早期的頻譜分析儀實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)掃頻接收機(jī),輸入信號(hào)與本地振蕩信號(hào)在混頻器變頻后,經(jīng)過一組并聯(lián)的不同中心頻率的帶通濾波器,使輸入信號(hào)顯示在一組帶通濾波器限定的頻率軸上。顯然,由于帶通濾波器由無源元件構(gòu)成,頻譜分析器整體上顯得很笨重,而且頻率分辨率不高。既然傅里葉變換可把輸入信號(hào)分解成分立的頻率分量,同樣可起著濾波器類似的作用,借助快速傅里葉變換電路代替低通濾波器,使頻譜分析儀的構(gòu)成簡化,分辨率增高,測量時(shí)間縮短,掃頻范圍擴(kuò)大,這就是現(xiàn)代頻譜分析儀的優(yōu)點(diǎn)了。
矢量信號(hào)分析儀是在預(yù)定頻率范圍內(nèi)自動(dòng)測量電路增益與相應(yīng)的儀器,它有內(nèi)部的掃頻頻率源或可控制的外部信號(hào)源。其功能是測量對(duì)輸入該掃頻信號(hào)的被測電路的增益與相位,因而它的電路結(jié)構(gòu)與頻譜分析儀相似。頻譜分析儀需要測量未知的和任意的輸入頻率,矢量信號(hào)分析儀則只測量自身的或受控的已知頻率;頻譜分析儀只測量輸入信號(hào)的幅度(標(biāo)量儀器),矢量信號(hào)分析儀則測量輸入信號(hào)的幅度和相位(矢量儀器)。由此可見,矢量信號(hào)分析儀的電路結(jié)構(gòu)比頻譜分析儀復(fù)雜,價(jià)位也較高?,F(xiàn)代的矢量信號(hào)分析儀也采用快速傅里葉變換,以下介紹它們的異同。
儀器是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要“工具”??茖W(xué)家王大珩先生指出,“機(jī)器是改造世界的工具,儀器是認(rèn)識(shí)世界的工具”。儀器是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”,是科學(xué)研究的“先行官”,是軍事上的“戰(zhàn)斗力”,是現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)的“物化法官”。不言而喻,儀器在當(dāng)今時(shí)代推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的地位。
廣義而言傳感技術(shù)必須感知三方面的信息,它們是客觀世界的狀態(tài)和信息,被測控系統(tǒng)的狀態(tài)和信息以及操作人員需了解的狀態(tài)信息和操控指示。在這里應(yīng)注意到客觀世界無窮無盡,測控系統(tǒng)對(duì)客觀世界的感知主要集中于與目標(biāo)相關(guān)的客觀環(huán)境(簡稱既定目標(biāo)環(huán)境),既定目標(biāo)環(huán)境之外的環(huán)境信息可通過其它方法采集。被測控系統(tǒng)可以是簡單的物或單一的樣本,可以是復(fù)雜的無人直接操縱的自動(dòng)系統(tǒng),可以是有人(群)在內(nèi)操作的大型自動(dòng)化系統(tǒng)或社會(huì)活動(dòng)系統(tǒng),也可以是人體。以人體健康、生理、心理狀態(tài)為目標(biāo)的傳感技術(shù)是醫(yī)療診治儀器的基礎(chǔ)和核心。操作人員可以是單人,但在系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的情況下常為不同崗位下的操作人員群體。