动态信号分析仪

动态信号分析仪（DSA）与数据采集系统

手持与模块化动态信号分析仪，覆盖振动、声学、应变、温度同步采集与分析。

动态信号分析仪

动态信号分析仪（DSA）把结构、旋转设备或运输途中快速变化的物理量——加速度、速度、位移、声压、应变、力与温度——高保真采集，再用 FFT、阶次、倍频程、冲击响应谱（SRS）、频率响应函数（FRF）等算法转成可用于判断与验证的频域结果；与普通记录仪不同，它“边采边算”，采样率、动态范围与通道相位匹配直接决定结论是否可信。按形态分四类：手持分析仪（CoCo）用于巡检；紧凑前端（Spider-20、Spider-30R）单机 4～6 通道；模块化系统（Spider-80Xi）单机箱最多 64 通道、级联达 1024 通道采样；专用设备有 Luma-600 激光测振仪、Ruby 无线传感器与 GRS 野外记录仪。选型看四项：通道数与跨模块同步精度、动态范围与噪声底、采样率与带宽、传感器接口及转速与信号源通道。Crystal Instruments 的技术位置在于：平台采用双 24 位 ADC 专利技术，Spider-80Hi 单通道动态范围达 175 dBFS；依托 IEEE 1588 PTPv2 与 GPS 授时，跨机箱可实现 100 ns 级同步、20 kHz 内小于 1° 相位匹配。

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参数对比

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型号输入通道采样率A/D 分辨率动态范围输入范围重量
CoCo 手持式
CoCo-70X 4（9 针 LEMO）102.4 kHz（全输入同时）双 24 位150 dBFS±20 V1.65 kg（含电池）
CoCo-80X / 90X 2 / 4 / 8（出厂配置）0.48 Hz–102.4 kHz，54 档每通道 2 × 24 位150 dBFS (100 Hz–20 kHz)±20 Vpk—
Spider 模块化
Spider-20 40.48 Hz–256 kHz，共 58 档（Spider-20HE：512 kHz）—120 dBFS（20 V 档）；110 dBFS（2 V 档）；100 dBFS（0.2 V 档）±20 V、±2 V、±0.2 V0.56 kg (HE)；0.52 kg (i)
Spider-30R 6 通道，24 位 sigma-delta ADC——最高 140 dB±10 V，输入阻抗 500 kΩ0.65 lb
Spider-80SG 每前端 8 通道，系统可扩展至 512 通道0.48 Hz–256 kHz，共 58 档——±5 mV、±10 mV、±50 mV、±100 mV、±10 V—
Spider-80Ti 每前端 16 通道，可扩展至 1024 通道0.3125、0.625、1.25、2.5 … 512 S/s 可选24 位 Sigma-Delta———
Spider-80Xi / 80Hi 8 (Spider-80Hi / 80Ci)—每通道双 24 位 ADC175 dBFS±20 Vpk小于 10.5 kg（64 通道）
Spider-HUB —————1.28 kg
Spider-NAS —————1.30 kg

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选型要点

  1. 1

    通道数先按测点数定：手持 4 通道适合单点巡检，模态与 ODS 测试建议按测点数预留 20%~50% 余量，避免反复挪动传感器引入误差。

  2. 2

    看动态范围与噪声底：双 24 位 ADC 前端（如 Spider-80Hi 达 175 dBFS）能在一段记录里同时分辨微弱背景振动与大幅值冲击。

  3. 3

    确认同步方式：多模块级联必须支持 IEEE 1588 PTPv2 或 GPS 授时，否则跨机箱相位不一致，FRF 与互谱将不可用。

  4. 4

    匹配传感器接口：IEPE/ICP 加速度计、电荷型、应变全桥/半桥/1/4 桥、PT100 RTD 或 K 型热电偶，接口不对会额外增加调理器。

  5. 5

    按分析需求选软件：是否需要阶次分析、SRS、模态或倍频程/声级计，决定 EDM 软件选项与实时算力配置。

典型应用

  • 电子整机与零部件的振动、冲击、跌落响应测试与失效复现
  • 汽车零部件、电池包与动力总成的疲劳与耐久振动分析
  • 航空航天结构地面振动试验（GVT）与飞行/地面噪声振动测量
  • 风机、电机、泵、齿轮箱等旋转机械的状态监测与故障诊断
  • 建筑、桥梁与轨道交通沿线结构振动，以及手传/全身人体振动评价
  • 声学、声功率与倍频程噪声测试

关联标准

ISO 20816IEC 60068-2-27行业专用标准IEC 电工电子环境试验ISO 国际标准化组织IEEE 1588 PTPv2（分布式时间同步）IEEE 1451.4（TEDS 传感器识别）NIST（K 型热电偶分度）

软件与服务

常见问题

动态信号分析仪和普通数据采集卡有什么区别？

普通 DAQ 卡主要负责把模拟信号量化后存成时间序列，分析要靠事后软件补做；动态信号分析仪把前端采集与实时 DSP 分析集成在一台设备里，边采边算 FFT、倍频程、阶次、SRS 等结果。差别有三点：一是通道相位匹配，如 Spider-80Hi 在 20 kHz 内小于 1°，这是做 FRF 与互谱的前提；二是动态范围，Spider-80Hi 单通道达 175 dBFS；三是同步授时、转速输入与 TEDS 识别等专用接口。只要结论依赖频域、相位或阶次，就应选动态信号分析仪而非通用采集卡。

做模态分析需要多少通道？手持分析仪够用吗？

通道数取决于一次要同时测的响应点数。模态测试需同时采集参考点与全部响应点，才能得到同一批次的一致 FRF 与相干函数，通道越多、单次覆盖测点越多越好。锤击法单点激励、多点响应（SIMO）最经济，通常从 8～16 通道起步；识别密集模态或做 MIMO 激励时，会用到 32、64 通道。CoCo-80X 最多 8 通道，适合小型结构；较大结构建议用 Spider-80Xi 机箱，单箱 64 通道并可级联扩展。手持分析仪在低频、轻量结构上精度够用，但通道数与激励控制能力有限，不适合大型件模态。

手持式振动分析仪和在线监测系统该怎么选？

两者解决不同场景。手持式（如 CoCo-70X，IP-67 防水，可 1 米水深浸泡 30 分钟）适合点巡检：一台设备按路线依次测多个测点，投入低、机动性强，适合故障排查与周期性巡检。在线固定安装系统（如 Spider 前端 + Ruby 无线传感器）适合关键机组：传感器长期固定在测点上，按计划或触发采集，数据自动回传 RCM 远程监测软件，再由 VDS 诊断系统用 AI 与专家规则做趋势与报警。经验做法是关键、不可停机的设备上在线系统，一般设备用手持巡检；两者数据可进同一数据库统一管理。

高通道数采集系统最多能扩展多少通道，相位一致性怎么保证？

以 Spider-80Xi 平台为例，单机箱 64 通道，多个机箱级联可扩展到 1024 通道同步采样；Spider-80X、Spider-80SG 类前端级联也支持到 512 通道。相位一致性的关键是同步方式：系统采用 IEEE 1588 PTPv2 时间协议，配合 Spider-HUB 工业交换机（时间戳精度 50 ns）或内置 GPS 授时（100 ns），使物理上分离的前端在同一时间基线上采样，20 kHz 内相位匹配优于 1°。选型时要确认前端是否支持 PTPv2/GPS。

应变和温度能不能在同一套系统里采集？

可以。Spider-80Xi 机箱支持混合插卡：Spider-80SGi 前端每台 8 通道，可配 1/4、半桥、全桥应变，并同时测量力、扭矩、压力、加速度、位移等；Spider-80Ti 前端每台 16 通道，支持 PT100 RTD（-200～850 ℃）或 K 型热电偶（-270～1250 ℃）。同机箱内插入不同类型的卡，各类信号同步采样，适合温度-振动耦合或带温漂补偿的应变试验。注意每台 80Ti 前端只能整台配置为 RTD 或热电偶中的一种，需要两种传感器时用两台前端组合。

激光测振仪和加速度计相比，什么时候用激光？

加速度计是接触式测量，需要粘接或螺接在被测面上，会附加质量，在高温、高速旋转或细小轻薄件上难以安装；激光测振仪（如 Luma-600）用激光多普勒原理做非接触单点测量，覆盖 DC～50 kHz，与 Spider 前端同步后 50 kHz 内相位匹配优于 1°，不引入附加质量，适合薄板、微型结构、高温件、旋转件或不便粘贴的场合。工程取舍：需要多点快速建模或成本敏感时用加速度计；测点不可接触、对附加质量敏感或需与仿真直接对标时用激光测振仪。Luma-600 配 7 英寸触屏控制盒、IP54 防护。

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