiáng)忽弱的變化，單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的拍數(shù)稱(chēng)為拍頻（拍的頻率），也是疊加后波形的幅值變化頻率。
圖1 拍現(xiàn)象
通常，原始的兩個(gè)簡(jiǎn)諧波的振動(dòng)頻率較高，與疊加后的波形的頻率接近，但拍的頻率很低，遠(yuǎn)小于原始簡(jiǎn)諧波的振動(dòng)頻率，因而，當(dāng)出現(xiàn)拍現(xiàn)象時(shí)，它把高頻信號(hào)中的頻率信息和相位信息轉(zhuǎn)移到低頻信號(hào)（拍）之中，使它們由難以測(cè)量變得容易測(cè)量。
在聲學(xué)測(cè)量中，經(jīng)常會(huì)遇到兩個(gè)傳播方向相同，頻率相近的聲波。這兩個(gè)聲波在疊加時(shí)會(huì)產(chǎn)生“拍”現(xiàn)象，如圖2所示。
展開(kāi) 將參數(shù)寫(xiě)入文件
(F12.9)
*CFCLOS
振動(dòng)時(shí)域：
t=np.arange(0,4,1/200)
with open('ACCE.txt','r') as f:
accy=f.read()
accy=accy.split()
accy=[float(x) for x in accy]
plt.plot(t,accy)
plt.show()
沒(méi)有明顯拍現(xiàn)象
振動(dòng)頻譜：
xf=np.fft.fft(accy)
af=np.abs(xf)/len(xf)
afn=np.short(af.size/2)
f=np.arange(0,200/2,200/len(accy))
plt.plot(f,af[:afn])
plt.show()
濾波，保留紅圈內(nèi)頻率：
N,Wn=sig.buttord([28,36],[25,40],3,30,fs=200)
b,a=sig.butter(N,Wn,btype='bandpass',fs=200)
acc2=sig.lfilter(b,a,accy)
查看濾波后時(shí)域特點(diǎn)：
總結(jié)：
本例表明，只要頻譜上存在頻率相近的幅值（固有頻率，調(diào)制頻率），則可以復(fù)現(xiàn)拍現(xiàn)象；
展開(kāi) 圖7 軸心軌跡測(cè)量傳感器安裝示意圖
參考：
1. 5-4-一維簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成-拍現(xiàn)象.PPT
2. INV1601振動(dòng)與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
3. https://baike.baidu.com/item/%E8%BD%B4%E5%BF%83%E8%BD%A8%E8%BF%B9/5300685?fr=aladdin
來(lái)源：模態(tài)空間
作者：譚祥軍
當(dāng)同時(shí)播放兩個(gè)幅值相近的純音時(shí)，如果二者頻差低于15Hz，會(huì)出現(xiàn)明顯的拍現(xiàn)象。出現(xiàn)拍的聲音信號(hào)幅值忽高忽低（幅值波動(dòng)），此時(shí)人耳是分辨不出來(lái)這種頻差的。當(dāng)頻差進(jìn)一步提高，大于15Hz時(shí)，聽(tīng)感逐漸從拍音變成一個(gè)音高不明確的不穩(wěn)定的聲音，此時(shí)實(shí)際上表現(xiàn)出粗糙特性。當(dāng)頻差繼續(xù)增大到某一值時(shí)，兩個(gè)頻率從混合在一起變成可被人耳分離，但仍然有不平穩(wěn)的聽(tīng)感。當(dāng)頻差繼續(xù)增大，聽(tīng)感轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)。頻差增至某一值時(shí)，基底膜上的最大位移開(kāi)始變?yōu)閮蓚€(gè)峰值位移時(shí)，聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)就可以分辨出兩個(gè)頻率的純音信號(hào)，而不是兩個(gè)信號(hào)的混合，如圖5所示。聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)覺(jué)察兩個(gè)純音從不平穩(wěn)可分離轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)可分離的頻率差，對(duì)應(yīng)的帶寬為臨界帶寬，對(duì)應(yīng)的頻帶稱(chēng)為臨界頻帶。臨界帶寬是人的主觀(guān)聽(tīng)感突然發(fā)生明顯變化的頻率寬度。
圖5 不同的頻差表現(xiàn)出不同的特性
臨界頻帶也與聽(tīng)覺(jué)的掩蔽效應(yīng)密切相關(guān)：當(dāng)在同一臨界頻帶內(nèi)存在第二個(gè)強(qiáng)度更高的信號(hào)時(shí)，聲音信號(hào)的可聽(tīng)性明顯降低。大致來(lái)說(shuō)，臨界頻帶是音頻頻率的頻帶，在這個(gè)頻帶內(nèi)，第二個(gè)純音會(huì)通過(guò)聽(tīng)覺(jué)掩蔽干擾第一個(gè)純音的感知。臨界頻帶的提出者弗萊徹就是利用掩蔽效應(yīng)來(lái)確定臨界帶寬的。他假設(shè)噪聲中有效掩蔽測(cè)試音的部分是其頻譜中靠近這個(gè)測(cè)試音的那部分。為了獲得相對(duì)值和絕對(duì)值，還做了以下假設(shè)：當(dāng)這個(gè)測(cè)試音的功率和位于這個(gè)測(cè)試音附近產(chǎn)生掩蔽效應(yīng)的那部分噪聲頻譜的功率相同時(shí)，掩蔽就實(shí)現(xiàn)了；這個(gè)測(cè)試音附近頻譜之外的噪聲對(duì)掩蔽沒(méi)有貢獻(xiàn)。以這種方式定義的特征頻帶具有一定帶寬（臨界帶寬），當(dāng)該測(cè)試音剛好被掩蔽時(shí)，在這個(gè)帶寬內(nèi)的測(cè)試音功率與噪聲頻譜的聲功率相同。
也可以利用閾值測(cè)量法來(lái)確定臨界頻帶和臨界帶寬。當(dāng)帶寬小于臨界帶寬時(shí)，總聲壓級(jí)在靜音閾值(或掩蔽閾值)處保持恒定。帶寬高于臨界帶寬時(shí)，總聲壓增加，表明臨界帶寬以外的成分既對(duì)靜音閾值無(wú)貢獻(xiàn)，也對(duì)掩蔽閾值無(wú)貢獻(xiàn)。
展開(kāi) 
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拍現(xiàn)象的最新內(nèi)容
當(dāng)同時(shí)播放兩個(gè)幅值相近的純音時(shí)，如果二者頻差低于15Hz，會(huì)出現(xiàn)明顯的拍現(xiàn)象。出現(xiàn)拍的聲音信號(hào)幅值忽高忽低（幅值波動(dòng)），此時(shí)人耳是分辨不出來(lái)這種頻差的。當(dāng)頻差進(jìn)一步提高，大于15Hz時(shí)，聽(tīng)感逐漸從拍音變成一個(gè)音高不明確的不穩(wěn)定的聲音，此時(shí)實(shí)際上表現(xiàn)出粗糙特性。當(dāng)頻差繼續(xù)增大到某一值時(shí)，兩個(gè)頻率從混合在一起變成可被人耳分離，但仍然有不平穩(wěn)的聽(tīng)感。當(dāng)頻差繼續(xù)增大，聽(tīng)感轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)。
我多年一直有一個(gè)不變的習(xí)慣，那就是在在外出時(shí)在交通工具（汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)）上從不睡覺(jué)，不做其他事情，照相機(jī)不離手，觀(guān)察所見(jiàn)到的地質(zhì)環(huán)境，看到有價(jià)值的地質(zhì)現(xiàn)象就拍下來(lái)保存，包括地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等等。我對(duì)我的學(xué)生也是這樣要求。因?yàn)閹资甑膶?zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)告訴我，地球上的地質(zhì)現(xiàn)象很多，都是我們學(xué)習(xí)研究的好素材，有許多是一生難見(jiàn)一次的地質(zhì)現(xiàn)象，一旦錯(cuò)過(guò)，十分可惜。
將參數(shù)寫(xiě)入文件
(F12.9)
*CFCLOS
振動(dòng)時(shí)域：
t=np.arange(0,4,1/200)
with open('ACCE.txt','r') as f:
accy=f.read()
accy=accy.split()
accy=[float(x) for x in accy]
plt.plot(t,accy)
plt.show()
沒(méi)有明顯拍現(xiàn)象
即便周邊的頻率幅值為共振幅值的1/3，從時(shí)域上也可能觀(guān)察到明顯的拍現(xiàn)象。
5 總結(jié)
1 拍現(xiàn)象的根本原因是頻譜存在相鄰頻率（幅值都較大）；
2 共振一般都會(huì)在頻譜上產(chǎn)生相鄰頻率幅值都較大（調(diào)制和非線(xiàn)性），所以實(shí)際結(jié)構(gòu)的共振現(xiàn)象中常常會(huì)出現(xiàn)拍現(xiàn)象；
3 時(shí)域上出現(xiàn)拍現(xiàn)象，不表示結(jié)構(gòu)發(fā)生了共振。也有可能剛好存在頻譜相近的兩個(gè)激勵(lì)。
【單號(hào)4947】
預(yù)算范圍：1000
使用軟件：ABAQUS
需求描述：復(fù)合材料板沖擊后由于缺陷等造成的層合板熱分布(與紅外熱成像儀所拍實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比)
立即搶單
【單號(hào)4944】
預(yù)算范圍：5000-20000
使用軟件： CATIA/SOLIDWORKS
需求描述：背景： 在kickstarter
在文章《什么是“拍”現(xiàn)象？》中，我們講到拍包括三個(gè)正弦分量：合成振動(dòng)波的頻率為兩個(gè)簡(jiǎn)諧波和頻的一半，拍頻為兩個(gè)簡(jiǎn)諧波的差頻，包絡(luò)頻率為兩個(gè)簡(jiǎn)諧波差頻的一半（實(shí)際上拍頻對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)也是一種包絡(luò)）。
圖7 軸心軌跡測(cè)量傳感器安裝示意圖
參考：
1. 5-4-一維簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成-拍現(xiàn)象.PPT
2. INV1601振動(dòng)與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
3.
一旦頻率挨得很近時(shí)，噪聲信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)典型的拍現(xiàn)象。出現(xiàn)拍的噪聲信號(hào)幅值忽高忽低（幅值波動(dòng)），但人耳是分辨不出來(lái)這種頻差的。當(dāng)這兩個(gè)頻率挨得較近時(shí)，又分到底是非常近，還是比較近，還是完全分開(kāi)等情況。
