FFT分析仪的基础知识

更新时间：2026-08-24

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什么是FFT分析仪

FFT（快速傅里叶变换）分析仪是一种执行快速傅里叶变换（FFT）的分析设备。

各种振动发生在机器和建筑中，但通过使用FFT分析仪，可以识别振动原因并找到减缓方法。与FFT类似的测量设备包括频谱分析仪和存储记录仪，但FFT分析仪主要用于观测低频信号的频率成分。

FFT分析仪的主要应用是对机械、设备和建筑物进行振动分析。加速度拾音器固定在目标物体上，转换为电信号，输入FFT分析仪，并处理以分析频率成分。

通过检查机器和建筑物发出的振动和共振频率，还可以加固结构并抑制振动，以防止疲劳失效。检测电机旋转不均匀也是其应用之一。对电机旋转期间振动的FFT分析揭示了振动的来源，例如电机的旋转轴（转子）是否在振动，或齿轮或轴承是否在振动。

此外，FFT也被用于语音分析。我们可以识别人或乐器产生的声音范围，并分析噪声频率，确定声音来自地点或设备的位置。在这种情况下，音频通过麦克风通过放大器传输，信号被转换和放大以进行FFT分析。

近年来，办公机器和家用电器等开发领域也成为FFT的应用领域。例如，它用于评估产品的静音性，并考虑噪声原因及对策。由于它还用于识别低频信号的噪声源，因此被用于处理频率信号的产品中的噪声对抗措施。

快速傅里叶变换（FFT）基于法国数学家傅里叶提出的傅里叶级数理论。傅里叶级数理论指出，任何具有周期性的波形都可以表示为一系列简单的正弦波（正弦波）或余弦波（因波），傅里叶变换是该级数概念的扩展。

通常，你想测量的信号周期性程度不明确。因此，在傅里叶变换中，从观察到的波形中切出适当的时间，并假定截波波形为无限重复的信号。在傅里叶变换的早期阶段，计算它们需要大量的乘法。

然而，J.W. Tukey 和 J.W. Cooley 提出了一种方法，通过将数据点数取到 n 次方 2 来减少计算次数。例如，如果数据点数为1024，则计算次数× 10241024=1,048,576次将缩短为10,240次。这种方法称为快速傅里叶变换（FFT），即FFT。

典型的波形可以用三个参数表示：振幅、频率（或周期）和相位（时间差）。通过将FFT应用于该原理并使用FFT分析仪，输入波形信号（时间轴）被转换为表示波形横轴振幅和纵轴频率的图表。

FFT分析仪和频谱分析仪的区别主要在于它们能处理的频率范围。 FFT分析仪可处理高达DC~100kHz的低频信号。另一方面，频谱分析仪覆盖的频率范围非常广，如10kHz~10GHz。

一些新型号支持DC~50GHz。另一个用途差异是，FFT分析仪用于频率成分未知时使用，而频谱分析仪则用于分析已知高频信号（如手机和WiFi发射器）的频率成分。

此外，观察器件结构差异，传统频谱分析仪由模拟电路组成，而FFT分析仪通过AD转换器数字化波形，然后进行高速傅里叶变换处理以计算频率强度分布。