動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀(Dynamic Signal Analyzer,DSA)是集信號(hào)采集、處理與分析功能于一體的現(xiàn)代化測(cè)試儀器,廣泛應(yīng)用于機(jī)械振動(dòng)、聲學(xué)測(cè)量、旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)控及控制系統(tǒng)評(píng)估等領(lǐng)域。其核心價(jià)值在于將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻域信息,通過(guò)快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻譜分析、模態(tài)識(shí)別及故障診斷。
其儀器主要由信號(hào)調(diào)理、高分辨采集、數(shù)字信號(hào)處理及控制顯示模塊構(gòu)成。信號(hào)調(diào)理模塊通過(guò)抗混疊低通濾波器和增益控制優(yōu)化輸入信號(hào);數(shù)字信號(hào)處理模塊基于FFT算法實(shí)現(xiàn)功率譜、階次譜、頻響函數(shù)及相干性分析。例如,在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)分析中,可通過(guò)階次跟蹤功能識(shí)別非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下的故障特征頻率;在聲學(xué)測(cè)試中,倍頻程分析可量化噪聲頻段的能量分布。
一、強(qiáng)大的頻域分析能力
核心功能:以快速傅里葉變換(FFT)為基礎(chǔ),將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)。
特點(diǎn):
高頻率分辨率:可精確識(shí)別信號(hào)中的微小頻率成分。
寬動(dòng)態(tài)范圍:能同時(shí)測(cè)量大信號(hào)和微弱信號(hào),信噪比高。
支持多種窗函數(shù)(如漢寧窗、平頂窗、矩形窗等),有效減少頻譜泄漏,提高分析精度。
應(yīng)用:用于頻譜分析、諧波分析、階次分析(旋轉(zhuǎn)機(jī)械)、噪聲源識(shí)別等。
二、高精度與高分辨率
高分辨率ADC:通常配備16位、24位甚至更高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),能捕捉微伏級(jí)的微弱信號(hào)。
低噪聲設(shè)計(jì):前端放大器和信號(hào)調(diào)理電路具有極低的本底噪聲,確保測(cè)量精度。
高精度時(shí)鐘:內(nèi)置高穩(wěn)定度時(shí)鐘源,保證采樣率的準(zhǔn)確性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
優(yōu)勢(shì):適用于對(duì)精度要求高的科研和工程應(yīng)用,如精密振動(dòng)測(cè)量、微弱信號(hào)檢測(cè)。
三、多通道同步采集
特點(diǎn):
支持2通道、4通道、8通道甚至更多通道的同步采樣。
各通道間具有精確的相位關(guān)系,時(shí)間同步誤差極小。
優(yōu)勢(shì):
可進(jìn)行相位分析、相干分析、傳遞函數(shù)測(cè)量、互相關(guān)分析等。
是進(jìn)行模態(tài)分析、聲陣列分析、多點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試的基礎(chǔ)。
四、豐富的信號(hào)處理與分析功能
時(shí)域分析:波形顯示、峰值檢測(cè)、有效值(RMS)、峰峰值、平均值等。
頻域分析:
自功率譜密度(PSD)
互功率譜密度
頻響函數(shù)(FRF)
相干函數(shù)(Coherence)
倒頻譜(Cepstrum)
統(tǒng)計(jì)分析:概率密度函數(shù)(PDF)、累積分布函數(shù)(CDF)。
階次分析:針對(duì)變轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)機(jī)械,將信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到“階次域”,便于故障診斷。
包絡(luò)分析:用于軸承、齒輪等早期故障的檢測(cè)。
五、支持多種傳感器與信號(hào)調(diào)理
輸入類(lèi)型:
電壓輸入(±10V,±1V等)
ICP/IEPE(恒流源激勵(lì)):可直接連接壓電加速度計(jì)、麥克風(fēng)等,無(wú)需外接供電。
電荷輸入:連接電荷輸出型傳感器。
tachometer(轉(zhuǎn)速計(jì))輸入:用于測(cè)量轉(zhuǎn)速和進(jìn)行階次分析。
內(nèi)置信號(hào)調(diào)理:
可編程增益放大器(PGA)
抗混疊濾波器(Anti-aliasing Filter)
高通/低通濾波
恒流源輸出(為IEPE傳感器供電)
六、實(shí)時(shí)分析與數(shù)據(jù)記錄能力
實(shí)時(shí)處理:能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行FFT、濾波、統(tǒng)計(jì)等運(yùn)算,即時(shí)顯示分析結(jié)果。
長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)記錄:可將原始時(shí)域數(shù)據(jù)或分析結(jié)果長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)于內(nèi)部硬盤(pán)或外部存儲(chǔ)設(shè)備,用于后續(xù)回放和深度分析。
觸發(fā)功能:支持多種觸發(fā)模式(自由、模擬、數(shù)字、外部觸發(fā)),確保捕捉到關(guān)鍵事件。
七、先進(jìn)的顯示與數(shù)據(jù)管理
多功能顯示:可同時(shí)顯示時(shí)域波形、頻譜圖、瀑布圖、坎貝爾圖(Campbell)、軌道圖、波德圖(Bode)等。
數(shù)據(jù)導(dǎo)出:支持將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為通用格式(如CSV,TXT,MATLAB,UNV等),便于在第三方軟件中進(jìn)行處理。
報(bào)告生成:部分高級(jí)型號(hào)可自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。
八、模塊化與可擴(kuò)展性
特點(diǎn):
許多DSA采用模塊化設(shè)計(jì)(如PXI、LXI平臺(tái)),可根據(jù)需求增減通道數(shù)或功能模塊。
支持外部時(shí)鐘同步,可與其他儀器(如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、示波器)組成大型測(cè)試系統(tǒng)。
優(yōu)勢(shì):靈活性高,適應(yīng)從小型便攜測(cè)試到大型復(fù)雜系統(tǒng)測(cè)試的各種需求。
九、應(yīng)用軟件集成
現(xiàn)代動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀通常配備功能強(qiáng)大的配套軟件(如LMS Test.Lab,Dewesoft,LabVIEW等)。
軟件提供直觀的用戶(hù)界面、自動(dòng)化測(cè)試流程、高級(jí)分析算法(如模態(tài)參數(shù)識(shí)別)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。
十、高可靠性與環(huán)境適應(yīng)性
工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì),具有良好的抗電磁干擾(EMI)能力。
部分型號(hào)具備防塵、防水、寬溫工作能力,適用于惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。