动态信号分析仪是一种通用的信号分析仪器,可完成中低频动态信号、声学信号、旋转机械振动信号等多种信号的时、频域实时分析,广泛应用于电子设计、振动分析、声学测试、噪声分析等多种领域中。本文主要研究动态信号分析仪多种分析模式下不同动态信号的处理算法及算法的数字逻辑实现。本文对各种动态信号的特性及其处理需求进行了研究,重点分析了一般动态信号、声学信号、旋转机械振动信号各自特征、主要问题及处理需求。结合实时、多模式的整体要求,完成了基于FPGA的动态信号处理系统方案设计和具体实现。本文的具体研究内容如下:（1）在对FFT计算存在的栅栏效应、频谱泄露、频率分辨率与计算量矛盾等问题进行分析之后,本文总结出了选带细化分析和数据加窗等需求。结合频谱分析模式下灵活多变的应用场景,基于Zoom FFT算法,本文设计了一种分析带宽、中心频率、频率分辨率、窗函数类型等多种参数可调的频谱分析算法方案,并结合FPGA数字逻辑资源完成了算法的具体实现;（2）声学信号是一种频率范围较宽的信号,本文主要研究可听声范围20Hz-20k Hz频段内信号的倍频程分析,同时对相关国家标准进行了研究。声学信号的倍频程分析是一种将可听声范围按照恒定百分比带宽法划分并进行频谱分析的技术。不同于FFT分析带宽内频率分辨率恒定的特点,倍频程分析需要频率分辨率随分析带宽的降低而增大。针对传统倍频程分析技术的不足,本文设计了一种基于多级频率分辨率算法的倍频程分析模块,在提高实时性的同时降低了FPGA资源消耗;（3）由于与转轴的旋转运动密切相关,旋转机械振动信号中包含了丰富的设备运行状态信息和故障信息。然而转轴加速或减速过程中,振动信号存在非均匀、非平稳的特性,使得频谱出现混淆现象。针对这种现象,本文介绍了阶次分析的概念,阶次分析以转速为基频,分析振动信号中随转速变化的谐振分量。在对比阶次分析的几种实现方法并分析其计算量、计算精度等不足之后,本文介绍了基于时域拉伸的阶次分析算法,并完成了算法的方案设计和FPGA数字逻辑实现,最终解决旋转机械振动信号的频谱混淆问题。基于动态信号分析仪测试平台,完成了实时、多模式动态信号处理系统数字逻辑的测试,并对上述算法进行了功能性测试和指标分析。