横河示波记录仪DL850E的FFT功能介绍

  星星点点 ·  1 周前  ·  3459 次点击


  横河示波#记录仪#DL850E具有强大的分析功能,能够#帮助#工程师们更高效地进行数据分析,其中FFT分析是常用的功能之一。但很多工程师在初次使用时会感到迷惑,不知道怎样才能得到想要的分析结果。下面是对DL850E的FFT功能进行详细的介绍。

  什么是FFT功能?

  所谓FFT,就是运用傅里叶变换,将波形从时域变换到频域的方法。原信号经过傅里叶变化后得到的波形称为频谱。使用频谱分析可以清晰地看出信号中各个#频率#成分的含量及信号失真造成的影响。

  FFT的分析结果有哪些相关项?

  采样定理是美国电信工程师H.奈奎斯特在1928年提出的,在数字信号处理领域中,采样定理是连续时间信号(通常称为“模拟信号”)和离散时间信号(通常称为“数字信号”)之间的基本桥梁。该定理说明采样#频率#与信号频谱之间的关系,是连续信号离散化的基本依据。即在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样#频率#fs.max大于信号中最高#频率#fmax的2倍时(fs.max>2fmax),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,一般实际应用中保证采样#频率#为信号最高#频率#的2.56~4倍。

  对于FFT频谱分析来说N个采样点经过FFT变换后得到N个点的以复数形式记录的FFT结果。假设采样#频率#为Fs,采样点数为N。那么FFT运算的结果就是N个复数(或N个点),每一个复数就对应着一个#频率#值以及该#频率#信号的幅值和相位。第一个点对应的#频率#为0Hz(即#直流#分量),最后一个点N的下一个点对应采样#频率#Fs。其中任意一个采样点n所代表的信号#频率#

  Fn=(n-1)*Fs/N

  这表明,频谱分析得到的信号#频率#最大为(N-1)*Fs/N对#频率#的分辨能力是Fs/N。采样#频率#和采样时间制约着通过FFT运算能分析得到的信号#频率#上限,同时也限定了分析得到的信号#频率#的分辨率。

  FFT结果有对称性,通常我们只是用前半部分的结果,也就是小于采样#频率#一半的结果。同时也只有采样#频率#一半以内、具有一定幅值的信号#频率#才是真正的信号#频率#

  简单来说FFT频谱分析#频率#上限为采样率的一半。举例来说:采样率为1Ms/S的原始数据,FFT分析频谱的上限即为500KHz;当FFT点数设为10K时,#频率#的分辨率100Hz。

  高频混淆

  看过上面的讲解后,大家是否会有疑问,如果信号中包含的#频率#成分超过了频谱分析的#频率#上限,会怎么样呢? 这里就涉及到FFT频谱分析中,信号缺失混淆的问题了。

  所谓的高频混淆:在重复波形上通过执行A/D转换进行FFT运算时,超过采样#频率#一半的#频率#成分将被识别成#低频#率成分,这种现象称为混淆现象。

  

  如上图所示,采样率不足时,由采样点复现的波形#频率#低于实际信号的#频率#

  在实际FFT分析中经常会由于采样不足,导致FFT频谱的某个高频点发生偏移,形成错误的FFT频谱图。

  使用FFT功能的实例

  FFT分析最常见的作用就是观察信号中特定#频率#的成分,下面结合实例进行说明。

  如下图所示,原信号为#频率#1kHz的方波。仪器设置的采样率为1MS/s.进行FFT分析后的结果显示在原波形下方的窗口中。其中横轴为#频率#,纵轴一般表示该#频率#成分幅值的对数,单位为dB。

  

  根据采样定理,FFT功能能够分析的最大#频率#为采样率的一半,在本#测试#实例中是500kHz。

  

  当FFT点数设为10K时,#频率#分辨率为100Hz

  

  当FFT点数设为20K时,#频率#分辨率为50Hz

  

  可以看到,如果需要测量该方波的3次谐波(#频率#3kHz)、5次谐波(#频率#5kHz),上面的两种设置都可以得到需要的分析结果。综上,当需要观察信号中特定#频率#的成分时,只要确保该#频率##频率#分辨率的整数倍即可。而#频率#分辨率则可以通过更改采样率与FFT点数来进行设置。

  以上是使用DL850E的FFT功能进行频谱分析的基础讲解,汽车、新#能源#等众多行业对此有广泛的应用,欢迎各领域的工程师咨询详情。

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