随时间波动的整体水平分析

振动噪声分析中一个常见的问题是得到信号作为时间函数的overall level(总振级或总声级)。Overall level用于衡量信号中的总动态能量。它不包括信号中直流分量(DC)的能量，直流分量实际上就是信号的平均值。Overall level经常宽泛地看作是信号的有效值(RMS)。然而，RMS level的正式定义是包含DC level和dynamic energy level(动态量级)的。如果只包括动态部分的贡献，那么衡量的标准，严格说来，应该是标准差(Standard Deviation, SD)。有时称SD为动态的RMS是非常有用的。

类似于DC level(平均值)是衡量信号中的潜在能量(Potential Energy)，标准差SD是衡量动能的，RMS是衡量信号中的总能量。在数学上，RMS的定义为：

RMS^2=DC^2+SD^2

显然，如果信号的平均值为零，或者平均值趋于零，那么DC(直流分量)部分是零，其标准差SD和有效值RMS是相同的。

引起Overall level和动态RMS(SD)混淆的另一个常见原因是Overall level通常用dB的方式表示，而动态RMS通常用信号的物理单位表示。比如，一个音频信号的Overall level假设为94dB，而对于音频信号而言，dB的参考基准是2*10-5Pa，94dB的Overall level对应的动态RMS值为1.002374Pa，通常对于实际的应用也可认为是1Pa。

有几种方法计算动态RMS值或Overall level。其中最简单最有效的一种方法是使用趋势分析选项。这有两个适用的趋势选项，即RMS和标准差SD。通常情况下，“标准差”选项是适用的，因为在振动和噪声分析中只关心动态能量。

趋势评估分析一般有三个参数。前两个参数是‘积分长度’和‘输出步长’。第三个参数是个独立的参量，可以选择‘独立单元’或者‘点’，而这个参数是用于怎样解释前两个参数。如果你选择‘独立单元’，那么我们将处理时间历程，那么前两个参数的单位将被指定是秒。通常对于振动和噪声信号合适的积分长度是0.5s，输出步长是0.1s。使用这些值计算Overall level的第一个0.5s是从0到0.5s，然后下一个0.1s的输出步长则计算0.1到0.6s。然后重复，直到到达信号的末端。这种计算方法通常被称为“跳槽”方式，计算时，从一节跳到下一节，不连续。

计算Overall level的关键参数是选择‘积分长度’。积分长度太长会光滑时空变化，而太短曲线会不太光滑。一种选择积分长度的有效方法是通常对信号作频谱分析，考虑频率分辨率。频率分辨率与积分长度成反比。也就是说，如果合适的频率分辨率是5Hz，那么积分长度应该是1/5=0.2s。选择‘输出步长’通常比较简单。典型做法是，如果积分长度是T，那么用T/5作为输出步长，是一个不错的起始选择。

作为例子，考虑典型发动机的加速运转信号，如图1所示。使用0.5s的积分长度和0.1s的输出步长作趋势(标准差)分析，结果如下所示。图2是用dB表示的Overall level，图3是Overall level与时间历程重叠。