信号分析仪及微机测试系统简介资料

主要内容信号分析仪模拟信号分析仪：均值等测量仪、概率密度仪、相关分析仪、频谱分析仪等数字信号分析仪微机测试系统及应用系统形式、基本组成、系统设计及应用2/13/202317-1信号分析仪一、概述信号分析仪：从信号中提取有用信息的装置信号分析仪主要用来分析工程信号的的特征参数：统计参数：均值、方差、均方值、概率密度函数、联合概率密度函数、自相关函数、相互关函数、自功率谱密度函数、互功率谱密度函数、相干函数、倒频谱、模态分析、频率响应函数分析等信号的调理：滤波、变换、调制、放大等。历程：模拟分析—数字分析2/13/20232二、模拟信号分析仪定义干脆对被测信号的模拟量进行分析出来的仪器形式机械式、电子式、光学式、混合式主要是利用各种运算网络组成的模拟式电子分析仪，如电压表、波形分析仪、模拟相关分析仪、模拟频谱分析仪等2/13/202331、均值、均方值、均方根值的测量电路信号强度信息的估算：专用电压测量电路：积分器除法器显示积分器除法器显示乘方开方显示2/13/202342、概率密度分析仪幅值的概率密度：有限视察时间的概率估算：加法电路振幅窗窗宽与门除法器除以平均电路X-Y记录仪概率密度分析仪电路：时间脉冲发生器可变直流发生器2/13/202353、相关分析仪估算值分析电路：单通道和多通道乘法器1平均电路1显示器乘法器1平均电路1显示器乘法器1平均电路1显示器可调延时模拟电路长时间延时较困难，所以相关分析仪多接受数字式分析仪2/13/202364、模拟式频谱分析仪频谱分析仪显示信号能量与频率之间的函数关系，是一种时-频转换装置。工作原理：单边功率谱密度函数：单位频带上的平均功率2/13/20237频谱分析法功率频谱分析方法：滤波法：带通滤波式、扫描滤波式和外差式相关法和干脆傅里叶变换法滤波频谱分析法接受滤波器从信号中逐次选出所需频率成分进行分析。输入放大器滤波器平方平均除法显示器检波器2/13/20238滤波式频谱分析仪依次滤波式输入放大器滤波器检波器显示器滤波器滤波器输出放大器依次滤波式频谱分析仪中心频率依次增大，恒带宽比带通滤波器2/13/20239并行滤波式频谱分析仪原理：每个滤波器都接一个检波器，接受逻辑电路和电子开关，高速依次与显示器瞬时接通，从而大大提高分析速度。输入放大器滤波器检波器显示器滤波器滤波器检波器检波器2/13/202310三、数字信号分析仪数字分析的基本学问：1、离散傅里叶变换（DFT）离散化：傅里叶变换：特点：计算工作量很大，如N=1024，则计算量将达到两百万次以上。2/13/2023112、频混、泄漏和栅栏效应1）混频混频：当采样频率较低，不能满足采样定律时，采样过程中会漏掉一些高频成分的瞬时值，出现频率混淆的现象。措施：确保满足采样定律：抗混频滤波：在采样前利用低通滤波过滤掉不须要的高频成分2/13/2023122）泄漏现象泄漏：信号截断后，原信号的频谱发生畸变的现象措施：增大矩形窗的宽度；接受主瓣加强、旁瓣较小的截断窗函数2/13/2023133）栅栏效应栅栏效应：经离散采样后的频谱仅在各采样点上存在，而非采样点的频谱则被“拦住”无法显示（视为0）的现象栅栏频带间隔措施：为了解决上述冲突，可接受ZOOM-FFT或Chip-Z变换，或接受基于模型的现代谱分析技术。2/13/2023143、快速傅里叶变换FFT的特征DFT算法：N2次复数相乘和N（N-1）相加；FFT算法：基2算法：将采样点N分解为两组，分别进行运算，然后进行组合。运算次数：复数相乘次数为，复数相加为N越大，两者运算量悬殊越大，当N=256时，相差64倍，当N=1024时，相差204.8倍；新型FFT算法：ＮＦＦＴ、ＷＦＴＡ、ＰＦＴＡ等2/13/202315基于FFT的信号分析仪硬件限制型分析仪特点：运算速度快；辨别率高；操作、显示、存储、记录等较便利，但分析功能不能扩展和更改。应用：分析要求单一的场所。软件限制型分析仪特点：内置专用计算机，各种分析功能由软件程序限制。分析速度较慢，适合重复处理大量试验数据。2/13/202316４、微机信号分析系统组成：通用计算机和外围设备特点：软件功能强大，不仅有标准分析程序，还可以进行编程；分析功能不受限制，运用灵敏。运算速度较慢。功能：D/A和A/D输入、输出通道；数据采集和存储的；分析运算；反馈限制。2/13/202317７－２微机测试系统微机测试系统：以微型计算机或微处理器为核心，配以信号输入输出和数据传输设备的数字化测量系统。应用形式智能测试仪器：以微处理器和帮助器件组成的、具有确定智能的多功能测试装置，主要应用于特地测量对象。通用微机测试系统：以通用计算机为中心，并通过接口电路与各种测试仪器结合起来，组成具有数据采集、传输处理和测试过程自动化限制的测试系统。即可用于测试，亦可用于限制。2/13/202318微机测试系统的基本组成基本组成信号输入通道、数据输出通道和主计算机信号输入通道基本构成：结构形式：多路分时采集单端输入：多路检测、分时采集，结构简洁、低成本。多路同步采集分时输入：多路同步采集多通道输入；传感器信号调理采样/保持模数转换主计算机2/13/2023192/13/2023202/13/2023212/13/202322数据输出通道形式一类是将分析数据通过串行或并行输出端口送人数字式显示器或记录存储；另一类是将分析数据通过数模转换输入到模拟式指示仪表、记录设备或反馈限制设备。结构类型：单通道和多通道2/13/202323微机测试系统的设计设计内容:主计算机的选型、输入输出通道设计、软件设计三部分。主计算机的选型字长：依据被测参数的最大范围和精确度来确定；主频：与信号的采样频率有关；内存：软件大小和数据库的容量。2/13/202324输入输出通道设计输入通道数：由检测参数数目确定，按三种基本形式选用；输出