信號相位值隨頻率變化，對應的譜圖稱之為相位譜。周期信號的頻譜由幅度譜和相位譜組成。由于人們對相位譜的認識尚不夠深入，因此在實際應用中往往忽視了對其進行分析。事實上，相位譜在材料表征與評價分析中起著重要作用。例如，利用超聲波相位譜分析，可以對粘接結構中的脫粘進行檢測，可以用于表征層狀介質的厚度、致密度等。有些情況下，還可以對幅度譜提供的信息進行補充。例如下面對金屬中球形孔的散射研究。

Adler和Lewis采用Ying和Truell的解析方法計算了金屬中球形孔的散射相位譜。球形孔的散射縱波(L waves)的相位譜表現(xiàn)出尺寸相關性，如圖5-9a~c所示。圖中分別顯示了半徑為200μm、400μm，600μm 的球孔相位譜計算結果，對應每種半徑的球孔在L波垂直入射而散射角度分別為180°(背反射)、140°、120°時的情形。在2~10MHz范圍內(nèi)(超聲波脈沖大部分能量集中區(qū)域)，L波從400μm 球孔呈180°背散射時得到的相位譜實驗結果與理論計算結果符合非常好，如圖5-9d所示。

相位譜在一定程度上可以對幅度譜得到的信息加以補充。其他應用實例可參見本書7.4節(jié)、8.1節(jié)等。

需要指出的是，信號處理的某些中間過程可能會引起離散時間序列對應的相位譜的變化。例如，在不提高采樣頻率的前提下，可以通過增大樣本總量N的方法來提高頻域分辨力。即在數(shù)組中補充若干數(shù)值為零的數(shù)據(jù)，使得樣本總量增大。其中，最簡單的辦法是把采集得到的真實數(shù)據(jù)放在數(shù)組的頭部，如圖5-10b所示，而在數(shù)據(jù)尾部加入一系列零?？梢钥闯?，補零前后信號對應的幅度譜除了譜線間隔變密以外，頻譜形狀沒什么變化，但相位譜發(fā)生了改變。

進一步將采樣信號的數(shù)據(jù)點“分割”為兩部分，分別放在整個數(shù)據(jù)序列的頭部和尾部，觀察其對應的幅度譜和相位譜(見圖5-10c),與圖5-10a、b比較發(fā)現(xiàn)，采樣信號數(shù)據(jù)被分割成兩部分并在數(shù)組內(nèi)移動后，得到的幅度譜維持不變，但同頻率相關的相位譜中卻加入了一個線性項，即引起了相位譜失真。為消除此效應引起的相位譜失真，應把信號相對于取樣時窗的延遲時間減至最小。

此外，相位譜在信號重建中具有重要作用。對于存在不連續(xù)點的信號，在信號重建時，必須保證不連續(xù)點附近存在急劇變化。諧波相位的作用，就在于它能夠使各諧波分量的幅度在不連續(xù)點前幾乎都取相同的符號，從而使合成的信號在不連續(xù)點有瞬時的跳變。

此處以信號f(t)的重建予以說明。圖5-11中畫出了傅里葉級數(shù)最低的3個諧波分量的波形。各諧波分量的相位使得在不連續(xù)點t=1前各諧波分量信號的幅度為正，t=1后信號的幅度為負，其他不連續(xù)點的情況與此類似。所有諧波幅度的這種符號變化產(chǎn)生的影響加在一-起，就產(chǎn)生了信號的不連續(xù)點。如果重建信號時忽略了相位譜，重建的信號就會模糊或失去信號原有的特征。

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