§ 16. Постановка вопроса

 

Приступая к изложению вопросов анализа, постараемся прежде всего определить предмет исследования. Мы будем понимать под анализом получение спектра. Однако необходимо сразу же подчеркнуть, что речь пойдет не об анализе функций, а об анализе физических процессов. Остановимся на этом подробнее.

Если задача состоит в анализе функции, т.е. в нахождении спектра функции, то задача эта будет решаться по-разному, в зависимости от того, как нам задана функция. Она может быть задана трояким способом: либо своим аналитическим выражением, либо графиком, либо таблицей.

В первом случае спектр вычисляется аналитически; в двух других случаях применяются либо графо-аналитические численные методы вычисления спектра, либо специальные приборы — анализаторы — механические, оптико-механические или оптико-электрические. Все эти методы хорошо разработаны и детально описаны; читатель найдет достаточное количество сведений по этим вопросам в энциклопедического характера книге Серебренникова [14].

Вся эта область нас совершенно не будет интересовать. Мы будем заниматься вопросами физического анализа. Этот вид анализа характеризуется тем, что спектр некоторого процесса получается во время течения процесса в результате его воздействия на определенный физический прибор, называемый анализатором. Таким образом, проблема анализа ставится как чисто физическая проблема, и, как мы увидим, ее разрешение связано с. целым рядом чисто физических особенностей. Как уже говорилось в § 3, может потребоваться анализ самых различных физических явлений; нас могут интересовать спектры механических величин — сил, скоростей, ускорений, смещений, моментов и т.д.; электрических величин — токов, напряжений, зарядов, индукций, и т.д.; тепловых, акустических и многих других величин. Было бы крайне неудобно строить анализаторы для каждого рода анализируемой величины. В этом в наше время нет и необходимости. Дело в том, что современная тенденция в области техники измерений состоит в том, что все виды измерений сводятся по возможности к электрическим измерениям. Эта тенденция оправдана, во-первых, наличием громадного ассортимента первоклассных по точности и чрезвычайно чувствительных электроизмерительных приборов, а во-вторых, специфической гибкостью электрических измерений. Не вдаваясь в технические подробности, отметим лишь возможность отнесения измерительного прибора на любое расстояние от объекта измерения, а также то, что электрические измерения позволяют выполнять измерения быстро изменяющихся величин. Для этого служат электромеханические осциллографы, а для особо быстрых процессов — электронные.

Необычайно распространенные в современной технике электрические методы измерения неэлектрических величин основаны на применении приборов, преобразующих измеряемую величину в ту или иную электрическую величину. Эти приборы называются обычно датчиками. Всякое устройство для электрического измерения неэлектрической величины состоит в основном из двух элементов: датчика и подходящего электроизмерительного прибора. Так, например, измерение высоких температур производится электрическим пирометром, состоящим из термопары и милливольтметра; измерение звукового давления — комбинацией высококачественного микрофона и лампового вольтметра с соответствующим усилением. В этих двух примерах термопара и микрофон являются преобразователями и выполняют функции датчиков. Существует громадное количество самых разнообразных датчиков, позволяющих преобразовать какую угодно подлежащую измерению величину в электрический ток или напряжение с выполнением наиболее высоких метрологических требований. При таком положении вещей очевидно, что и анализ любого физического процесса, состоящего в изменении во временя той или иной физической величины, может быть сведен к анализу электрического процесса, т.е. соответствующим образом изменяющегося тока или напряжения. Поэтому все современные технические анализаторы — это электрические приборы.

Мы определили анализ как операцию нахождения спектра. Спектр представляется совокупностью амплитуд составляющих различной частоты. Следовательно, анализатор есть прибор, позволяющий измерить амплитуду и частоту каждого из синусоидальных колебаний, входящего в состав сложного анализируемого колебания.

Всякий анализатор есть измерительный прибор. Поэтому мы должны уделить достаточное внимание метрологическим характеристикам анализатора и в первую очередь — его точности. Как мы увидим, погрешности анализатора обусловлены в значительной мере очень специальными обстоятельствами, лежащими в природе процесса анализа. В дальнейшем эти обстоятельства обсуждены со всей необходимой подробностью.

 

 

предыдущая                           оглавление                      следующая