示波器进行频率分析付诸实践

　　从技术层面讲，吉他弦、音频放大器、滤波器或旋转轴是同一个东西--信号源，它们含有大量的信息。在时间信号的示波分析和解释中，需要对频率内容进行解码，这样有利于对机械和电气部件的研发、优化和品质评估。在频率转换这个过程中，快速傅立叶变换（FFT）是一种重要的手段。下文将重点论述以下问题：对连续和非连续时间信号FFT这种方法有什么意义？其潜在的用途是什么？需要考虑哪些误差来源？

　　通过FFT进行频率分析，是把所有关于时间的信号离散到各自的频率。如果是周期信号，只要至少一个周期的信号完全被捕获，FFT就能分析一个完整的频谱；在理论上，非周期信号也必须完全被捕获，以保证清晰的结果。然而，实际上这不可能做到，这就是为什么许多现代示波器制造商提供有用的功能来支持频谱分析的原因。

　　从汽车到抖动

　　需要进行与频率相关的分析，电气工程不是其应用的唯一领域：它也广泛用于汽车工业、能源供应或机械和制造工程，用来优化旋转部件或检查磨损程度。在电气工程，确定抖动滤波器传递函数或评估音频放大器失真都是典型的应用。由于滤波抖动通常用示波器的XY函数来测量，关于示波器XY函数测量此处不会进一步详细讨论。然而，在较低的频率范围，示波器FFT功能提供了一个替代解决方案。如果不长期要求有较好的测量精度和频率稳定度，其功能还是很有价值的；许多传统的频谱分析仪，甚至无法提供类似的结果，因为它们很难进行低频范围测量。惠美HMO2000系列示波器，是一款在示波器XY函数时域测量的基础上，具有高性能FFT频域测试的多功能示波器，下面所示的屏幕截图会很有意义：通过激活包络曲线，以单一简单步骤，就可配置进行整个频率分析。

　　情况1：周期信号

　　由于元件的非线性特性曲线，即使高品质的音频放大器也会导致输入信号失真，畸变因子作为一个参数来量化失真。如今，数字测量桥通常用来确定畸变因子。这些测量桥由一个产生本振的信号发生器、被测器件（DUT）和FFT分析仪组成。此方面现代示波器具有明显的竞争优势：它们覆盖明显较宽的频带、允许在兆赫范围内测试。这确保了畸变系数的定义不仅仅只限于音频范围，也可测试其它信号放大器。无论使用的仪器如何，最终获得的频谱会显示各次谐波和畸变因子的有效值。

　　通常情况下，输入信号的失真，不能用肉眼检测，例如：显示在图1中的正弦信号，其频率为1MHz、幅度为1V，一眼看上去似乎无失真。只有频谱图（图2）清楚地显示了附加的谐波，其为基波频率倍数的谐波振荡，在主信号1MHz基波频率紧随有幅度逐步降低的2、3和4MHz附加的高频谐波。

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