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頻譜分析儀的時(shí)域應(yīng)用與分析 分析儀技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-30    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
頻譜儀一般是一種非時(shí)域工具,主要描述信號(hào)在頻域上的變化(用于信號(hào)失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)失真等信號(hào)參數(shù)的測(cè)量),在時(shí)域上使用得并不廣泛。不過(guò),RIGOL DSA1000系列頻譜儀提供的上位機(jī)應(yīng)用工具Ultra Spectrum可以支持這方面的應(yīng)用。

頻譜儀時(shí)域應(yīng)用與分析是建立在頻譜數(shù)據(jù)在時(shí)間域上存儲(chǔ)(頻譜數(shù)據(jù)+時(shí)間信息)形成的數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)之上的,通過(guò)對(duì)該數(shù)據(jù)集的分析可以得出相關(guān)測(cè)量結(jié)論。下面將結(jié)合這一工具來(lái)解決分析被測(cè)件異常信號(hào)(隱含信號(hào))的問(wèn)題。

頻譜儀時(shí)域應(yīng)用與分析:捕獲隱含信號(hào)

有應(yīng)用價(jià)值的信號(hào)(例如通訊領(lǐng)域使用的信號(hào))一般都是周期性信號(hào),信號(hào)發(fā)生的過(guò)程攜帶著時(shí)間信息。RIGOL DSA1000系列頻譜儀提供上位機(jī)應(yīng)用工具Ultra Spectrum,該工具就是以記錄頻譜數(shù)據(jù)以及該頻域數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間數(shù)據(jù)(以瀑布圖形式表現(xiàn))為分析對(duì)象而展開分析應(yīng)用。


圖1:可疑信號(hào)D1

通過(guò)圖1(或圖2)可以清楚地看到頻譜數(shù)據(jù)在不同時(shí)間的變化特點(diǎn)。除了圖像上看到的“視覺(jué)”變化外還可以通過(guò)配合縱軸上的數(shù)據(jù)得出“變化”趨勢(shì)的可計(jì)量值(擬合出的信號(hào)隨時(shí)間變化的曲線,曲線上讀值)。下面開始借助這一工具分析異常信號(hào)(隱含信號(hào))。


圖2:可疑信號(hào)D2和D3

圖1(或圖2)中的瀑布圖橫坐標(biāo)為頻率,縱坐標(biāo)為采集時(shí)間(這里未顯示),顏色域表示頻譜強(qiáng)度。中間的橫向紅線為標(biāo)記線(用來(lái)標(biāo)記查看特定時(shí)刻的某一條頻譜軌跡)。可以看到,該圖顯示的是當(dāng)前從儀器(DSA1020)獲取的一段時(shí)間內(nèi)頻譜數(shù)據(jù)的累加數(shù)據(jù),紅色區(qū)域(非橫向標(biāo)記線)為主信號(hào)區(qū)域(由于該信號(hào)帶寬很小,因此在瀑布圖中表現(xiàn)為縱向“紅線”),其左右為兩個(gè)有效信號(hào)。這三個(gè)信號(hào)形成的“田壟”較平坦說(shuō)明該部分信號(hào)穩(wěn)定。而在主信號(hào)左側(cè)隱約出現(xiàn)三個(gè)信號(hào)形成的“田壟”(矩形框標(biāo)記位置),這些信號(hào)就是可疑信號(hào)(從右向左依次命名為D1-Distrustful1、D2-Distrustful2、D3-Distrustful3)。圖3是通過(guò)示波器采集到的時(shí)域信號(hào)(與頻譜儀測(cè)量的為同一信號(hào)),顯示的是一個(gè)較穩(wěn)定正弦波。通過(guò)觀察圖3很難發(fā)現(xiàn)該信號(hào)出現(xiàn)的問(wèn)題。

將標(biāo)記線移到異常出現(xiàn)位置(選擇該異常數(shù)據(jù)),該譜線如圖1所示,可以發(fā)現(xiàn)在圖1中主信號(hào)的左側(cè)出現(xiàn)一信號(hào)D1。

觀察圖1可以發(fā)現(xiàn)該信號(hào)“時(shí)隱時(shí)現(xiàn)”有一定規(guī)律性(該規(guī)律性可通過(guò)記錄的時(shí)間推算出)。通過(guò)讀值發(fā)現(xiàn)D1信號(hào)出現(xiàn)規(guī)律為(設(shè)定存儲(chǔ)的第一個(gè)數(shù)據(jù)編號(hào)為0):

依照上表可以大致地推算出該信號(hào)的出現(xiàn)周期約為38.8s(25.5+13.3),該被測(cè)件存在一個(gè)周期性疊加信號(hào),信號(hào)周期約為38.8s(0.0257Hz)。

觀察圖2可以發(fā)現(xiàn),D2、D3信號(hào)很難在一般的二維頻譜顯示中發(fā)現(xiàn)其特征(圖2下二維坐標(biāo)系中,在該坐標(biāo)系中D2、D3可能被認(rèn)為是底噪部分),但在瀑布圖中因?yàn)檩^穩(wěn)定會(huì)出現(xiàn)“田壟”所以較明顯,進(jìn)而可以發(fā)現(xiàn)該信號(hào)一些“隱性”特征。

圖1和圖2簡(jiǎn)單介紹了通過(guò)對(duì)圖形的初步分析研究信號(hào)特征的方法(觀察到一個(gè)周期信號(hào)D1,以及兩個(gè)不易察覺(jué)的信號(hào)D2、D3)。下面就可以依據(jù)這里得到的參數(shù),例如D1的出現(xiàn)周期,D2、D3的頻率值作為線索來(lái)分析被測(cè)件的問(wèn)題。

D1、D2、D3在示波器這種時(shí)域工具上是不可能被發(fā)現(xiàn)的,更不要說(shuō)去分析了。通過(guò)前面的介紹可以發(fā)現(xiàn),由于引入了頻域數(shù)據(jù)基于時(shí)域存儲(chǔ)的概念可以使我們得到更多的數(shù)據(jù)信息。


圖3:該信號(hào)在在示波器下(RIGOLDS1204B屏幕抓圖)。

Ultra Spectrum通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)DSA1000系列頻譜儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理完成了頻譜儀的時(shí)域應(yīng)用與分析,無(wú)需對(duì)原有頻譜儀器做任何修改,僅通過(guò)獲取其產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)稍加變化就增強(qiáng)了原有頻譜儀的功能,本文僅簡(jiǎn)單介紹了發(fā)現(xiàn)捕獲可疑信號(hào)分析可以信號(hào)的例子,如果配合其它儀器數(shù)據(jù)使用還可以廣泛拓展該應(yīng)用(例如,根據(jù)時(shí)域信息進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)即可以時(shí)間信息為“橋梁”建立起頻域與溫度之間的關(guān)系)。RIGOL DSA1000系列是一款低端頻譜儀,它具有低廉的價(jià)格和豐富的本機(jī)功能,Ultra Spectrum作為其上位機(jī)對(duì)其進(jìn)行了更多功能性的擴(kuò)展,使這一套頻譜測(cè)量工具的功能更加強(qiáng)大易用。

表1:D1信號(hào)出現(xiàn)規(guī)律統(tǒng)計(jì)

需要說(shuō)明的是,DSA1000系列頻譜分析儀具有完備的開放式命令集系統(tǒng)以及豐富的儀器控制接口(LAN USB-TMC),Ultra Spectrum就是基于此開發(fā)的。用戶的各種應(yīng)用是Ultra Spectrum不可能窮舉的,但是以前文提到的DSA1000的本機(jī)性能為基礎(chǔ),用戶可以依據(jù)自身情況選擇一種編程工具(LabVIEW、MATLAB、C#、Java等),并根據(jù)自己的需求來(lái)開發(fā)自己的工具。



    水質(zhì)分析儀器的校準(zhǔn)在經(jīng)典儀表管理中一直使用"校驗(yàn)"這一名詞,現(xiàn)在在計(jì)量管理中,稱為"校準(zhǔn)"。


    校準(zhǔn)(Calibration)是確定計(jì)量器具示值誤差(必要時(shí)也包括確定其他計(jì)量性能)的全部工作。

 


    校準(zhǔn)與檢定的異同


    校準(zhǔn)和檢定是兩個(gè)不同的概念,但兩者之間有密切的聯(lián)系。


    校準(zhǔn)一般是用比被校計(jì)量順具精度高的計(jì)量器具(稱為標(biāo)準(zhǔn)器具)與被校計(jì)量器具進(jìn)行比較,以確定被校計(jì)量器具的示值誤差,有時(shí)也包括部分計(jì)量性能;


    但往往進(jìn)行校準(zhǔn)的計(jì)量器具只需確定示值誤差,如果校準(zhǔn)是檢定工作中示值誤差的檢定內(nèi)容,那樣準(zhǔn)可說(shuō)是檢定工作中的一部分;


    但校準(zhǔn)不能視為檢定,況且校準(zhǔn)對(duì)條件的要求亦不如檢定那么嚴(yán)格,校準(zhǔn)工作可在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,而檢定則須在檢定室內(nèi)進(jìn)行。


    有人把校準(zhǔn)理解為將計(jì)量器具調(diào)整到規(guī)定誤差范圍的過(guò)程,這是不夠確切的。雖然校準(zhǔn)過(guò)程中可以調(diào)整,但調(diào)整又不等于校準(zhǔn)。


    校準(zhǔn)應(yīng)滿足的基本要求如下:


    (1) 環(huán)境條件校準(zhǔn)如在檢定(校準(zhǔn))室進(jìn)行,則環(huán)境條件應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)室要求的溫度、濕度等規(guī)定。校準(zhǔn)如在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,則環(huán)境條件以能滿足儀表現(xiàn)場(chǎng)使用的條件為準(zhǔn)。


    (2) 儀器 作為校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)儀器其誤差限應(yīng)是被校表誤差限的1/3~1/10。


    (3) 人員校準(zhǔn)雖不同于檢定,但進(jìn)行校準(zhǔn)的人員也應(yīng)經(jīng)有效的考核,并取得相應(yīng)的合格證書,只有持證人員方呆出具校準(zhǔn)證書和校準(zhǔn)報(bào)告,也只有這種證書和報(bào)告才認(rèn)為是有效的。





熱導(dǎo)式氣體分析儀熱量傳遞的三種方式:熱對(duì)流、熱輻射、熱傳導(dǎo)。

熱傳導(dǎo)系數(shù)是對(duì)物質(zhì)導(dǎo)熱能力大小的 量度,熱傳導(dǎo)系數(shù)很大的物體是優(yōu)良的熱導(dǎo)體;而熱傳導(dǎo)系數(shù)小的是熱的不良導(dǎo)體或?yàn)闊峤^ 緣體。



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