這個單元要來探討的主題是：一部「頻譜分析儀」(FFT spectrum Analyzer)應該具備甚麼樣的基本功能(basic functions)？
首先，參閱圖1左上角圖示，回顧一下先前單元：#371，【甚麼是頻譜分析儀(FFT spectrum Analyzer)？】，其中的圖2：應用SVM頻譜分析儀於UV車架EMA之量測配置示意圖。以SVM頻譜分析儀為例，主要的組成，包括：
(1) DAQ裝置=NI-9234：可以連接衝擊槌(hammer)和三軸向加速度規(triaxial accelerometer)，擷取感測器(sensor)的類比信號(analog signal)，再進行濾波(filtering)、採樣(sampling)、類比數位轉換(A/D conversion)，可以分別取得𝒇𝒋 (𝒕)和𝒂𝒊(𝒕)的數位化信號。
(2) SVM軟體：由我們實驗室發展，可安裝在PC電腦上，能獨立運作的控制軟體，能夠透過USB介面，與DAQ裝置=NI-9234連接，並啟動其A/D轉換作業，而且，可由取得的𝒇𝒋 (𝒕)和𝒂𝒊(𝒕)數位化信號，進行FFT、PSD、FRF、COH的信號分析。
這個單元，將大方向的介紹，例如有了(1) NI-9234=DAQ裝置以及(2) SVM軟體，所組合的一部「頻譜分析儀」(FFT spectrum Analyzer)，這樣的FFT analyzer，應該具備甚麼樣的基本功能(basic functions)？
在此，再回顧先前單元：#104，【甚麼是類比數位轉換器(A/D Converter)？】，節錄其中的圖3、典型之「類比數位(A/D)轉換器」的產品規格，也就是(1) NI-9234=DAQ裝置，請讀者參閱這一篇的專欄內容。
本單元將著重在(2) SVM軟體的介紹，也是一般的FFT
analyzer，應該都會有的、大同小異的功能說明。
SVM軟體有主要的三個人機介面(graphic user interface, GUI)的控制視窗，分別說明如下：
1. Channel Setup 量測通道設定：
2. FFT Setup 頻譜分析參數設定：
3. Display Setup 顯示繪圖控制分析設定：
針對SVM軟體第一個GUI人機介面是：Channel
Setup
量測通道設定，也是一般的FFT
analyzer，應該都會有的，常見設定，參閱圖1右上方，例如：
(1) 電壓型式：有AC與DC訊號選項，通常的振動噪音量測，都是AC訊號。
(2) 電壓範圍：NI-9234=DAQ裝置，只有+/- 5V的設定。有的DAQ裝置，可以有多種電壓範圍的選擇。
(3) Offset偏位電壓調整：一般振動噪音量測信號，都是所謂的AC信號，也就是平均值等於0的隨機變化信號。如果，有DC Offset的偏位電壓，可以透過此選項，做調整。
(4)
窗函數(window)、或加權函數(weighting function)：主要在處理解決「洩漏」(leakage)問題，SVM軟體提供了6種window，包括；Boxcar，Hanning，Kaiser Bessel，Flat top，Exp_1%，Exp_10%。
(5)
Sensitivity 靈敏度：在設定感測器的靈敏度，例如：力感測器= 23.4 mv/N；加速度規 = 10 mV/g，或是100 mV/m/s^2；麥克風=50 mV/Pa；位移計= 10 mV/m；速度計= 10 mV/m/s；或是單獨的電壓輸入=1000 mV/V。
(6)
0 dB reference 參考值：每一個物理量，計算dB方式，都有固定的參考值，讀者可參閱先前單元：#55，【甚麼是dB？】。
(7)
Label標籤名稱：附屬功能，可以設定該通道的量測點編號、或是其他名稱。常用的設定，是量測點的編號。
(8)
DOF自由度定義：可以設定XYZ，分別有+/-，共有6個選項。
(9)
AUTO自動編號：附屬功能，可以自動編號，設定下一個量測點的編號。
SVM軟體的第二個GUI人機介面是：FFT Setup 頻譜分析參數設定，主要功能設定說明如下：
(1)
Fmax = fc = 最高頻率設定：內定選項，有800, 1000, 2000, 4000, 5000, 10000, 20000 Hz。
(2)
LOR = Nc = 頻率解析條數(Line
of Resolution, LOR)：內定選項，有200, 400, 800, 1600, 3200, 6400, 12800 條(Lines)。
(3)
FFT參數：當設定了Fmax = fc以及LOR = Nc，其他有5個FFT參數，會自動計算，提供使用者參考，包括：df
= 頻率解析度 (Hz)，dt = 取樣時間間距
(sec)，frame = 進行FFT的時間長度
(sec)，fs = 取樣頻率(sampling frequency)，以及 Nt = 時間域取樣點數(number of samples)。
(4)
Unit：可以選擇EU on或off，EU = Engineering Unit工程單位，由Sensitivity 靈敏度決定。當EU off，時間波形的繪圖顯示會是原始的電壓(Volt)單位。
(5)
Average平均次數：內定選項，有Average =1, 3, 5, 10, 20, 40, 100, 1000。也可以由使用者設定任意的整數。一般進行EMA，會設定Average=3。
(6)
Average Overlap平均重疊率：以%為單位，若Overlap=50%，意指50%的frame時間，是重疊的，可以加速量測，減少量測的總時間：Ttotal = frame + frame * (1 - %) * (Average-1)。
(7)
Trigger setup觸發設定：有2種，(1) Free run = 自由設定，由軟體任意選擇
t=0的時間，無須其他的設定。(2)
Trigger = 有觸發設定，則需要設定以下的觸發型態。一般進行EMA，會設定Trigger
= 有觸發設定，以Ch1為觸發通道，因為，通常會以Ch1是衝擊力的通道。
(8)
Trigger channel觸發通道：內定選項，有Ch1, Ch2, Ch3, Ch4。
(9)
Trigger level觸發量值：內定選項，從-100 mV到+100 mV，可參閱圖示。
(10)
Trigger slope觸發斜率：內定選項，有Rising或Falling 兩種。Rising = 正斜率，Falling
= 負斜率。
(11)
Delay setup延遲設定：可以選擇
-100%到100%之間的任意%。例如：-1% = -0.01*frame。
SVM軟體的第三個GUI人機介面是：Display Setup 顯示繪圖控制分析設定，參閱圖2，主要功能設定說明如下：
(1) Start啟動量測：在控制NI-9234=DAQ裝置，可以依照前述兩個GUI的設定，進行數據的量測與採集。
(2) Recorder記錄器功能：可以選擇On或Off。On，就是會記錄所有平均數的原始數據。Off，則只保留最後一筆的量測數據。
(3) Display圖示介面：分為上、下兩個畫面，其設定選項，完全相同，可以依照需要，同時顯示兩種不同函數的選擇設定。
(4) Function函數選項：可參閱圖2，右上方的先前單元：#338，EMA量測數據之信號處理流程圖，可以呈現的函數圖示，包括：Time_data_xj(t) = 時間波形；FT_xj(f) = 傅立葉頻譜；AutoPSD_Gjj(f) = 自身功率頻譜；X_PSD_Gij(f) = 交叉工率頻譜；FRF_Hij(f) = 頻率響應函數；Coh_(rij)^2 = 關聯性寒數；1/3 Octave Band = 三分之一八音頻帶頻譜。重要圖示，可參閱圖2。
(5) 量值顯示：因應複數(complex number)或純實數(pure real number)，設定選項，有Mag = 振幅；Phase = 相位角；Real = 實數部；Imag = 虛數部；Nyquist = 實數部 vs. 虛數部。
(6) 單位顯示：依照函數屬性，會有不同的內定選項，有U、Urms、U^2、Urum^2、Urms^2/Hz、dB(U)、dB(Urms)、dB(U^2)、dB(Urms^2)、dB(U^2/Hz)、dB(Urms^2/Hz)。
(7) 4個通道之On/Off選項：可任意選擇需要繪圖On/Off的通道。
(8) 繪圖x座標、y座標：可以選擇LIN 或LOG。LIN = Linear線性比例尺。LOG = Logarithmic對數比例尺。
綜合一下，這個單元的討論：一部「頻譜分析儀」(FFT spectrum Analyzer)應該具備甚麼樣的基本功能(basic functions)？一部FFT
Analyzer必須包含硬體(hardware)與軟體(software)功能，總結如下：
1. DAQ裝置的硬體功能：介紹了典型的NI-9234=DAQ裝置。
2. FFT Analyzer的軟體功能：介紹了振動噪音實驗室所獨立發展的SVM軟體。
本單元著重在SVM軟體的介紹，可以概分為主要的三個人機介面(graphic user interface, GUI)的控制視窗，分別說明如下：
1. Channel Setup 量測通道設定：
2. FFT Setup 頻譜分析參數設定：
3. Display Setup 顯示繪圖控制分析設定：
當有了以上的硬體與軟體的基本功能，就具備了一般的FFT analyzer，應該都會有類似、大同小異的功能。
以上個人看法，請多指教！
王栢村
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| 圖1、一部頻譜分析儀應該具備甚麼樣的基本功能？(1)量測通道設定，(2)頻譜分析設定 |
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| 圖2、一部頻譜分析儀應該具備甚麼樣的基本功能？(3)顯示分析設定 |
