FFT分析仪的使用及其原理

什么是 FFT 分析仪？

FTT（快速傅里叶变换）分析仪是执行快速傅里叶变换（FFT）的分析设备。

机器和建筑物中会发生各种振动，但使用 FFT 分析仪可以找到振动的原因并采取减少振动的措施。与FFT类似的有频谱分析仪和存储记录仪，但FFT分析仪主要用于观察低频信号的频率成分。

FFT分析仪主要用于机械、设备和建筑物的振动分析。将加速度传感器安装在被测物体上，将信号转换为电信号，输入到FFT分析仪，进行运算处理，分析频率成分。

还可以检查机器和结构产生的振动和共振频率，加固结构以防止疲劳失效，并抑制振动。检测电机不均匀旋转也是应用之一。通过对电机旋转时的振动进行FFT分析，可以明确引起振动的因素，例如电机转轴（转子）是否振动，齿轮、轴承是否振动等。

FFT 也用于语音分析。您可以检查人和乐器发出的声音的区域，并分析噪音的频率，以确认它是从什么样的地方和设备发出的。在这种情况下，麦克风用于使声音通过放大器，放大器转换并放大信号以进行 FFT 分析。

最近，FFT也被用于办公机器和家用电器的开发领域。例如，用于评价产品的安静性、检查噪音产生的原因及对策等。由于它还用于识别低频信号的噪声源，因此它也被用于和应用于处理频率信号的产品的噪声对策。

快速傅里叶变换（FFT）是基于法国数学家傅里叶提出的傅里叶级数理论。傅里叶级数理论是指任何具有周期性的复杂波形都可以用一系列简单的正弦波（sin 波）和余弦波（con 波）来表示的理论，傅里叶变换是级数概念的延伸。

一般来说，实际测量的信号具有多大程度的周期性是未知的。因此，在傅里叶变换中，从观察到的波形中切出适当的时间，并且假定切出的波形是无限重复的信号。在傅里叶变换的早期，计算傅里叶变换需要大量的乘法。

然而，JWTurkey和JWCooley提出了一种通过取数据数量n倍的2次方来减少计算次数的方法。例如，如果数据数量为1024，则1024×1024=1,048,576次计算将减少为10,240次。这种方法称为快速傅里叶变换（FFT），FFT是它的缩写。

典型的波形可以用三个参数来描述：幅度、频率（或周期）和相位（时间差）。通过将 FFT 应用于这一原理，并使用 FFT 分析仪，将横轴为时间的输入波形信号转换为横轴为频率、纵轴为各频率处波形幅度的图表。

FFT分析仪和频谱分析仪的区别在于可以处理的频率区域不同。FFT 分析仪可处理从 DC 到 100kHz 的低频信号。另一方面，频谱分析仪可处理 10 kHz 至 10 GHz 的非常宽的频率范围。

一些最新型号可以处理从 DC 到 50 GHz 的频率。用法上的区别在于，FFT分析仪是在不知道它有什么样的频率成分的情况下使用的，而频谱分析仪是用来分析已知高频信号（手机或WiFi发射器）的频率成分的。要使用的设备。

另外，从器件结构上看两者的区别，传统频谱分析仪由模拟电路组成，而FFT分析仪则利用AD转换器将获得的波形数字化，然后进行快速傅里叶变换处理，计算出频率强度分布。