Analiza danych widmowych obejmuje kilka etapów mających na celu wydobycie znaczących informacji z sygnałów lub danych reprezentowanych w dziedzinie częstotliwości. Po pierwsze, dane widmowe są zwykle pozyskiwane za pomocą instrumentów, takich jak analizatory widma, lub metod obliczeniowych, takich jak transformaty Fouriera stosowane do sygnałów w dziedzinie czasu. Po uzyskaniu dane są analizowane w celu zidentyfikowania określonych składowych częstotliwości, ich amplitud i rozkładu w całym widmie. Analiza ta często obejmuje techniki takie jak wykrywanie wartości szczytowych, uśrednianie widma i filtrowanie w celu poprawy stosunku sygnału do szumu i wyizolowania odpowiednich składowych częstotliwości.
Analiza widmowa to technika stosowana do badania zawartości częstotliwości w zestawie sygnałów lub danych. Obejmuje to przekształcenie sygnału z domeny czasu do dziedziny częstotliwości przy użyciu metod takich jak transformata Fouriera, która rozkłada sygnał na częstotliwości składowe i odpowiadające im amplitudy. Inne techniki obejmują transformaty falkowe, spektrogramy i szacowanie gęstości widmowej mocy, z których każda jest odpowiednia dla różnych typów sygnałów i celów analizy. Analiza widmowa zapewnia wgląd w podstawowe procesy generujące sygnał i pomaga zidentyfikować charakterystyczne częstotliwości, okresowość i anomalie.
Analizę widma przeprowadza się poprzez pozyskanie interesującego sygnału, który może być elektryczny, akustyczny lub optyczny, a następnie zastosowanie przekształceń matematycznych w celu ujawnienia jego składowych częstotliwości. Na przykład w analizie Fouriera sygnał jest rozkładany na składowe sinusoidalne o różnych częstotliwościach. Proces ten umożliwia analitykom ilościowe określenie rozkładu mocy lub energii w widmie częstotliwości, wykrycie efektów modulacji lub identyfikację wzorców zakłóceń. Zaawansowane analizatory widma automatyzują te procesy, wyświetlając graficznie dane spektralne, ułatwiając analizę i interpretację w czasie rzeczywistym.
Analiza spektralna jest wykorzystywana w różnych dziedzinach, takich jak telekomunikacja, inżynieria dźwięku, astronomia i badania biomedyczne. Pomaga charakteryzować sygnały, wykrywać wzorce lub anomalie, oceniać jakość sygnału i podejmować świadome decyzje w różnych zastosowaniach. Na przykład w telekomunikacji analiza widmowa zapewnia efektywne wykorzystanie pasm częstotliwości i pomaga zidentyfikować źródła zakłóceń. W astronomii pomaga badać widma emisyjne ciał niebieskich, aby zrozumieć ich skład i zachowanie. W badaniach biomedycznych analiza spektralna sygnałów fizjologicznych zapewnia wgląd w stan zdrowia i efekty leczenia.
Głównym narzędziem stosowanym w analizie spektralnej jest analizator widma. Przyrząd ten mierzy i wyświetla wielkość sygnałów w dziedzinie częstotliwości. Analizatory widma są dostępne w różnych postaciach, od urządzeń przenośnych po wyrafinowany sprzęt laboratoryjny zdolny do analizowania sygnałów w szerokich zakresach częstotliwości w wysokiej rozdzielczości. Zapewniają wizualną reprezentację danych widmowych w postaci widm częstotliwości, widm mocy lub spektrogramów, umożliwiając analitykom interpretację danych i manipulowanie nimi do różnych zastosowań. Analizatory widma są niezbędnymi narzędziami w dziedzinach wymagających precyzyjnych pomiarów i analizy częstotliwości oraz charakterystyki sygnału.