Частотный спектр сигнала

Выходной сигнал измерительной схемы характеризуется •спектром частот, который, с одной стороны, зависит от спектра частот измеряемой величины, а с другой стороны, - от возможностей неискаженного восприятия и передачи этого спектра са­мой схемой и датчиком. Важно передать весь спектр частот из­меряемой величины, если при обработке сигнала мы хотим из­бежать нежелательной потери информации. Действительно, любая электронная аппаратура характеризуется кроме всего прочего полосой пропускания, т. е. совокупностью частот, которые могут быть переданы через тракт измерений и обработки сигнала. Час­тоты, лежащие вне полосы пропускания, сильно ослабляются при обработке. Чтобы избежать потерь информации, требуется обес­печить минимально необходимый диапазон частот спектра сигна­ла, согласуя с этим диапазоном полосу пропускания аппарату­ры. Понятие необходимой полосы пропускания или полезного спектра следует уточнить, так как оно зависит от условий изме­рения и допустимой погрешности. Так, например, измеряемая величина m(t) с периодом Т изменения может быть представле­на рядом Фурье — бесконечной последовательностью гармони­ческих составляющих с амплитудами С_n и частотами nF, где n —целое число, a F— основная частота (первая гармоника), F=1/T. Абсолютно точное отображение m(t) таким рядом тре­бует в общем случае преобразования измеряемой величины в соответствующий сигнал с теоретически бесконечно протяжен­ным спектром (п→α), что достижимо лишь при нереально ши­рокой (бесконечной) полосе пропускания тракта передачи этого

сигнала. Ограничение спектра электронными устройствами, полоса пропускания которых конечна, обязательно приводит к. искажению сигнала.

Можно показать, что при п→α С_n = 0. Максимально допу­стимое искажение сигнала определяет число его гармоник п которые должны сохраниться при обработке сигнала и его пере­даче.

Чтобы охарактеризовать порядок этих величин, можно пока­зать, что в случае сигнала, представляемого последовательно­стью прямоугольных импульсов продолжительностью d и с пе­риодом следования Т (d<<T)_, достаточная для анализа измере­ний ширина спектра имеет порядок 1/d. Так, при d=l0^-6 c до­статочной для анализа оказывается верхняя граничная частота спектра, равная 1 МГц.

С точки зрения снижения частотных искажений при преоб­разовании измеряемой величины более предпочтительны изме­рительные схемы на постоянном токе, однако они пригодны лишь для резистивных датчиков.