频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数,是一种多用途的电子测量仪器。它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等
频谱分析仪的工作原理
频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器,面板上布建许多功能控制按键,作为系统功能之调整与控制,实时频谱分析仪(Real-TimeSpectrumAnalyzer)与扫瞄调谐频谱分析仪(Sweep-TunedSpectrumAnalyzer)。实时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅,其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器(Detector),再经由同步的多任务扫瞄器将信号传送到CRT屏幕上,其优点是能显示周期性杂散波(PeriodicRandomWaves)的瞬间反应,其缺点是价昂且性能受限于频宽范围、滤波频谱分析仪器的数目与最大的多任务交换时间(SwitchingTime)。
常用的频谱分析仪是扫瞄调谐频谱分析仪,可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大、滤波与检波传送到CRT的垂直方向板,因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系,信号流程架构如图1.3所示。
影响信号反应的重要部份为滤波器频宽,滤波器之特性为高斯滤波器(Gaussian-ShapedFilter),影响的功能就是量测时常见到的解析频宽(RBW,ResolutionBandwidth)。RBW代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异,两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW,此时该两信号将重叠,难以分辨,较低的RBW固然有助于不同频率信号的分辨与量测,低的RBW将滤除较高频率的信号成份,导致信号显示时产生失真,失真值与设定的RBW密切相关,较高的RBW固然有助于宽带带信号的侦测,将增加噪声底层值(NoiseFloor),降低量测灵敏度,对于侦测低强度的信号易产生阻碍,因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。
另外的视频频宽(VBW,VideoBandwidth)代表单一信号显示在屏幕所需的最低频宽。如前所说明,量测信号时,视频频宽过与不及均非适宜,都将造成量测的困扰,如何调整必须加以了解。通常RBW的频宽大于等于VBW,调整RBW而信号振幅并无产生明显的变化,此时之RBW频宽即可加以采用。量测RF视频载波时,信号经设备内部的混波器降频后再加以放大、滤波(RBW决定)及检波显示等流程,若扫描太快,RBW滤波器将无法完全充电到信号的振幅峰值,因此必须维持足够的扫描时间,而RBW的宽度与扫描时间呈互动关系,RBW较大,扫描时间也较快,反之亦然,RBW适当宽度的选择因而显现其重要性。较宽的RBW较能充分地反应输入信号的波形与振幅,但较低的RBW将能区别不同频率的信号。例如使用于6MHz频宽视讯频道的量测,经验得知,RBW为300kHz与3MHz时,载波振幅峰值并不产生显着变化,量测6MHz的视频信号通常选用300kHz的RBW以降低噪声。天线信号量测时,频谱分析仪的展频(Span)使用100MHz,获得较宽广的信号频谱需求,RBW使用3MHz。这些的量测参数并非一成不变,将会依现场状况及过去量测的经验加以调整。
多参数水质分析仪是一款多参数、宽量程的水质分析仪器,提供的叶绿素a和蓝绿藻的监测采用体内荧光法;
比传统的萃取法测叶绿素以及人工计数法测蓝绿藻都有很突出的优点,可以节省大量的时间和人工,并可用于在线监测。
尤其对于蓝绿藻的测量,可以起到藻类大量繁殖的预警作用,对自来水厂过滤设施起到保护作用。
同时,更可以通过有效的藻类监控及时采取应对措施以减少饮用水中的藻毒素。
多参数水质分析仪主要用于水处理工艺或者用水过程中的水质监测;
所测量的水质参数参与过程控制,以实现优化水处理工艺,提升水处理效率的目的。
同时,在保证水质达标的前提下,实现水处理过程节能降耗的目的。
同时根据不同的水处理工艺需要监测的水质参数各不相同,总计可以超过数十种水质参数。
过程型在线水质监测仪对于仪器的可靠性和稳定性要求更高,它要求仪器能够可靠的反映水质变化趋势,为水处理过程控制提供依据。
另外,对过程型分析仪器响应时间的要求也明显高于监测型仪器。
多参数水质分析仪的应用虽很广,但是目前主要采用传统分析原理,新测量原理应用较少,监测型仪器所获得的数据是各自独立的,关联性不强;
基础水质数据库的建立刚刚起步,数据的后处理和分析缺失,使得数据的价值没有得到充分体现,无法为水环境预测预警提供支持。
单纯的依靠监测型分析技术,对数据造假缺乏更有效的手段,在线水质分析仪器的价值没有得到充分的体现。