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关于测量的常见问题-43“使用FFT分析仪进行FFT分析的基本测量设置程序”

本测量专栏收集了您经常向我们的客户咨询室询问的问题,并介绍了答案。

在使用FFT分析仪进行频率分析时,我认为没有多少人担心从哪里开始处理程序。
本部分介绍FFT分析器的设置步骤。

使用FFT分析器的测量流程

最常见的测量流程如下所示:。

  1. 连接传感器,进行传感器的输入设定。
  2. 设置各种测量设置,以便可以正确测量输入波形。
  3. 将模拟信号离散化,以便可以将其正确地视为数字信号。
  4. 分成较短的时间间隔 (分析帧) 。
  5. 执行FFT操作以绘制功率谱。
  6. 执行求平均并将其另存为分析结果。
  • 使用FFT分析器的测量流程_No.1

每个部分的说明

1.连接传感器,进行传感器的输入设定

这里FFT分析仪的一个设置是CCLD(恒流驱动)。对于内置前置放大器的传声器或加速度传感器,此设置会从FFT分析仪向传感器提供电流,从而确保传感器输出正确的电压信号。

有关CCLD配置的详细信息,请参阅以下测量列。
工程单位(EU, Engineering Unit)和单位校准-第一次加速度检测器的第1部分-

2.设置各种测量设置以正确测量波形

必须设置输入电压范围,以便在FFT分析器上正确监控传感器的输出或输入到FFT分析器的信号。此外,要将此输入信号视为声音或振动信号,请设置单位转换。这叫做单位校正。

关于单位校正的详细内容,请参照以下的测量专栏。

工程单位 (EU) 和单位校准 - 第 1 部分:传声器和声级计(第 5 部分)
工程单位 (EU) 和单位校准 - 第 6 部分之 2:传声器和声级计-

3.将模拟信号离散化,以便正确地将其视为数字信号

FFT分析器内部的信号处理以数字方式进行。因此,必须将模拟输入信号数字化,称为离散化 (采样) 。特别是,时间采样称为采样,振幅采样称为量化。在对模拟信号进行采样时,它基于称为采样定理的定律进行采样。FFT分析器的配置此处是频率范围。

有关采样的详细信息,请参阅以下测量列。
基于基础的频率分析 (7) -“时间信号采样”

4.拆分为较短的时间间隔 (分析框架)

要使用FFT分析器执行FFT操作,实际上只能处理有限的数据。因此,我们将计算上一步中离散化的数字数据,并将其与有限的点数分隔开来 (也称为时间窗口剪切) 。但是,由于是在任意点进行剪切,因此FFT运算会产生漏电误差。为了减少计算误差,在时间窗处剪切数据的开始和结束处添加平滑权重 (设置为0) 。这称为窗函数。时间窗有很多种类,但是连续的声音和振动的情况下一般使用汉宁窗。FFT分析器的设置包括采样点数设置和窗函数设置。

有关窗函数的详细信息,请参阅以下测量列。
基于基础的频率分析 (14) -“DFT (FFT) 和时间窗口”

5.执行FFT分析并绘制功率谱

可以使用FFT分析器绘制各种FFT分析图形。通常,功率谱图用于确定每个频率分量的大小。

有关功率谱的详细信息,请参阅以下测量列。

数字测量基础-第9讲“各种时间波形和光谱”

6.执行求平均并将其另存为分析结果

由于每个解析帧的功率谱的值每时每刻都在变化,因此一般将某个分析时间或分析帧次数进行平均化处理后的功率谱作为分析结果。

有关平均处理的详细信息,请参阅以下测量列。

基础频率分析 (15) -“功率谱 (第3部分) ”

总结

这次我们介绍了使用FFT分析仪的一般频率分析程序。FFT分析仪具有各种测量设置项目,但重要的是按顺序组织测量流程,例如允许连接的传感器驱动,将电压单位转换为声音单位,将模拟信号转换为数字信号等。然后,让我们使用FFT分析器为每个步骤进行设置。

(摘自2021年1月20日发行的电子邮件杂志)