动态信号分析仪(Dynamic Signal Analyzer,DSA)是集信号采集、处理与分析功能于一体的现代化测试仪器,广泛应用于机械振动、声学测量、旋转机械监控及控制系统评估等领域。其核心价值在于将时域信号转化为频域信息,通过快速傅里叶变换(FFT)技术实现信号的频谱分析、模态识别及故障诊断。
其仪器主要由信号调理、高分辨采集、数字信号处理及控制显示模块构成。信号调理模块通过抗混叠低通滤波器和增益控制优化输入信号;数字信号处理模块基于FFT算法实现功率谱、阶次谱、频响函数及相干性分析。例如,在汽车发动机振动分析中,可通过阶次跟踪功能识别非稳态转速下的故障特征频率;在声学测试中,倍频程分析可量化噪声频段的能量分布。
一、强大的频域分析能力
核心功能:以快速傅里叶变换(FFT)为基础,将时域信号转换为频域信号。
特点:
高频率分辨率:可精确识别信号中的微小频率成分。
宽动态范围:能同时测量大信号和微弱信号,信噪比高。
支持多种窗函数(如汉宁窗、平顶窗、矩形窗等),有效减少频谱泄漏,提高分析精度。
应用:用于频谱分析、谐波分析、阶次分析(旋转机械)、噪声源识别等。
二、高精度与高分辨率
高分辨率ADC:通常配备16位、24位甚至更高分辨率的模数转换器(ADC),能捕捉微伏级的微弱信号。
低噪声设计:前端放大器和信号调理电路具有极低的本底噪声,确保测量精度。
高精度时钟:内置高稳定度时钟源,保证采样率的准确性和长期稳定性。
优势:适用于对精度要求高的科研和工程应用,如精密振动测量、微弱信号检测。
三、多通道同步采集
特点:
支持2通道、4通道、8通道甚至更多通道的同步采样。
各通道间具有精确的相位关系,时间同步误差极小。
优势:
可进行相位分析、相干分析、传递函数测量、互相关分析等。
是进行模态分析、声阵列分析、多点振动测试的基础。
四、丰富的信号处理与分析功能
时域分析:波形显示、峰值检测、有效值(RMS)、峰峰值、平均值等。
频域分析:
自功率谱密度(PSD)
互功率谱密度
频响函数(FRF)
相干函数(Coherence)
倒频谱(Cepstrum)
统计分析:概率密度函数(PDF)、累积分布函数(CDF)。
阶次分析:针对变转速旋转机械,将信号从时域转换到“阶次域”,便于故障诊断。
包络分析:用于轴承、齿轮等早期故障的检测。
五、支持多种传感器与信号调理
输入类型:
电压输入(±10V,±1V等)
ICP/IEPE(恒流源激励):可直接连接压电加速度计、麦克风等,无需外接供电。
电荷输入:连接电荷输出型传感器。
tachometer(转速计)输入:用于测量转速和进行阶次分析。
内置信号调理:
可编程增益放大器(PGA)
抗混叠滤波器(Anti-aliasing Filter)
高通/低通滤波
恒流源输出(为IEPE传感器供电)
六、实时分析与数据记录能力
实时处理:能够实时进行FFT、滤波、统计等运算,即时显示分析结果。
长时间数据记录:可将原始时域数据或分析结果长时间存储于内部硬盘或外部存储设备,用于后续回放和深度分析。
触发功能:支持多种触发模式(自由、模拟、数字、外部触发),确保捕捉到关键事件。
七、先进的显示与数据管理
多功能显示:可同时显示时域波形、频谱图、瀑布图、坎贝尔图(Campbell)、轨道图、波德图(Bode)等。
数据导出:支持将数据导出为通用格式(如CSV,TXT,MATLAB,UNV等),便于在第三方软件中进行处理。
报告生成:部分高级型号可自动生成测试报告。
八、模块化与可扩展性
特点:
许多DSA采用模块化设计(如PXI、LXI平台),可根据需求增减通道数或功能模块。
支持外部时钟同步,可与其他仪器(如数据采集系统、示波器)组成大型测试系统。
优势:灵活性高,适应从小型便携测试到大型复杂系统测试的各种需求。
九、应用软件集成
现代动态信号分析仪通常配备功能强大的配套软件(如LMS Test.Lab,Dewesoft,LabVIEW等)。
软件提供直观的用户界面、自动化测试流程、高级分析算法(如模态参数识别)和数据库管理功能。
十、高可靠性与环境适应性
工业级设计,具有良好的抗电磁干扰(EMI)能力。
部分型号具备防尘、防水、宽温工作能力,适用于恶劣的工业现场环境。