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?? FFT分析儀基礎(chǔ)知識(shí)
什么是FFT分析儀?
快速傅里葉變換 (FFT) 分析儀是一種執(zhí)行快速傅里葉變換 (FFT) 的分析儀器。
機(jī)械設(shè)備和建筑物都會(huì)產(chǎn)生各種振動(dòng),而快速傅里葉變換 (FFT) 分析儀可以用來(lái)識(shí)別這些振動(dòng)的原因,并提出減少振動(dòng)的方法。雖然頻譜分析儀和存儲(chǔ)記錄儀與 FFT 分析儀是類(lèi)似的測(cè)量?jī)x器,但 FFT 分析儀主要用于觀察低頻信號(hào)的頻率成分。
FFT分析儀的用途
快速傅里葉變換(FFT)分析儀的主要用途是對(duì)機(jī)械、設(shè)備和建筑物進(jìn)行振動(dòng)分析。將加速度傳感器固定在被測(cè)物體上,將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),輸入到FFT分析儀,然后進(jìn)行處理以分析頻率分量。
通過(guò)檢測(cè)機(jī)械和建筑物產(chǎn)生的振動(dòng)及其共振頻率,可以加固結(jié)構(gòu)或抑制振動(dòng),從而防止疲勞失效。另一項(xiàng)應(yīng)用是檢測(cè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)異常。通過(guò)對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)進(jìn)行快速傅里葉變換 (FFT) 分析,可以揭示振動(dòng)源,例如電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)子)是否振動(dòng),或者齒輪或軸承是否振動(dòng)。
此外,F(xiàn)FT 也用于音頻分析。它用于識(shí)別人聲和樂(lè)器發(fā)出的聲音范圍,并分析噪聲的頻率,以確定噪聲的來(lái)源位置和設(shè)備。在這種情況下,麥克風(fēng)用于將音頻信號(hào)通過(guò)放大器,信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換和放大后再進(jìn)行 FFT 分析。
近年來(lái),快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于辦公設(shè)備和家用電器等領(lǐng)域。例如,它被用于評(píng)估產(chǎn)品的靜音性能,并研究噪聲來(lái)源及相應(yīng)的對(duì)策。由于FFT也可用于識(shí)別低頻信號(hào)的噪聲源,因此也被應(yīng)用于處理高頻信號(hào)的產(chǎn)品的噪聲對(duì)策設(shè)計(jì)中。
快速傅里葉變換分析儀原理
快速傅里葉變換 (FFT) 基于法國(guó)數(shù)學(xué)家傅里葉提出的傅里葉級(jí)數(shù)理論。傅里葉級(jí)數(shù)理論指出,任何具有周期性的復(fù)雜波形都可以用一系列簡(jiǎn)單的正弦波和余弦波來(lái)表示。傅里葉變換正是對(duì)這一級(jí)數(shù)概念的擴(kuò)展。
通常情況下,要確定信號(hào)的周期性,需要測(cè)量多遠(yuǎn)的信號(hào)并不明確。因此,傅里葉變換假定從觀測(cè)到的波形中提取出一個(gè)合適的時(shí)間段,并且該時(shí)間段內(nèi)的波形無(wú)限重復(fù)。在傅里葉變換發(fā)展的早期,計(jì)算該時(shí)間段需要大量的乘法運(yùn)算。
然而,JWTukey 和 JWCooley 提出了一種方法,通過(guò)將數(shù)據(jù)點(diǎn)重復(fù)取值 2 的 n 次方來(lái)減少計(jì)算量。例如,如果數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量為 1024,則通常需要進(jìn)行 1024 × 1024 = 1,048,576 次計(jì)算,而現(xiàn)在只需進(jìn)行 10,240 次計(jì)算。這種方法被稱為快速傅里葉變換 (FFT),F(xiàn)FT 是其名稱首字母的縮寫(xiě)。
典型的波形可以用三個(gè)參數(shù)表示:振幅、頻率(或周期)和相位(時(shí)間差)。通過(guò)應(yīng)用快速傅里葉變換(FFT)原理并使用FFT分析儀,可以將橫軸表示時(shí)間的輸入波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為橫軸表示頻率、縱軸表示各頻率下波形振幅的圖形。

