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FFT-Spektrum-AnalysatorSchwingungs- und Frequenzanalyse mit FFT (Fast Fourier Transformation)

Der Dewesoft FFT-Spektrumanalysator hat es in sich: Höchste Leistung, FFT-Analyse in Echtzeit auf unbegrenzten Eingangskanälen, erweiterte Cursor- und Markerfunktionen, hohe, frei wählbare Linienauflösung, flexible Mittelwertbildung, sowie viele hilfreiche Funktionen zur tiefergehenden Frequenzanalyse. Wie immer runden eine einfache Konfiguration und eine intuitive Benutzeroberfläche den Funktionsumfang ab.

Auch für den FFT-Analyser gelten kostenlose Software-Updates auf Lebenszeit und kostenloser technischer Support.

IEPE

IEPE

Elektrische Ladung

Elektrische Ladung

Spannung

Spannung

Akustik

Akustik

Schallleistung

Schallleistung

Druck

Druck

Zähler und Enkoder

Zähler und Enkoder

Drehmoment

Drehmoment

RPM

RPM

Beschleunigung

Beschleunigung

DMS, Dehnung und Spannung

DMS, Dehnung und Spannung

Video

Video

Hochgeschwindigkeits-Video

Hochgeschwindigkeits-Video

Thermo-Kamera

Thermo-Kamera

IP67

IP67

Schockrobust 100g

Schockrobust 100g

USB 2.0

USB 2.0

USB 3.0

USB 3.0

EtherCAT

EtherCAT

Ethernet

Ethernet

WI-FI

WI-FI

FFT-Spektrum-Analysator Highlights

Echtzeit FFT-Spektrumanalyse

Dewesoft-Spektrumanalysatoren bieten Echtzeit-FFT-Analyse für eine unbegrenzte Anzahl an Eingangskanälen. Es stehen flexible Messgeräte von 1 - 1000 Kanälen zur Auswahl.

Unbegrenzte Eingangskanäle

Durch die 64-bit Architektur bieten unsere DAQ-Systeme praktisch unbegrenzte Eingangskanalkonfigurationen, alle FFT-Analysen können dabei gleichzeitig durchgeführt werden.

Grosser Frequenzbereich und hohe Dynamik

Die DualCoreADC®-Technologie nutzt im Hintergrund zwei 24-Bit-Delta-Sigma-ADCs pro Messkanal, zeitgleich einen großen und einen kleinen Messbereich. Dadurch wird ein erstaunlicher Dynamikbereich von 160 dB im Zeit- und Frequenzbereich, bei einer Abtastrate von 200 kHz pro Kanal, erreicht.

Umfangreiche Mittelungs-Funktionen

Gesamt gemittelte FFT mit linearer, Spitzen- (Peak hold) und exponentieller Mittelung oder blockbasierter Berechnung ist verfügbar. Alles wird mit der einfachen Point-and-Click-Benutzeroberfläche aktiviert.

Beliebige Zeilenauflösung

Der Dewesoft FFT-Analysator ermöglicht eine frei wählbare FFT-Linienauflösung von bis zu 64k Linien. So können Sie selbst die anspruchsvollsten Aufgaben bewältigen.

Cursor und Marker

Die FFT-Anzeige kann mit den Markern Werte der aktuell ausgewählten Punkte anzeigen. Verfügbare Marker: Maximum, Frei, Zoom, Seitenband, Harmonische, RMS, Delta und mehr. Alle Marker können wahlweise neue Kanäle erstellen, die gespeichert und für zusätzliche Trend-Analysen verwendet werden können.

Cursorwert-Interpolation

Durch die wählbare FFT-Interpolation zwischen den Linien im Frequenz- und Amplitudenbereich wird die Genauigkeit erhöht. Dieses Feature ist sowohl während der Messung und später in der Datensichtung und Nachbearbeitung verfügbar.

Kinematische Marker

Die vielfältig einstellbare Hüllkurvenmathematik dient zur Erkennung der Lagerfrequenzen und Lagerfehler, kinematische Marker basierend auf Drehzahl-Vielfachen (die auch dynamisch folgen) vereinfachen die Fehlererkennung während der Messung. Erstellen Sie Ihre eigenen Lagersätze in der Datenbank.

Mathematische Signalverarbeitung

Für die Verarbeitung der Signale im Frequenzbereich stehen viele Funktionen zur Verfügung: Auto-Spektrum, Kreuzspektrum, komplexes Spektrum, Wasserfall-Spektrum, Cepstrum (für Lagerfehler, Sprachverarbeitung), Zweiseiten-FFT (für Rotor-Wirbelanalyse), STFT (für instationäre Signale), Hüllkurvenerkennung (zur Lagerfehleranalyse).

Leistungsfähige Visualisierungen

Unsere Software bietet Visualisierungs-Widgets wie 2D- und 3D-Graphen mit vielfältigen Einstellmöglichkeiten.

Dewesoft Qualität und 7 Jahre Garantie

Genießen Sie unsere branchenführende 7-Jahres-Garantie, jährliche Kalibrierung vorausgesetzt. Unsere Datenerfassungssysteme werden in Europa hergestellt, wobei nur die höchsten Qualitätsstandards zur Anwendung kommen. Wir bieten kostenlosen und kundenorientierten technischen Support. Ihre Investition in die Lösungen von Dewesoft ist für viele Jahre gesichert.

Inklusive Software

Jedes Dewesoft Datenerfassungssystem wird mit der preisgekrönten DewesoftX Datenerfassungssoftware ausgeliefert. Die Software ist einfach zu bedienen, bietet jedoch tiefe Funktionalität. Alle Software-Updates sind für immer kostenlos, ohne versteckte Lizenz- oder jährliche Wartungsgebühren.

Kurzvideo FFT-Spektrumanalysator

Der Dewesoft FFT-Spektrumanalysator bietet innovative Funktionen für die Spektralanalyse, wie erweiterte Mittelwertbildung, wählbare Auflösung (64.000 Linien und mehr) oder direkter Angabe der Bandbreite (z. B. 0,01 Hz). Zum einfachen Vergleich können mehrere Kanäle und Referenzkurven in einem FFT-Analysegerät überlagert und analysiert werden.

Der FFT-Analyser kann live während der Messung, sowie nach der Messung offline auf bestehende Daten angewendet und konfiguriert werden.

Sehen Sie sich das Video links an, um einen kurzen Überblick zu erhalten sich selbst von der umfangreichen Funktionalität und Flexibilität unseres Spektrumanalysators zu überzeugen.

Tiefere Einsichten im Frequenzbereich

Über verschiedenste Branchen hinweg ist die FFT-Analyse eine der am häufigsten verwendeten Techniken bei der Durchführung einer Signalanalyse. Die FFT transformiert Signale vom Zeitbereich in den Frequenzbereich. FFT ist die Abkürzung für Fast Fourier Transform.

Mit der FFT-Analyse können zahlreiche Signaleigenschaften in einem viel größeren Umfang untersucht werden als bei der Inspektion der Zeitbereichsdaten. Die Zusammensetzung des Zeitsignals wird erst im Frequenzbereich ersichtlich, die einzelnen Spektralanteile können dann beispielsweise besser Aufschluss über Zusammenhänge zwischen bewegten Maschinenteilen und festen Strukturen geben.

Weitere Informationen zur FFT-Analyse finden Sie in unserem Leitfaden zur FFT-Analyse​​​​​​​.

Praktische Anwendungen der FFT-Analyse

Die Überprüfung von Messdaten im Frequenzbereich ist oft der wichtigste Teil bei der Überwachung von Signalen, sowie in der Analyse. Daten von einer Vielzahl von Sensoren werden in praktisch allen Branchen verwendet, um Probleme zu lösen, Konstruktionen zu optimieren, Prototypen zu testen, Maschinen zu überwachen und viele andere Aufgaben wie die unten aufgeführten:

  • Vorausschauende Überwachung des Maschinenzustands

  • Strukturdynamische Analyse

  • Dauerfestigkeitsprüfung

  • Materialermüdungsanalyse

  • Analyse von rotierenden Maschinen und Maschinenteilen

  • Lagerschadenserkennung

  • Ordnungsanalyse

  • Torsions- und Rotationsschwingungsanalyse

  • Verbrennungsanalyse

  • Humanschwingung (menschlicher Körper)

  • Raumakustik, Lautsprecherdesign, Umgebungsgeräuschanalyse

  • Bremsgeräuschprüfung

  • Mechanische Schocktests, Falltests, Schlagtests

Messgeräte für die FFT-Analyse

Dewesoft bietet flexible Datenerfassungssysteme, die Daten aufzeichnen und Echtzeit-FFT-Analysen durchführen können. Messeingänge für den Anschluss von vielfältigen Sensoren wie IEPE/ICP® Mikrofonen, MEMS Beschleunigungssensoren, Kraftsensoren mit elektrischem Ladungsausgang, Dehnungsmessstreifen, Tachosensoren, Enkodern und anderen Sensoren sind verfügbar.

Dewesoft FFT-Analysatoren sind in vielen Konfigurationen erhältlich:

  • Tragbares All-in-One-Gerät: FFT-Analysatoren mit integriertem Display, Tastatur, Verarbeitungscomputer, SSD-Speicher und Akkus für Standalone-Betrieb.

  • Rackfähige FFT-Systeme: Für aufwändige Messungen mit einer Vielzahl von Sensoren, wie z.B. strukturdynamische Anwendungen, bieten wir 19-Zoll-Rack-montierbare DAQ-Systeme an.

  • Mobile Messmodule, für Anschluss an PC: Für maximale Mobilität, oder wenn es erwünscht ist Messdatenerfassung und PC zu trennen, eignen sich unsere mobilen FFT-Analysatoren wie der hochdynamische SIRIUS. Der Anschluss erfolgt per USB- oder Ethernet.

Typische Konfigurationen für Schall und Schwingung

4-Kanal FFT-Analysator

  • SIRIUS MINI (3xACC, 1xACC+) USB-Datenerfassungssystem

  • bis zu vier einachsige oder ein dreiachsiger IEPE/ICP®-Beschleunigungssensor

  • bzw. ein bis vier Mikrofone

  • zusätzlich 1x Tacho für Drehzahlerfassung

8-Kanal FFT-Analysator:

  • SIRIUS DualCoreADC (6xACC, 2xACC+) USB-Datenerfassungssystem

  • bis zu 8 einachsige oder zwei triaxiale IEPE/ICP®-Beschleunigungssensoren

  • bzw. ein bis acht Mikrofone

  • zusätzlich 2x Tachosensoren

8-16-Kanal FFT-Analysator:

  • SIRIUS R1DB oder R2DB All-In-One Messdatenerfasssungssystem mit integriertem PC, z.B. mit SIRIUS DualCoreADC (6xACC, 2xACC+)

  • bis zu 16 einachsige oder 5 triaxiale IEPE/ICP®-Beschleunigungssensoren

  • bzw. 1 bis 16 Mikrofone

  • zusätzlich 1 - 4 x Tacho für Drehzahl

  • eingebauter Computer mit SSD (Datenlogger)

  • eingebautes Display und Tastatur

  • Li-Ionen-Akku betrieben

FFT-Analyser mit mehr als 100 Kanälen:

  • Über 100 IEPE- oder Ladungseingänge können als verkettete SIRIUS-Module oder als übers Netzwerk verbundene SIRIUS-Racklösungen realisiert werden.

Ausgabeparameter der FFT-Analyse

Das DewesoftX FFT-Analysatormodul ermöglicht die Berechnung einer Vielzahl von Parametern:

  • Ausgangskanäle – Komplex, Amplitude, Gesamt-RMS (gesamter und benutzerdefinierter Frequenzbereich)

  • Berechnungsart - aktuell, Mittelung einstellbar (blockweise oder gesamt)

  • Fensterung - Rechteck, Hanning, Hamming, Flat Top, Dreieck, Blackman, Exponent down, Transient, Blackman-Harris

  • Auflösung - bis zu 64.000 Linien

  • Amplitudentyp - Spitze, Spitze-Spitze, RMS, Leistungsdichtespektrum PSD, AutoPower, ESD, ASD

  • DC-Filterung - Entfernung von DC- oder Niederfrequenzkomponenten

  • Überlappung - Mittelung von nacheinander berechneten FFT's für schnellere Update-Rate

  • Gewichtung - einfache Umrechnung von Beschleunigung in Geschwindigkeit und Weg, Akustik-Bewertungsfilter (A, B, C, D)

  • Mittelungstyp - linear, exponentiell, Peak-Hold

FFT-Cursor und -Marker

Im Dewesoft FFT-Analysator können verschiedenste Marker hinzugefügt werden, und dessen Werte auch als Kanäle weiterverarbeitet (auf Grenzen abgefragt, Trend-Analyse, etc.) werden. Unser Frequenzanalysator bietet folgende Marker:

  • Freier Marker: Freie Marker können für frei wählbare Frequenzen hinzugefügt werden, und zeigen die ermittelte Amplitude an.

  • Maximum-Marker: Der Maximum-Marker findet dynamisch die höchste(n) Amplitude(n) im aktuell ausgewählten Spektrum.

  • RMS-Marker: RMS-Marker summieren alle FFT-Linien im ausgewählten Frequenzband und berechnen den RMS-Wert.

  • Seitenbandmarker: Der Seitenbandmarker überwacht die modulierten Frequenzen links und rechts von der ausgewählten Mittellinie.

  • Harmonischer Marker: Zeigt Oberwellen der Grundfrequenz an und kann verwendet werden, um rotierende Maschinenkomponenten zu identifizieren, bzw. Signalverzerrungen und Nichtlinearitäten zu untersuchen.

  • Dämpfungsmarker: Dämpfungsmarker eignen sich z.B. für die Beurteilung von Peaks der Übertragungskurven beim Modaltest. Berechnet wird wahlweise Qualitätsfaktor, Dämpfungsverhältnis oder Dämpfungsrate.

  • Deltamarker: Zeigt die Differenz der Kanalwerte zwischen zwei Positionen des Markers an.

  • Kinematische Marker: Die vielfältig einstellbare Hüllkurvenmathematik dient zur Erkennung der Lagerfrequenzen und Lagerfehler, kinematische Marker basierend auf Drehzahl-Vielfachen (die auch dynamisch folgen) vereinfachen die Fehlererkennung während der Messung. Erstellen Sie Ihre eigenen Lagersätze in der Datenbank.

  • Zoom-Marker: Ziehen Sie von links nach rechts ein Fenster auf, um ganz einfach in den gewünschten Frequenzbereich zu zoomen.

  • Vektorschnittmarker: Mit diesem kann beispielsweise ein benutzerdefinierter Bereich eines Spektrums als neuer Kanal ausgegeben werden.

  • Triggermarker: Gibt 0 oder 1 aus, je nachdem ob der benutzerdefinierte Triggerpegel durch das asugewählte Signal überschritten wird.

Alle Marker können wahlweise neue Zeit-Kanäle erstellen, die gespeichert und für zusätzliche Trend-Analysen verwendet werden können.

Fensterfunktionen - Reduzieren spektraler Leckagen

Die FFT Berechnung basiert auf Zeitblöcken, deren Dauer sich aus den jeweiligen Einstellungen ergibt. In der Praxis können sich durch das harte Abschneiden des Signals am Fensterende spektrale Komponenten ergeben, die im originalen Signal nicht enthalten waren. Sogenannte Fensterungen reduzieren den „spektralen Leckage-Effekt“ durch definiertes Ein- bzw. Ausblenden des Signals am Fensteranfang und -ende. Die DewesoftX FFT-Analysesoftware bietet folgende gängige Fenstermethoden:

  • Hanning

  • Hamming

  • Blackman

  • Exponent down

  • Flat Top

  • Rechteck

  • Blackman-Harris

  • Dreieck

  • Transient

Lagerfehlererkennung durch Hüllkurvenanalyse

Die Hüllkurvenerkennung ist ein Standardverfahren zur Früherkennung von Fehlern an Kugellagern bzw. Wälzlagern.

Das beschädigte Element in einem Wälzlager erzeugt periodische Stoßimpulse, die das Schwingungssignal amplitudenmodulieren. Das Nachschwingen gibt dabei Aufschluss über die Eigenfrequenz der Komponente. Durch FFT-Analyse der Hüllkurve werden die typischen Frequenzen von Innenring, Außenring, Käfig und Kugeln sichtbar, welche abhängig von der Lagergeometrie und der aktuellen Drehfrequenz sind.

Die DewesoftX Hüllkurvenanalyse und die Lagerdatenbank vereinfachen das Auffinden der zu den Lagerkomponenten zugehörigen Frequenzen. Kinematische Cursor können dynamisch der Drehzahl folgen und zeitbasierte Zusatzkanäle erzeugen, mit der das Trenden der Lagerfrequenzen stark vereinfacht wird.

Laden Sie hier die Broschüre zur Lagerschadensdiagnose herunter.

STFT Kurzzeit-Fourier-Transformation

Die Kurzzeit-Fourier-Transformation​​​​​​​ (englisch Short-Time-Fourier-Transformation, kurz STFT) ist eine Methode aus der Fourier-Analyse in der Signalverarbeitung zur Analyse von nicht-stationären Signalen. Beim Erstellen einer FFT wird das Signal in kleine Zeitintervalle unterteilt. Bei schnell veränderlichen Signalen benötigt man noch kürzere Zeitintervalle, um das Frequenzspektrum korrekt zu erstellen. Damit eine hohe Auflösung gewährleistet wird, wird die STFT eingesetzt. Dadurch erhält man eine 16mal bessere Auflösung als bei einer normalen FFT.

Zweiseiten-FFT (Vollspektrum)

Die Vollspektrum-FFT (auch bekannt als „zweiseitige Fourier Transformation“) transformiert komplexe Eingangssignale vom Zeitbereich in den komplexen Frequenzbereich. Das Eingangssignal sollte in Form von komplexen synchronen Daten (real & imaginär) vorliegen. Bei Wellenschwingungsmessungen werden Real- und Imaginärteile normalerweise von zwei Näherungssonden erfasst, die in X- und Y-Achse ausgerichtet sind. Gegenüber herkömmlichen Spektrumberechnungen liefert die Zweiseiten-FFT auch Informationen über die Bewegungsrichtung (Spin) einzelner Frequenzkomponenten auf rotierenden Wellen.

Vollspektrum wird für Signalmodulation, Signaldemodulation und Rotor-Wirbelanalyse verwendet.

Berechnungsmöglichkeiten der Vollspektrum-Transformation:

  • Einzelwert oder Blockbasiert

  • Fensterung

  • Überlappung und DC-Filterung

Schwingungssignaturen ermitteln (Cepstrum)

Die Berechnung der Cepstrum-Analyse kann verwendet werden, um Eigenschaften in der Sprachanalyse, sowie Schwingungssignaturen von Getriebe- und Lagerfrequenzen zu bestimmen. Dewesoft bietet Spiegelspektrum-, Tief- und Hochfrequenz-Ausgabe.

Dewesoft Cepstrum Math bietet Einstellungen für:

  • Wählbare Blockgröße

  • Fensterung

  • Filterung

  • Überlappung und Mittelwertbildung

Das Video auf der rechten Seite zeigt, wie Cepstrum-Mathematik für ein Mikrofoneingangssignal verwendet wird, um den Namen des Sprechers zu bestimmen.

Auto-Korrelation und Kreuz-Korrelation

Die typischerweise verwendeten Ergebnisse der FFT-Analyse sind die Leistungsspektren (Autospektren / Auto-Korrelations-Spektren), die von einzelnen Eingangskanälen berechnet werden.

Wenn für die Analyse von Korrelations- und Phasenbeziehungen Charakteristiken von Kanälen zueinander benötigt werden, finden die Kreuzleistungsspektren Anwendung. Das Kreuzkorrelations-Spektrum kann immer zwischen zwei Kanälen gebildet werden.

PSD Leistungsdichte-Spektrum

Die spektrale Leistungsdichte (PSD) ist das Maß für den Leistungsgehalt des Signals im Verhältnis zur Frequenz.

Ein PSD wird typischerweise verwendet, um breitbandige Zufallssignale zu charakterisieren. Die Amplitude der PSD wird durch die Frequenzauflösung normiert.

Schwingungsüberwachung und Überwachung des Maschinenzustands

Dewesoft bietet auch großartige Tools für die langfristige Überwachung von Schwingungen und Maschinenzuständen. Welche Fehler können erkannt werden?

  • Lagerfehler

  • Überhitzung

  • Wellenunwucht

  • Lose Montage

  • Zahnradfehler

  • Fehlausrichtung

  • Exzentrizität des Stators

  • Andere katastrophale Maschinenfehler

Das Softwarepaket Historian bietet eine Zeitreihendatenbank zur langfristigen Datenspeicherung. Die Datenbank kann sich entweder lokal, auf dem Remote-Server oder in der Cloud befinden. Die Lösung basiert auf der Zeitreihendatenbank InfluxDB. Historian bietet mehrere Funktionen für Ihre historischen Daten:

  • Rohdaten und reduzierte Daten: Während die schnellen Rohdaten immer auf dem Messgerät für eine tiefergehende Analyse gespeichert werden, übernimmt Historian die Rolle der langfristigen reduzierten Datenspeicherung in der Cloud-Datenbank.

  • Datensicherheit und erneute Übertragung: Bei Verlust der Verbindung zwischen Messhardware und Datenbank werden die Daten sicher lokal auf der Messeinheit gespeichert und bei wieder verfügbarer Verbindung wird die Datenbankübertragung fortgesetzt.

  • Trending und Analyse: Historische Daten können jederzeit aus der Historian-Datenbank abgerufen und heruntergeladen und für Trendanalysen sowie für eingehende Analysen und Ursachenermittlung verwendet werden.

Akustik-Spektrumanalysator

Der Dewesoft FFT-Analysator kann für Klang- und Geräuschanwendungen auch zur Akustik-Spektrumanalyse verwendet werden. Die Unterstützung von IEPE-Mikrofonen macht die Schallmessung zum Kinderspiel.

Sie können die FFT-Analysefunktionen auch frei mit anderen Akustikmodulen kombinieren, wie zum Beispiel:

  • Schallpegelmesser der Klasse 1

  • Schallintensitätsmessung

  • Schallleistungsmessung

  • Klangqualitätsmessung (Psychoakustik)

Zukunftssichere Investition

Dewesoft FFT-Analysatoren sind eine großartige Investition in die Zukunft. Unsere Lösungen werden ständig verbessert und um neue Funktionen erweitert. Alle Updates unserer FFT-Analysesoftware-Suite sind kostenlos. Wir bieten lebenslange kostenlose Software-Updates und kostenlosen technischen Software-Support.

Unsere branchenführende 7-Jahres-Garantie auf Dewesoft-Datenerfassungssysteme bedeutet für Sie sorgenfreie Messungen. Wir setzen uns dafür ein, dass Ihre Investition in unsere Messtechnik eine gute war – auch wenn das Unerwartete eintreten sollte.

Zusammen mit erstklassiger Datenerfassungstechnologie bietet Dewesoft eine der besten FFT-Analyselösungen auf dem Markt.

FAQHäufig gestellte Fragen

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