测试信号的描述.ppt

关于测试信号的描述简谐振动信号测试系统结构框图一、信号与测试（检测）系统第2页,共41页，星期六，2024年，5月信号的定义：物理角度，数学角度，工程角度。信号是承载某种或某些信息的物理量的变化历程。信号就是函数，是某一变量随时间或频率或其他变量而变化的函数。信号表现为一组数据或波形，通常是由某一检测仪器（传感器）从某一物理系统上检测得到的，以数据的形式记录在纸上，或存储在某种磁性介质上，或以波形形式显示在仪器的显示屏上。第3页,共41页，星期六，2024年，5月信号的分类主要是依据信号波形特征划分的。信号波形：被测信号的幅度随时间的变化的历程称为信号波形。信号波形电容传声器齿轮啮合振动二、信号的分类与描述第4页,共41页，星期六，2024年，5月信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐标，用时间做横坐标，记录被测物理量随时间的变化情况。第5页,共41页，星期六，2024年，5月正弦信号方波信号三角波信号常见标准信号波形第6页,共41页，星期六，2024年，5月为深入了解信号的物理实质，将其进行分类研究是非常必要的，从不同角度观察信号可分为：信号描述—确定性信号与非确定性信号；信号幅值和能量—能量信号与功率信号；分析域—时域与频域；连续性—连续时间信号与离散时间信号；可实现性—物理可实现信号与物理不可实现信号。第7页,共41页，星期六，2024年，5月1确定性信号与非确定性信号确定性信号:可以用明确数学关系式描述的信号。随机信号：具有不能被预测的特性，无法用数学关系式来描述，只能通过统计观察来加以描述的信号。信号非确定性信号确定性信号非平稳随机信号平稳随机信号非周期信号周期信号简单周期信号复杂周期信号准周期信号瞬态信号第8页,共41页，星期六，2024年，5月a)周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号。简单周期信号复杂周期信号单自由度振动系统第9页,共41页，星期六，2024年，5月b)非周期信号：再不会重复出现的信号。准周期信号:由多个周期信号合成，组成信号的正（余）弦信号的频率比不是有理数。瞬态信号:持续时间有限的信号。如：第10页,共41页，星期六，2024年，5月c)非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。噪声信号(平稳)统计特性变异噪声信号(非平稳)彩票摇奖第11页,共41页，星期六，2024年，5月2能量信号与功率信号x(t)Rx(t)表示电压瞬时功率P(t)=x2(t)/R若R=1，P(t)=x2(t)瞬时功率对时间的积分即为能量第12页,共41页，星期六，2024年，5月一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。a)能量信号在所分析的区间,能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件：第13页,共41页，星期六，2024年，5月在区间能量不是有限值，此时研究信号的平均功率更为合适。一般持续时间无限的信号都属于功率信号。b)功率信号第14页,共41页，星期六，2024年，5月3时域描述与频域描述时域描述：直接观测或记录到的信号，以时间为独立变量的，称其为信号的时域描述。说明：直观反映信号瞬时值随时间变化的情况。第15页,共41页，星期六，2024年，5月频域描述：以频率作为变量的，称其为信号的频域描述。第16页,共41页，星期六，2024年，5月周期方波的傅里叶级数展开式基波频率以ω为独立变量，此式即为该周期方波的频域描述。第17页,共41页，星期六，2024年，5月在信号分析中，将组成信号的各频率成分找出，按序排列，得出信号的“频谱”。若以频率为横坐标、分别以幅值或相位为纵坐标，分别得到信号的幅频谱和相频谱。第18页,共41页，星期六，2024年，5月信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观丰富的信息。时间幅值频率时域分析频域分析时域分析与频域分析的关系第19页,共41页，星期六，2024年，5月时域分析只反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。图例：受噪声干扰的多频率成分信号第20页,共41页，星期六，2024年，5月131Hz147Hz165Hz175Hz频域参数对应于设备转速、固有频率等参数，物理意义更明确