在動態量測領域,由於一百多年前傅利葉證實世界上任何波型都可以透過正弦波的和來表示,因此我們可以透過在頻譜分析儀中傅立葉轉換將時間域信號轉為頻率域信號,由於透過頻譜分析可以看到時域訊號看不到的設備特徵,大部分的振動分析都會透過頻率域進行。
而如何選擇適合信號分析的頻譜分析儀,首先我們要注意幾個功能
1.是否有反假象濾波(Anti-Aliasing filter)
由於在動態領域中信號可能在短時間內產生極大的變化,因此在類比信號轉為數位信號中取樣率必須高於信號頻率才能看出信號的真實樣子,然而如果取樣率低於頻寬的2倍,就會產生假象,此外合格的頻譜分析儀也會在最高頻率後方加上一個低通濾波,把量測頻率外的信號濾掉,避免這些信號因為取樣頻率而在量測頻率中產生不存在的信號。
2.漏失問題(Leakage)
在FFT轉換中有另一個問題,如果擷取信號剛好是信號周期的倍數,那麼頻譜可以完全配合輸入的波型顯示,然而這樣的機率很小,如果不是剛好倍數,則會與真實波型有誤差。
合適的頻譜分析儀可以透過窗型函數(window)使時間周期前後變為平滑,減少不連續的現象,增加振幅的準確度,常見的Window有 Flat top、Hanning、Force等等。
3.是否有結構分析需求
結構分析是振動分析重要且常見的分析方式,可以透過衝擊錘找尋結構的自然(又稱共振)頻率,另外進階的頻譜分析儀可以透過模態分析(modal analysis)觀察結構在自然頻率下的振型,以改善設備結構。
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4.是否有其他分析需求
由於動態分析不限於振動,舉凡音頻、噪聲、力量、壓力、轉速都是屬於動態分析的範圍,這時可以選用較進階的頻譜分析儀,可以提供Octave、Order tracking等分析功能。
另外也會針對各式法規如ISO、IECE提供對應功能。
5.紀錄的方式
好的頻譜分析儀可以透過除了手動紀錄外,也可透過Trigger(觸發)條件的方式進行資料擷取。
6.顯示方式:
方便人性化的顯示介面是選擇頻譜分析儀的重點,應當注意是否方便將不同量測結果疊圖顯示,是否有瀑布圖(Water fall),匯出匯入的格式是否通用。
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以下推薦兩款好用又方便的頻譜分析儀