Анализаторы спектра последовательного типа

Анализатор спектра (А.С.)– устройство для получения спектров физ. процессов. А.С. может служить любой прибор, поведение которого зависит от частоты воздействия. В основе действия таких приборов лежит одно из след. явлений: интерференция, преломление при наличии дисперсии фазовой скорости, резонанс. Первые два явления используют для получения оптических спектров. А.С. работа которых основана на явлении резонанса наиболее универсальны. Распространение получили А.С. с электрич. резонаторами, такими, как колебательный контур с сосредоточенными параметрами или отрезок линии с распределенными параметрами.

Различают резонансные А.С. параллельного и последовательного действия. В параллельных А.С. используют набор резонаторов, настроенных на различные частоты и одновременно подвергающиеся воздействию исследуемого колебания. В последовательных А.С. применяется один резонатор с переменной настройкой. Параллельный А.С. имеет преимущество перед последовательным в скорости анализа, однако уступает ему в простоте. Последовательный А.С. пригоден для анализа периодических процессов или процессов, характер которых мало изменяется за время анализа.

А.С. позволяет определить амплитуду и частоту спектральных компонент, входящих в состав анализируемого процесса. Важнейшей его характеристикой является разрешающая способность: наименьший интервал Δf по частоте между двумя спектральными линиями, которые ещё разделяются А.С. Разрешающая способность определяется шириной полосы пропускания резонатора и связана с временем анализ Т соотношением ΔfТ-const, значение константы зависит от параметров резонатора.

Свойства резонатора описываются статической резонансной кривой лишь при бесконечно медленной перестройке частоты. В действительности перестройка ведется с конечной скоростью, поэтому для резонатора вводится понятие динамич. резонансной кривой. Необходимое время анализа определяется ф-лой т=2F/πμ(Δf)², где F-ширина исследуемого диапазона частот, μ-допустимое динамическое расширение полосы пропускания.

А.С. может дать истинный спектр только тогда, когда анализируемое колебание х(t) периодично, либо существует только в пределах интервала Т. При анализе длительности процессов А.С. дает не истинный спектр S(ω)=_-∞∫^∞ x(t)exp(-iωt)dt, а его оценку S_T(t₁,ω)=_t1∫^t1+T x(t) exp(-iωt) dt, зависящую от времени включения t₁ и времени анализа Т. А т.к. спектр колебания может в общем случае изменяется во времени, то эта оценка S_T(t₁,ω) и дает текущий спектр. Для случайных процессов оценка S_T(t₁,ω) дает “текущий спектр” данной реализации х(t), является случайной и малопригодной для практических целей. Случайные процессы принято характеризовать энергетическим спектром G(ω), определяющим распределение по шкале частот среднеквадратичных значений используемого сигнала.