FFT分析儀的基礎知識

更新時間：2026-08-24

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什么是FFT分析儀

FFT（快速傅里葉變換）分析儀是一種執行快速傅里葉變換（FFT）的分析設備。

各種振動發生在機器和建筑中，但通過使用FFT分析儀，可以識別振動原因并找到減緩方法。與FFT類似的測量設備包括頻譜分析儀和存儲記錄儀，但FFT分析儀主要用于觀測低頻信號的頻率成分。

FFT分析儀的主要應用是對機械、設備和建筑物進行振動分析。加速度拾音器固定在目標物體上，轉換為電信號，輸入FFT分析儀，并處理以分析頻率成分。

通過檢查機器和建筑物發出的振動和共振頻率，還可以加固結構并抑制振動，以防止疲勞失效。檢測電機旋轉不均勻也是其應用之一。對電機旋轉期間振動的FFT分析揭示了振動的來源，例如電機的旋轉軸（轉子）是否在振動，或齒輪或軸承是否在振動。

此外，FFT也被用于語音分析。我們可以識別人或樂器產生的聲音范圍，并分析噪聲頻率，確定聲音來自地點或設備的位置。在這種情況下，音頻通過麥克風通過放大器傳輸，信號被轉換和放大以進行FFT分析。

近年來，辦公機器和家用電器等開發領域也成為FFT的應用領域。例如，它用于評估產品的靜音性，并考慮噪聲原因及對策。由于它還用于識別低頻信號的噪聲源，因此被用于處理頻率信號的產品中的噪聲對抗措施。

快速傅里葉變換（FFT）基于法國數學家傅里葉提出的傅里葉級數理論。傅里葉級數理論指出，任何具有周期性的波形都可以表示為一系列簡單的正弦波（正弦波）或余弦波（因波），傅里葉變換是該級數概念的擴展。

通常，你想測量的信號周期性程度不明確。因此，在傅里葉變換中，從觀察到的波形中切出適當的時間，并假定截波波形為無限重復的信號。在傅里葉變換的早期階段，計算它們需要大量的乘法。

然而，J.W. Tukey 和 J.W. Cooley 提出了一種方法，通過將數據點數取到 n 次方 2 來減少計算次數。例如，如果數據點數為1024，則計算次數× 10241024=1,048,576次將縮短為10,240次。這種方法稱為快速傅里葉變換（FFT），即FFT。

典型的波形可以用三個參數表示：振幅、頻率（或周期）和相位（時間差）。通過將FFT應用于該原理并使用FFT分析儀，輸入波形信號（時間軸）被轉換為表示波形橫軸振幅和縱軸頻率的圖表。

FFT分析儀和頻譜分析儀的區別主要在于它們能處理的頻率范圍。 FFT分析儀可處理高達DC~100kHz的低頻信號。另一方面，頻譜分析儀覆蓋的頻率范圍非常廣，如10kHz~10GHz。

一些新型號支持DC~50GHz。另一個用途差異是，FFT分析儀用于頻率成分未知時使用，而頻譜分析儀則用于分析已知高頻信號（如手機和WiFi發射器）的頻率成分。

此外，觀察器件結構差異，傳統頻譜分析儀由模擬電路組成，而FFT分析儀通過AD轉換器數字化波形，然后進行高速傅里葉變換處理以計算頻率強度分布。