武汉理工大学测试技术课件-第二章.ppt

特性： （1）乘积性 （2）积分性 （3）卷积性 （4）傅氏变换 非周期信号的频谱分析 2.4信号的时域波形分析 信号的时域波形分析是最常用的信号分析手段，用示波器、万用表等普通仪器直接显示信号波形，读取特征参数。 t A 1、周期T，频率f=1/T T 2、峰值P，双峰值Pp-p P Pp-p 第二章 测试信号基础 A 3、均值与绝对均值 均值 0 t 均值：反映了信号变化的中心趋势，也称之为直流分量。 信号的时域波形分析 绝对均值 4、有效值与均方值 有效值(RMS) 信号的时域波形分析 均方值（平均功率） 5、方差 方差：反映了信号绕均值的波动程度。 信号x(t)的方差定义为： 信号的时域波形分析 t x(t) 2.5 数字信号处理 　 1、数字信号处理的基本步骤 物理信号 x(t) 传感器 电信号 信号调理 电信号 A/D转换 数字信号 数字信号分析仪或计算机 显示 信号分析与处理 物理信号 y(t) 传感器 电信号 信号调理 电信号 A/D转换 数字信号 2、采样、混叠和采样定理 　 1）信号采样 时域采样过程是将采样脉冲序列g(t)与信号x(t)相乘来． 数字信号处理 　 1）信号采样 时域采样过程是将采样脉冲序列g(t)与信号x(t)相乘． 数字信号处理 　 2）频混现象 　 数字信号处理 　 频域解释（混叠） 时域解释（频混） 3）采样(香农）定理 　 为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。 fs＞2fmax 工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的3到4倍。 在对信号进行采样时，满足了采样定理，只能保证不发生频率混叠，只能保证对信号的频谱作逆傅立叶变换时，可以完全变换为原时域采样信号xs(t)，而不能保证此时的采样信号能真实地反映原信号x(t)。 数字信号处理 　 数字信号处理 　 频域采样 　 3、量化和量化误差 　 A/D转换过程 量化――把采样信号x(nTs)经过舍入变为只有有限个有效数字的数，这一过程称为量化． 数字信号处理 　 量化误差：模拟信号采样后的电压幅值变成为离散的二进制数码时，舍入到相近的一个量化电平上引起的随机误差。 数字信号处理 　 量化误差实验： 　 数字信号处理 　 4、信号的截断、能量泄漏 和窗函数　 为便于数学处理，通常对截断的信号做周期延拓，得到虚拟的无限长的信号。 不可能对时间历程无限的信号进行处理，因而取其有限的时间片段进行分析，这个截取过程成为信号的截断。（将无限长的信号乘以有限宽的窗函数） 数字信号处理 　 周期延拓后的信号与真实信号是不同的。 设有余弦信号x(t), 用矩形窗函数w(t)与其相乘，得到截断信号: y(t) =x(t)w(t) 将截断信号谱 XT(ω)与原始信号谱X(ω)相比较可知，它已不是原来的两条谱线，而是两段振荡的连续谱. 原来集中在f0处的能量被分散到两个较宽的频带中去了，这种现象称之为频谱能量泄漏。 数字信号处理 　 能量泄漏分主瓣泄漏和旁瓣泄漏，主瓣泄漏可以减小因栅栏效应带来的谱峰幅值估计误差，有其好的一面，而旁瓣泄漏则是完全有害的。 数字信号处理 　 常用的窗函数 1）矩形窗 2）三角窗 数字信号处理 　 3）汉宁窗 常用窗函数 数字信号处理 　 能量泄漏实验：　 数字信号处理 　 测试技术 主要研究内容： 1、信号分类与描述　　　 2、周期信号的频谱分析 3、非周期信号的频谱分析 4、信号的时域分析 5、数字信号处理 测试技术基础 2.1 信号的分类与描述 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，可以将其分为： 1 按信号随时间的变化特征分类 --确定性信号与非确定性信号； 3 按信号的能量特征分类 --能量信号与功率信号； 第二章 测试信号基础 2 按信号幅值随时间变化的连续性分类 --连续信号与离散信号； 1 确定性信号与非确定性信号 确定性信号：可用明确数学关系式描述的信号。 非确定性信号：不能用数学关系式描述的信号。 信号的分类与描述 信号 确定性信号 非确定性信号 周期信号 非周期信号 简单周期信号 复杂周期信号 准周期信号 瞬态信号 平稳随机信号 非平稳随机信号 周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号 x ( t )　 =　 x ( t + nT ) 简单周期信号 信号的分类与描述 m k A x ( t ) 复杂周期信号 b) 非周期信号：再不会重复出现的信号。 准周期