頻譜測(cè)量

在頻域內(nèi)測(cè)量信號(hào)的頻率分量，以獲得信號(hào)的多種參數(shù)和信號(hào)所通過(guò)的網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。頻譜測(cè)量雖屬電子測(cè)量范圍，但它除了對(duì)電信號(hào)進(jìn)行分析研究以外，還可以借助各種傳感器或轉(zhuǎn)換器對(duì)各種非電量信號(hào)(水聲、振動(dòng)、生物、醫(yī)學(xué)、各種隨機(jī)過(guò)程和瞬態(tài)過(guò)程如爆炸、導(dǎo)彈發(fā)射、水聲混響、艦船和魚雷噪聲等)進(jìn)行分析研究，從而改進(jìn)其設(shè)計(jì)。

頻譜指組成信號(hào)的全部頻率分量的總集。在一般的頻譜測(cè)量中,往往把幅度譜稱為頻譜。從圖形來(lái)看,頻譜可分為兩種基本類型。①離散頻譜：又稱線狀頻譜，圖形呈線狀，各條譜線(代表某頻率分量幅度的線)之間有一定間隔。周期信號(hào)的頻譜都是離散頻譜，各條譜線之間的間隔相等，等于周期信號(hào)的基頻或整數(shù)倍。②連續(xù)頻譜：各條譜線之間的間隔為無(wú)窮小，譜線連成一片。非周期信號(hào)和各種無(wú)規(guī)則噪聲的頻譜都是連續(xù)頻譜，即在所觀測(cè)的頻率范圍內(nèi)的全部頻率上都有信號(hào)譜線存在。實(shí)際的信號(hào)頻譜往往都是混合頻譜，被測(cè)量的連續(xù)信號(hào)或周期信號(hào)，除了它的基頻、各次諧波和寄生信號(hào)所呈現(xiàn)的離散頻譜外，往往不可避免地伴有隨機(jī)熱噪聲所呈現(xiàn)的連續(xù)頻譜作為基底。頻譜測(cè)量的基礎(chǔ)是傅里葉變換。它可以將一個(gè)隨時(shí)間變化的信號(hào)變換成與該信號(hào)相關(guān)連的頻率的函數(shù)。因此任意一個(gè)時(shí)變信號(hào)可以分解成不同頻率、不同相位、不同幅值的正弦波。

頻譜測(cè)量有掃頻式和實(shí)時(shí)式兩種方法。①掃頻式：利用掃頻超外差接收的原理，通過(guò)多次變頻過(guò)程完成重復(fù)信號(hào)的頻譜測(cè)量。這種方法的特點(diǎn)是本振在寬頻段內(nèi)掃頻而接收機(jī)是窄帶的，所以在任一瞬間信號(hào)中只有一個(gè)頻率分量被測(cè)量(接收機(jī)濾波器有一定帶寬,電路需要有一定的響應(yīng)時(shí)間,所以每條譜線實(shí)際上占有一定頻帶)，其余頻率分量被抑止。隨著本振的掃頻，按順序測(cè)量信號(hào)中的其余頻率分量。這種方法只適用于連續(xù)信號(hào)和周期信號(hào)的頻譜測(cè)量，測(cè)不出信號(hào)的相位。②實(shí)時(shí)式：能在被測(cè)信號(hào)發(fā)生的實(shí)際時(shí)間內(nèi)取得所需要的全部頻譜信息，并顯示測(cè)量結(jié)果。這種方法的特點(diǎn)是利用現(xiàn)代數(shù)字電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速取樣和模數(shù)變換，然后與產(chǎn)生正弦、余弦信號(hào)的正交本振在數(shù)字濾波器中作相關(guān)處理，經(jīng)積分運(yùn)算后存儲(chǔ)并顯示測(cè)量結(jié)果。這種方法特別適用于非重復(fù)性信號(hào)和持續(xù)時(shí)間很短的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程及瞬態(tài)過(guò)程的頻譜測(cè)量，也可用于周期信號(hào)的頻譜測(cè)量，并能測(cè)量信號(hào)的相位。但由于數(shù)字電路技術(shù)中取樣時(shí)間和數(shù)模變換速度的限制，現(xiàn)階段這種方法只能測(cè)量40兆赫以下的信號(hào)的頻譜。

頻率(frequency)是單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，是描述周期運(yùn)動(dòng)頻繁程度的量，常用符號(hào)f或ν表示，單位為秒分之一，符號(hào)為s-1。為了紀(jì)念德國(guó)物理學(xué)家赫茲的貢獻(xiàn)，人們把頻率的單位命名為赫茲，簡(jiǎn)稱“赫”，符號(hào)為Hz。每個(gè)物體都有由它本身性質(zhì)決定的與振幅無(wú)關(guān)的頻率，叫做固有頻率。頻率概念不僅在力學(xué)、光學(xué)中應(yīng)用，在量子力學(xué)、電磁學(xué)與無(wú)線電技術(shù)中也常使用。

物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫做頻率，常用f表示。為了紀(jì)念德國(guó)物理學(xué)家赫茲的貢獻(xiàn)，人們把頻率的單位命名為赫茲，簡(jiǎn)稱“赫”，符號(hào)為HZ。頻率，是時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，是描述周期運(yùn)動(dòng)頻繁程度的量，常用符號(hào)f或ν表示，單位為秒分之一，符號(hào)為s-1。