周波数分解能の点で、ダイナミック シグナル アナライザは従来のスペクトラム アナライザとどのように異なりますか?

直接の答え: 最大の違いは解像度帯域幅です

A ダイナミックシグナルアナライザ は、掃引同調スーパーヘテロダイン アーキテクチャではなくデジタル高速フーリエ変換 (FFT) 処理に依存しているため、低周波数では従来のスペクトラム アナライザよりもはるかに細かい周波数分解能を実現します。実際には、ダイナミック シグナル アナライザは、次のようなスペクトル線を分解できます。 0.01Hz間隔 一方、従来の掃引スペクトル・アナライザは、フィルタと掃引時間の制限により、通常、数ヘルツの分解能帯域幅 (RBW) 未満で苦労します。この区別は、対象となる信号が互いに数ヘルツ以内に収まることが多い、低周波の機械振動、音響共鳴、または構造モードを測定する人にとって非常に重要です。

その理由は建築的なものです。従来のスペクトラム アナライザは、周波数範囲全体で局部発振器を掃引し、混合信号をアナログまたはデジタル IF フィルターに通過させます。解像度を向上させるためにフィルタを狭くすると、掃引が大幅に遅くなり、数 kHz 以下ではすぐに実用的ではなくなります。代わりに、ダイナミック シグナル アナライザは時間領域波形全体をデジタル化し、固定レコード長にわたって FFT を計算します。つまり、分解能は純粋に次の条件によって決まります。 レコード長とサンプルレート 物理的に掃引されたフィルターではありません。

測定速度と実用分解能の比較

これら 2 つの機器タイプを比較する場合、速度と分解能は切り離すことができません。以下の表は、0 ～ 100 Hz にわたる低周波測定シナリオの一般的な数値を示しています。

この比較は、FFT ハードウェアが非実用的になる無線周波数では従来のスペクトラム アナライザが利点を維持する一方で、低周波数では高精度の分解能と妥当な測定時間の両方が同時に必要な場合には常にダイナミック シグナル アナライザが好ましい機器である理由を示しています。

解像度の違いが最も重要となる現実のアプリケーション

従来のスペクトラム アナライザではなくダイナミック シグナル アナライザを選択した場合の実際的な影響は、いくつかの一般的なエンジニアリング シナリオで明らかになります。

回転機械の診断

ベアリングの欠陥周波数とシャフトの高調波は、特に低速の走行速度で、互いに数ヘルツ以内に集中することがよくあります。ダイナミック シグナル アナライザの優れた分解能により、技術者はベアリングの故障周波数を、粗い機器では単一の幅広のピークに統合され、初期段階の故障が隠蔽される可能性がある近くの走行速度高調波から分離することができます。

構造およびモーダル試験

橋やタービンブレードなどの対称構造によく見られる、密集した構造モードを区別するには、1 Hz をはるかに下回る分解能が必要です。ダイナミック シグナル アナライザのキャプチャ機能 コヒーレンスおよび位相データ 振幅と並べて表示することで、2 つの近接したピークが真に別個のモードを表しているのか、それとも測定ノイズを伴う単一モードを表しているのかを確認することができます。

オーディオおよび音響分析

音響テストでは、基本周波数のすぐ上にある高調波歪み成分を解決するには、優れた分解能とダイナミック レンジの両方が必要です。ダイナミック シグナル アナライザは通常、次を超えるダイナミック レンジを提供します。 90dB これにより、分解能ビンが狭い場合でも、低レベル高調波を正確に測定できます。

タスクに適した機器の選択

最終的には、特定のアプリケーションに必要な周波数範囲と精度によって決定されます。次のリストは、各機器タイプがどのような場合に適しているかをまとめたものです。

• サブヘルツ分解能が必要な低周波振動、音響、またはモーダル試験には、ダイナミック シグナル アナライザを選択してください。
• 振幅スペクトルとともに位相およびコヒーレンス データが必要な場合は、ダイナミック シグナル アナライザを選択してください。
• FFT ベースの機器の範囲をはるかに超えた無線周波数またはマイクロ波信号の特性評価には、従来のスペクトラム アナライザを選択してください。
• ギガヘルツ範囲にわたる瞬時の広帯域掃引が主な要件である場合は、従来のスペクトラム アナライザを選択してください。