技術(shù)文章
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Tiepie 系列高速據(jù)采集卡進(jìn)行快速傅里葉變換FFT
快速傅里葉變換
FFT I /O 對信號執(zhí)行頻譜分析,。FFT 對象通過 快速傅里葉變換（一種計(jì)算離散傅里葉變換 (DFT) 的有效算法）將時(shí)域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號,。FFT I/O 的輸出可以連接到帶有頻率刻度的圖形或空圖形。頻譜中每個(gè)箱的幅度表示該頻率分量的幅度,。
FFT I/O 的典型應(yīng)用是創(chuàng)建頻譜分析儀來檢查系統(tǒng)的頻率響應(yīng)或檢查系統(tǒng)中的諧波失真。
要將頻譜轉(zhuǎn)換為密度頻譜,， 可以在 FFT I/O 之后連接增益/偏移 I/O ,。啟用其頻譜到密度設(shè)置,，將幅度譜轉(zhuǎn)換為密度譜。
特性
為了控制 FFT I/O 的行為，可以使用多個(gè)屬性,。這些可以通過在對象樹中右鍵單擊 I/O 時(shí)顯示的彈出菜單進(jìn)行訪問。還可以通過其設(shè)置窗口訪問屬性,，在對象樹中雙擊 I/O 時(shí)會顯示該窗口,。要打開對象樹，請單擊 顯示對象樹按鈕,。
默認(rèn)情況下,，設(shè)置窗口僅顯示最常用的設(shè)置,。勾選“高級”后，將顯示包含所有設(shè)置的擴(kuò)展窗口,。另請參閱程序設(shè)置,。
窗戶
快速傅立葉變換將輸入信號視為周期性信號。換句話說,，它假設(shè)信號是無限長的一系列重復(fù)記錄。實(shí)際上,，大多數(shù)記錄不包含整數(shù)個(gè)信號周期,。因此,，如果記錄的末尾連接到開頭，就會出現(xiàn)不連續(xù)性,，從而導(dǎo)致結(jié)果頻譜中出現(xiàn)額外的頻率分量,。這種效應(yīng)稱為頻譜泄漏。
為了最大限度地減少頻譜泄漏的影響,，F(xiàn)FT 的輸入記錄可以與Window相乘,。這稱為窗口化,。FFT I/O 的菜單中可以選擇多個(gè)窗口,，它們基本上都執(zhí)行相同的操作：它們使記錄的邊緣更平滑,，從而使不連續(xù)性更小。在大多數(shù)情況下,，Blackman-Harris窗口將給出最佳結(jié)果。但是，如果您的數(shù)據(jù)包含整數(shù)個(gè)周期,，則矩形（無窗口）窗口將給出最佳結(jié)果,。以下窗口函數(shù)可用于 FFT 模塊：
長方形
漢寧
漢明
巴特利特
帕森
韋爾奇
布萊克曼
布萊克曼-哈里斯
平頂
納托爾
布萊克曼-納托爾
測量數(shù)據(jù)范圍
計(jì)算 FFT 的數(shù)據(jù)范圍可以設(shè)置為以下設(shè)置之一：
所有樣本：使用前樣本和后樣本來執(zhí)行 FFT 計(jì)算,。
僅后樣本：僅使用后樣本執(zhí)行 FFT 計(jì)算。（默認(rèn)）
僅預(yù)樣本：僅使用預(yù)樣本執(zhí)行 FFT 計(jì)算,。
將數(shù)據(jù)大小限制為 2 的冪
FFT I/O 支持兩種算法來確定頻譜。一種算法可以使用任意數(shù)量的樣本來計(jì)算頻譜,。另一種算法要求樣本數(shù)量為2的冪：例如512,、1024、2048等,。對樣本數(shù)量有限制的算法速度更快,，另一種算法可以確定更準(zhǔn)確的測量頻譜。信號,，因?yàn)樗梢允褂盟袠颖尽?/span>
啟用設(shè)置“將數(shù)據(jù)大小限制為 2 的冪”將使 FFT I/O 使用更快的算法，其中使用所選數(shù)據(jù)范圍中最大可能的“2 的冪”數(shù)量的樣本,。禁用該設(shè)置時(shí),，將使用整個(gè)選定的數(shù)據(jù)范圍,。
通用屬性和操作
請參閱公共屬性和操作。
局限性
對非常大的數(shù)據(jù)集執(zhí)行 FFT 運(yùn)算可能非常耗時(shí)且消耗內(nèi)存,。在某些情況下,，可能無法使用選定的記錄長度和預(yù)觸發(fā)設(shè)置以及計(jì)算機(jī)中的可用 RAM 執(zhí)行 FFT 操作。在這種情況下,，軟件會將已使用的樣本數(shù)裁剪為可用于 FFT 運(yùn)算的最大樣本量,。具有相同設(shè)置的所有后續(xù)測量將使用相同的有效樣本量進(jìn)行 FFT 操作。
為了避免這種情況,，請使用以下一項(xiàng)或多項(xiàng)建議：
將預(yù)觸發(fā)設(shè)置為零或?qū)?FFT 測量數(shù)據(jù)范圍設(shè)置為所有樣本。
啟用 FFT將數(shù)據(jù)大小限制為 2 的冪
相關(guān)信息
增益/偏移
增益/偏移 I/O 將信號與恒定增益因子相乘,，并添加恒定偏移。
窗戶
窗口 I/O 將窗口函數(shù)應(yīng)用于其輸入信號,。
占空比
占空比 I/O 決定信號的占空比,。
有效值
RMS I/O 確定信號的真實(shí)均方根值。
最大限度
最大 I/O 決定信號的最大值,。
最大 - 最小
最大 - 最小 I/O 確定信號的最大-最小值或峰峰值,。
最低限度
最小 I/O 確定信號的最小值。
相位差
相位差 I/O 確定其兩個(gè)輸入信號之間的相位差,。
電磁干擾
EMI I/O 創(chuàng)建了一個(gè)可用于 EMI 預(yù)一致性測試的環(huán)境,。
FFT I /O 對信號執(zhí)行頻譜分析,。FFT 對象通過 快速傅里葉變換（一種計(jì)算離散傅里葉變換 (DFT) 的有效算法）將時(shí)域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號,。FFT I/O 的輸出可以連接到帶有頻率刻度的圖形或空圖形。頻譜中每個(gè)箱的幅度表示該頻率分量的幅度,。
FFT I/O 的典型應(yīng)用是創(chuàng)建頻譜分析儀來檢查系統(tǒng)的頻率響應(yīng)或檢查系統(tǒng)中的諧波失真。
要將頻譜轉(zhuǎn)換為密度頻譜,， 可以在 FFT I/O 之后連接增益/偏移 I/O ,。啟用其頻譜到密度設(shè)置,，將幅度譜轉(zhuǎn)換為密度譜。
特性
為了控制 FFT I/O 的行為，可以使用多個(gè)屬性,。這些可以通過在對象樹中右鍵單擊 I/O 時(shí)顯示的彈出菜單進(jìn)行訪問。還可以通過其設(shè)置窗口訪問屬性,，在對象樹中雙擊 I/O 時(shí)會顯示該窗口,。要打開對象樹，請單擊 顯示對象樹按鈕,。
默認(rèn)情況下,，設(shè)置窗口僅顯示最常用的設(shè)置,。勾選“高級”后，將顯示包含所有設(shè)置的擴(kuò)展窗口,。另請參閱程序設(shè)置,。
窗戶
快速傅立葉變換將輸入信號視為周期性信號。換句話說,，它假設(shè)信號是無限長的一系列重復(fù)記錄。實(shí)際上,，大多數(shù)記錄不包含整數(shù)個(gè)信號周期,。因此,，如果記錄的末尾連接到開頭，就會出現(xiàn)不連續(xù)性,，從而導(dǎo)致結(jié)果頻譜中出現(xiàn)額外的頻率分量,。這種效應(yīng)稱為頻譜泄漏。
為了最大限度地減少頻譜泄漏的影響,，F(xiàn)FT 的輸入記錄可以與Window相乘,。這稱為窗口化,。FFT I/O 的菜單中可以選擇多個(gè)窗口,，它們基本上都執(zhí)行相同的操作：它們使記錄的邊緣更平滑,，從而使不連續(xù)性更小。在大多數(shù)情況下,，Blackman-Harris窗口將給出最佳結(jié)果。但是，如果您的數(shù)據(jù)包含整數(shù)個(gè)周期,，則矩形（無窗口）窗口將給出最佳結(jié)果,。以下窗口函數(shù)可用于 FFT 模塊：
長方形
漢寧
漢明
巴特利特
帕森
韋爾奇
布萊克曼
布萊克曼-哈里斯
平頂
納托爾
布萊克曼-納托爾
測量數(shù)據(jù)范圍
計(jì)算 FFT 的數(shù)據(jù)范圍可以設(shè)置為以下設(shè)置之一：
所有樣本：使用前樣本和后樣本來執(zhí)行 FFT 計(jì)算,。
僅后樣本：僅使用后樣本執(zhí)行 FFT 計(jì)算。（默認(rèn)）
僅預(yù)樣本：僅使用預(yù)樣本執(zhí)行 FFT 計(jì)算,。
將數(shù)據(jù)大小限制為 2 的冪
FFT I/O 支持兩種算法來確定頻譜。一種算法可以使用任意數(shù)量的樣本來計(jì)算頻譜,。另一種算法要求樣本數(shù)量為2的冪：例如512,、1024、2048等,。對樣本數(shù)量有限制的算法速度更快,，另一種算法可以確定更準(zhǔn)確的測量頻譜。信號,，因?yàn)樗梢允褂盟袠颖尽?/span>
啟用設(shè)置“將數(shù)據(jù)大小限制為 2 的冪”將使 FFT I/O 使用更快的算法，其中使用所選數(shù)據(jù)范圍中最大可能的“2 的冪”數(shù)量的樣本,。禁用該設(shè)置時(shí),，將使用整個(gè)選定的數(shù)據(jù)范圍,。
通用屬性和操作
請參閱公共屬性和操作。
局限性
對非常大的數(shù)據(jù)集執(zhí)行 FFT 運(yùn)算可能非常耗時(shí)且消耗內(nèi)存,。在某些情況下,，可能無法使用選定的記錄長度和預(yù)觸發(fā)設(shè)置以及計(jì)算機(jī)中的可用 RAM 執(zhí)行 FFT 操作。在這種情況下,，軟件會將已使用的樣本數(shù)裁剪為可用于 FFT 運(yùn)算的最大樣本量,。具有相同設(shè)置的所有后續(xù)測量將使用相同的有效樣本量進(jìn)行 FFT 操作。
為了避免這種情況,，請使用以下一項(xiàng)或多項(xiàng)建議：
將預(yù)觸發(fā)設(shè)置為零或?qū)?FFT 測量數(shù)據(jù)范圍設(shè)置為所有樣本。
啟用 FFT將數(shù)據(jù)大小限制為 2 的冪
相關(guān)信息
增益/偏移增益/偏移 I/O 將信號與恒定增益因子相乘,，并添加恒定偏移。
窗戶窗口 I/O 將窗口函數(shù)應(yīng)用于其輸入信號,。
占空比占空比 I/O 決定信號的占空比,。
有效值RMS I/O 確定信號的真實(shí)均方根值。
最大限度最大 I/O 決定信號的最大值,。
最大 - 最小
最大 - 最小 I/O 確定信號的最大-最小值或峰峰值,。
最低限度最小 I/O 確定信號的最小值。
相位差相位差 I/O 確定其兩個(gè)輸入信號之間的相位差,。
電磁干擾EMI I/O 創(chuàng)建了一個(gè)可用于 EMI 預(yù)一致性測試的環(huán)境,。
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