13.5. Измерение спектральной плотности

Измерение спектра состоит в определении тем или иным способом достаточного числа дискретных значений соответствующих различным значениям . В зависимости

от степени сложности измерительных устройств имеются различные способы получения результатов.

Поточечные измерения.

Сигнал длительностью Т предварительно записывают на магнитную ленту. Затем определяют значение воспроизводят сигнал и определяют после этого снова воспроизводят сигнал и находят до тех пор, пока не получат Этот метод, теоретически безукоризненный, связан с длительными расчетами, так как для вычисления точек спектра необходимо воспроизвести записанный сигнал раз. Поэтому нельзя сразу получить результат анализа, а приходится ждать по меньшей мере в течение времени после прохождения сигнала.

Автоматические измерения.

Пусть длительность сигнала равна Т. Метод состоит в том, что сначала вычисляют на участке длительностью , затем находят значение на участке такой же длительности и т. д. вплоть до значения (скользящий фильтр). Может показаться, что этот метод сразу дает результаты анализа, однако следует учесть, что каждая точка спектра рассчитывается на участке сигнала длительностью , не превосходящей Но это означает, что при обработке спектра используется не вся длительность Т сигнала, а лишь ее часть . В результате вместо ошибки получается ошибка раз большая.

Можно проводить расчет по участкам спектра. В память вычислительного устройства помещают часть сигнала длительностью и рассчитывают точек спектра. После окончания расчета освобождают память и помещают в нее другую часть сигнала длительностью и снова рассчитывают спектр. Проделав эту процедуру раз, находят средний результат. Если время расчета спектра каждой части сигнала длительностью равно , то такой метод равносилен обработке части сигнала длительностью а общее время анализа равно Так как полная длительность сигнала равна Т, то Таким образом, используется доля сигнала Если значение сравнимо с , то точность вычислений будет низкой.

Вместо ошибки получается ошибка Если то .

Методика обработки спектра приобретает особую важность в тех ситуациях (довольно многочисленных), когда длительность сигнала не такая большая, как этого хотелось бы. Продолжительность сигнала обычно ограничена, и ее надо использовать наилучшим образом. Например, при испытаниях самолета в критических режимах полета опыт можно продлить до

30 с. Если использовать 0,01 или 0,1 этой величины, то точность расчета будет неприемлемой. Следовательно, нужно проводить обработку в реальном времени.

Автоматические измерения в реальном времени.

Обработка проводится в текущее время и полностью используется полезная часть сигнала, т. е. время Т, входящее в оценку точности вычислений, представляет собой полное время, а не его долю. Простая схема анализатора, работающего в реальном времени из параллельно соединенных одноканальных анализаторов, описана в разд. 19.1.

Рис. 13.7. (см. скан)