[发明专利]频谱的显示

说明书

技术领域

本发明涉及测量仪器以及用于对测量数据进行处理的方法。

背景技术

对频谱进行分析的测量仪器测量并计算被测信号的依赖于频率的诸如功率或相位的值。这种测量装置的典型代表是对输入信号的功率谱进行测量的频谱分析仪。在各种情况下，针对输入信号的连续布置的小时间窗口来计算功率谱，或者直接测量功率谱，以便能够分析输入信号的功率谱的时间进展。通常将时间上连续测得的频谱连续输出到屏幕上，以显示频谱的时间进展。

在模拟屏幕中，一个点处的颜色强度和叠加函数的数目之间的滞留和比例性使得最后的频谱的叠加对频谱分析仪的用户来说是可见的。通过频谱的相同频谱值的正叠加，可以将固定信号与短时信号和噪声区分开来，因此用户从简单的显示就可以接收到相当多的知识。

数字屏幕不会示出这些积极特性。如果这里的谱频谱连续传送给数字显示器，则谱频谱改变得比眼睛所能看到的要快，这是因为，两个连续测得的谱频谱之间的时间间隔明显短于眼睛的时间分辨能力。如果谱频谱在屏幕上停留较久直到连续显示新的谱频谱以获得上面所述的模拟显示装置的效果，则会在屏幕上累积随后不再能被区分和分配的给定数目的谱频谱，这是因为出现的显示的全部谱频谱值总体提供相同的强度或颜色。

德国公开说明书DE 10 2004 040 473 A1公开了一种数字荧光频谱分析仪，其在频谱分析仪的数字屏幕上仿效模拟屏幕的行为和外观。在该文中，一定数量的最后测得的频谱被累积，并且频谱的值全部同时显示在屏幕上。在屏幕上显示的频谱值的颜色强度与相应频谱值在不同测量频谱中出现的次数成比例。显示点的颜色强度可以对应于相应频谱的显示点之间的复杂算法而分布。所显示的全部频谱的颜色强度额外地由衰减函数降低，以产生尽可能接近模拟的屏幕图像。

该数字荧光频谱分析仪的缺点在于，显示点之间的颜色强度的分布非常复杂且成本高。由于显示数据的计算需要更快的硬件，因此这导致高成本的图像处理。另一方面，由于像素通常提供0.028毫米的尺寸，因此如果只显示显示点，而不连接这些显示点，则精确的、非常窄带的、在频率范围内仅包括一个或两个图像点的固定信号将很难可见。

另一方面，如果以向量方式显示频谱，也就是说，显示点彼此连接，则可以清楚地识别固定的窄带信号。然而，结果是，不再能够识别伴随固定窄带信号而出现的类似噪声的信号，这是因为叠加频谱的类似噪声的信号全部布置在较小的功率范围内，并且以多重方式彼此交叉，因此最终不再能够对频谱进行分配。

由于类似噪声的信号的频谱值很难被重复，因此也不再能够通过与频谱值的出现频率成比例的强度显示来探测到这些类似噪声的信号。相应地，难于将布置在该功率范围内的短时信号与先前或后续频谱的噪声区分开来。

缺点还在于，不再能够区分在频谱的累积时间范围内的两个不同时间范围中出现的类似时间长度的两个不同频谱，因为它们具有相同的颜色强度。这在图5A、图5B和图5C中示出，其中图5A和图5B各自示出所记录的具有不同的幅度或功率3相对于频率2的特征的分立频谱6和7。如果现在在累积时间内记录了两个频谱6和7，并且频谱6和7表示在大约相同的时间长度内的测量信号，则由于频谱6和7以相等的频率测得，因此在现有技术的显示模式中频谱6和7具有相同的强度。因此，以一时间位移出现的两个不同频谱6和7在图5C所示现有技术的频谱分析仪的屏幕上作为从两个频谱6和7得到的叠加频谱而出现。分立频谱6和7不再能够被区分开来。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术的问题。应当以使显示数据反映相同频谱值的出现次数的方式来计算频谱的显示数据，以便能够探测到窄带固定信号以及短时和类似噪声的信号，并且能够实现显示数据的快速且简单的计算。

该目的通过根据权利要求1载明的根据本发明的方法以及通过权利要求9载明的根据本发明的测量装置来实现。

使用根据本发明的用于处理测量数据的方法，首先在给定时间间隔内测量信号的多个分立频谱。在本文中，测量可以涉及任何需要的依赖于待测量信号的频率的物理参数。来自给定时间间隔的所有分立频谱相对于频率同时显示在作为显示装置的数字屏幕上，并且出现的频谱值根据其在不同分立频谱中出现的次数以在光学上可区分的方式被显示。辅助频谱根据一个或多个分立频谱形成，并且辅助频谱以在光学上可区分于累积频谱的方式显示在数字屏幕上。