谱宽

通信科技术语

辐射频谱分布曲线上的两上半最大强度点之间的频率宽度,称为谱线宽度或半值宽度,简称谱宽。

简介
谱宽是指辐射频谱分布曲线上的两上半最大强度点之间的频率宽度。
光学通信应用中,常用的光谱宽度指定方法是半宽度。这是相同的约定使用的带宽,定义为功率下降不到一半的频率范围(最多−3 dB)。
应用方法很难适用于频谱复杂形状。指定光谱宽度的另一种方法是一个特例的均方根偏差自变量是波长λ,f(λ)是一个合适的放射量。
决定因素
谱线宽度由发光物质激发态寿命和光源与观察者之间的相对运动状态决定。
发光物质的环境、物理状态和运动状态等因素,都可能使谱线宽度改变。
谱宽的测量
打开计算机,学习谱线宽度测量软件的操作方法。
注意:
1.选择图像区域时区域内必须有三条或以上的谱线。
2输入参数已经确定,每次进行谱线的相关运算时无须修改。
3.背景光的选取时选取黑色部分即可,在图像范围内均匀选取为佳。
先在没有加入L-G板的情况下,调整光路,至在计算机上能看到清晰光斑为止。
操作简述:
1 .通过调整汞灯位置、透镜位置及其角度、CCD位置观测图像变化。
2.如若通过调整,尽可能地把光束集中射入棱镜摄谱仪中,可以增加光强,从而使计算机中的谱线更加明亮。
3.调整CCD的位置,尽可能地提高对焦效果,可以让计算机中的谱线图像更加清晰,特别是在谱线的边缘位置,锐度会明显地提高。
3. 在看到清晰光斑后,在光路中加入L-G板,调整光路,至在计算机中看到清晰的谱线为止。
操作简述及实验体会:
1.首先得到的图像呈现“梯”形,两侧的垂直光线是由于光线泄露造成的。
2 .调整L-G板的位置,情况有所改善,但“梯”形始终没有消失。
3.后来用纸挡住了第一个透镜的部分面积,效果良好,图像中只剩横着的平行谱线。
4 .在调整阶段,为了更好的结合图像,我们把计算机的显示器挪动了一下,这个小调整我们实验的进行更加顺利。
5.在一段时间内,在谱线的边缘始终有一天暗纹,使得谱线的图像中多出一个小峰。我们通过重新调整CCD、透镜距离、L-G板的位置等,最后得出6个比较好的谱线。
6.后来经过筛选,决定选取3个作最后的实验分析。
谱宽估计方法
常规的谱宽估计方法有统计信号法,自相关函数法和最大熵法
“自相关法”谱宽估计的原理是利用信号经自相关法计算得到的功率谱,然后将半功率点所对应的范围定义为信号的- 3 dB带宽。自相关谱估计法是线性谱估计的一种,由于其本身方差较大,以此为基础的后续谱宽估计误差自然较大。
“最大熵法”估计谱宽[3~ 6 ] ,首先是基于最大熵这种非线性谱估计方法来估计信号的功率谱,然后同样以半功率点来定义信号的- 3 dB带宽。最大熵谱估计是非线性超分辨率谱估计方法的一种,在阶数和信噪比合适的情况下,能较好地拟合信号,因而以此为基础的谱宽估计性能较好,但缺点是运算量太大,不利于工程实现。
速度谱宽
速度谱宽是对在一个距离库中速度离散程度的度量。谱宽在数学上与一个距离库内的各个散射体的速度的方差成正比。谱宽可以用作速度估计质量控制的工具。当谱宽增加,速度估计的可靠性就减小。
一些典型的气象特征和条件可导致相对高的谱宽,它们包括:(1)气团的界面附近,如锋面边界和雷暴的出流边界等;(2)雷暴;(3)切变区域;(4)湍流;(5)风切变;(6)降落速度不同的不同直径的雨和雪。
一些非气象条件也可使谱宽增加:(1)天线转速(慢宽快窄);(2)距离(远宽近窄);(3)信噪比
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