頻譜測量

在頻域內測量信號的頻率分量，以獲得信號的多種參數(shù)和信號所通過的網絡的參數(shù)。頻譜測量雖屬電子測量范圍，但它除了對電信號進行分析研究以外，還可以借助各種傳感器或轉換器對各種非電量信號(水聲、振動、生物、醫(yī)學、各種隨機過程和瞬態(tài)過程如爆炸、導彈發(fā)射、水聲混響、艦船和魚雷噪聲等)進行分析研究，從而改進其設計。

頻譜指組成信號的全部頻率分量的總集。在一般的頻譜測量中,往往把幅度譜稱為頻譜。從圖形來看,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窮小，譜線連成一片。非周期信號和各種無規(guī)則噪聲的頻譜都是連續(xù)頻譜，即在所觀測的頻率范圍內的全部頻率上都有信號譜線存在。實際的信號頻譜往往都是混合頻譜，被測量的連續(xù)信號或周期信號，除了它的基頻、各次諧波和寄生信號所呈現(xiàn)的離散頻譜外，往往不可避免地伴有隨機熱噪聲所呈現(xiàn)的連續(xù)頻譜作為基底。頻譜測量的基礎是傅里葉變換。它可以將一個隨時間變化的信號變換成與該信號相關連的頻率的函數(shù)。因此任意一個時變信號可以分解成不同頻率、不同相位、不同幅值的正弦波。

頻譜測量有掃頻式和實時式兩種方法。①掃頻式：利用掃頻超外差接收的原理，通過多次變頻過程完成重復信號的頻譜測量。這種方法的特點是本振在寬頻段內掃頻而接收機是窄帶的，所以在任一瞬間信號中只有一個頻率分量被測量(接收機濾波器有一定帶寬,電路需要有一定的響應時間,所以每條譜線實際上占有一定頻帶)，其余頻率分量被抑止。隨著本振的掃頻，按順序測量信號中的其余頻率分量。這種方法只適用于連續(xù)信號和周期信號的頻譜測量，測不出信號的相位。②實時式：能在被測信號發(fā)生的實際時間內取得所需要的全部頻譜信息，并顯示測量結果。這種方法的特點是利用現(xiàn)代數(shù)字電路技術和計算機技術，對信號進行快速取樣和模數(shù)變換，然后與產生正弦、余弦信號的正交本振在數(shù)字濾波器中作相關處理，經積分運算后存儲并顯示測量結果。這種方法特別適用于非重復性信號和持續(xù)時間很短的平穩(wěn)隨機過程及瞬態(tài)過程的頻譜測量，也可用于周期信號的頻譜測量，并能測量信號的相位。但由于數(shù)字電路技術中取樣時間和數(shù)模變換速度的限制，現(xiàn)階段這種方法只能測量40兆赫以下的信號的頻譜。

頻率(frequency)是單位時間內完成周期性變化的次數(shù)，是描述周期運動頻繁程度的量，常用符號f或ν表示，單位為秒分之一，符號為s-1。為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻，人們把頻率的單位命名為赫茲，簡稱“赫”，符號為Hz。每個物體都有由它本身性質決定的與振幅無關的頻率，叫做固有頻率。頻率概念不僅在力學、光學中應用，在量子力學、電磁學與無線電技術中也常使用。

物質在單位時間內完成周期性變化的次數(shù)叫做頻率，常用f表示。為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻，人們把頻率的單位命名為赫茲，簡稱“赫”，符號為HZ。頻率，是時間內完成周期性變化的次數(shù)，是描述周期運動頻繁程度的量，常用符號f或ν表示，單位為秒分之一，符號為s-1。