Qu’est-ce qu’un analyseur de spectre FFT ?
Un analyseur de spectre FFT (Fast Fourier Transform en anglais ou Transformée de Fourier Rapide) est un instrument permettant d’analyser la transformée de Fourier rapide.
L’analyseur de spectre FFT est principalement utilisé pour observer les composantes de fréquence des signaux basse fréquence, alors que les analyseurs de spectre et les enregistreurs à mémoire sont des instruments similaires. Les analyseurs de spectre et les enregistreurs à mémoire sont des instruments similaires. Les analyseurs FFT sont principalement utilisés pour observer les composantes de fréquence des signaux à basse fréquence.
Utilisations de l’analyseur de spectre FFT
L’analyseur de spectre FFT est principalement utilisé pour l’analyse des vibrations des machines, des équipements et des bâtiments. Les accéléromètres sont fixés à l’objet à mesurer, convertis en signal électrique, introduits dans l’analyseur de spectre FFT, et les composantes de fréquence sont analysées par un traitement arithmétique.
Les fréquences de vibration et de résonance émises par les machines et les bâtiments peuvent être vérifiées, et la structure peut être renforcée ou les vibrations supprimées pour éviter les défaillances dues à la fatigue. Une autre application est la détection de la rotation irrégulière des moteurs. L’analyse FFT de la vibration d’un moteur en rotation peut révéler la source de la vibration, par exemple, si l’arbre rotatif du moteur (rotor) vibre ou si les engrenages et les roulements vibrent.
La FFT est également utilisée dans l’analyse de la parole. Elle peut être utilisée pour identifier les zones sonores produites par des personnes ou des instruments, ou pour analyser la fréquence d’un bruit afin de déterminer l’endroit et l’équipement d’où il est émis. Dans ce cas, un microphone est utilisé pour faire passer le son à travers un amplificateur, qui convertit et amplifie le signal et effectue l’analyse FFT.
La FFT est aussi utilisée de nos jours dans le domaine du développement des équipements de bureau et des appareils ménagers. Par exemple, elle est utilisée pour évaluer le niveau de silence des produits et pour étudier les sources de bruit et leurs contre-mesures. Il est également utilisé pour identifier les sources de bruit pour les signaux de basse fréquence, de sorte qu’il est également utilisé et appliqué aux mesures de lutte contre le bruit pour les produits qui traitent des signaux de fréquence.
Principe de l’analyseur de spectre FFT
La transformée de Fourier rapide (FFT) est basée sur la théorie des séries de Fourier proposée par le mathématicien français Fourier. La théorie des séries de Fourier stipule que toute forme d’onde complexe présentant une périodicité peut être représentée par une série d’ondes sinusoïdales (sin) et cosinusoïdales (cos) simples, et la transformée de Fourier est une extension de cette idée de série.
En général, on ne sait pas dans quelle mesure le signal mesuré est périodique. Par conséquent, la transformée de Fourier découpe une quantité de temps appropriée de la forme d’onde observée et suppose que la forme d’onde découpée est un signal se répétant à l’infini. Dans les premiers temps de la transformée de Fourier, le calcul de la transformée de Fourier nécessitait un nombre énorme de multiplications.
Cependant, J.W. Turkey et J.W. Cooley ont proposé une méthode pour réduire le nombre de calculs en prenant le nombre de données à la nième puissance de deux. Par exemple, si le nombre de données est de 1024, le nombre de calculs est réduit de 1024 x 1024 = 1 048 576 fois à 10 240 fois. Cette méthode s’appelle la transformée de Fourier rapide et son acronyme est FFT.
Une forme d’onde typique peut être représentée par trois paramètres : l’amplitude, la fréquence (ou période) et la phase (différence de temps). En appliquant la FFT à ce principe et en utilisant un analyseur de spectre FFT, un signal de forme d’onde d’entrée avec le temps sur l’axe horizontal est transformé en un graphique où l’axe horizontal représente la fréquence et l’axe vertical représente l’amplitude de la forme d’onde à chaque fréquence.
Autres informations sur l’analyseur de spectre FFT
1. Différences entre l’analyseur de spectre FFT et l’analyseur de spectre
La première différence entre un analyseur de spectre FFT et un analyseur de spectre est la gamme de fréquences qu’ils peuvent traiter : un analyseur de spectre FFT traite les signaux à basse fréquence allant du courant continu à 100 kHz. Les analyseurs de spectre, quant à eux, traitent une gamme de fréquences très large, de 10 kHz à 10 GHz.
Certains modèles récents peuvent traiter des signaux continus jusqu’à 50 GHz. Une autre différence d’utilisation est que l’analyseur de spectre FFT est utilisé lorsqu’on ne sait pas quelles sont les composantes de fréquence présentes, alors qu’un analyseur de spectre est un appareil utilisé pour analyser les composantes de fréquence de signaux haute fréquence connus (téléphones mobiles et émetteurs WiFi).
De plus, si l’on considère la différence entre les deux en termes de structure de l’équipement, les analyseurs de spectre sont conventionnellement constitués de circuits analogiques, alors que l’analyseur de spectre FFT utilise un convertisseur AD pour numériser les formes d’onde obtenues et effectue ensuite un processus de transformée de Fourier rapide pour calculer la distribution de l’intensité de la fréquence.