测试技术与信号处理信号处理总复习

测试技术与信号处理信号处理总复习绪论测试技术的基本概念工程测试的分类（静态与动态）测量的基础知识（概念）量与量纲；基准；测量、计量和测试；测量方法；测量装置；测量误差（定义、分类、表示方法）；测量精度和不确定度，等掌握信号的分类掌握信号的描述方法（时域和频域）掌握信号的强度表述掌握周期信号的频谱分析掌握非周期信号的频谱分析第一章信号及其描述RC无源滤波器：各频率成分移相第四章测试信号调理技术第五章数字信号处理技术→确定性信号与非确定性信号；信号的强度表述（含义、计算方法）矩形脉冲信号、函数及性质、正、余弦函数这是采样的基本法则，称为采样定理。带宽表示滤波器的分辨能力，即滤波器分离信号中相邻频率成分的能力。2)必要的滤波，以提高信噪比，并滤去信号中的高频噪声。测量精度和不确定度，等RC无源滤波器：峰值、绝对均值、有效值、平均功率(4)两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号，微分方程、传递函数、主要参数信号的强度表述（含义、计算方法）峰值、绝对均值、有效值、平均功率信号的分类1从信号描述上分3从信号的幅值和能量上分2从连续性上分→连续时间信号与离散时间信号；→确定性信号与非确定性信号；4从分析域上分→时域信号与频域信号；→能量信号与功率信号；（随机信号）周期信号的频谱分析（三角函数、复指数函数）1.傅里叶级数的三角函数展开式变形为：2.傅里叶级数的复指数函数展开式欧拉公式4.周期信号频谱的三性——离散性、谐波性、收敛性3.利用三角函数与复指数函数展开式不同点单边谱与双边谱；实频谱、虚频谱傅里叶变换傅里叶变换的主要性质

尺度改变、时移、频移、卷积、微分、积分等典型信号的频谱

矩形脉冲信号、

函数及性质、正、余弦函数非周期信号的频谱分析

函数频谱t1f1时域频域单位瞬时脉冲1均匀频谱密度函数幅值为1的直流量1在f=0处有脉冲谱线d函数时移t0各频率成分移相复指数函数平移到f0余弦和正弦函数的实、虚频谱图tt-w0w0wcnI虚频谱wcnRw0-w0实频谱1/21/2-w0w0wcnI实频谱wcnRw0-w0虚频谱-1/21/2双边幅频谱w|cn|w0-w01/21/2单边幅频谱-w0wAnw01第二章测试装置的基本特性测试装置的概念掌握测量装置的静态特性（概念）

线性度、灵敏度等掌握测量装置的动态特性传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数掌握典型系统（一阶和二阶系统）的特性测试装置对典型输入的响应掌握实现不失真测试的条件系统特性的划分静态特性：当被测量不随时间变化或变化缓慢时，输出量与输入量之间的关系成为静态特性，可以用代数方程表示。动态特性：当被测量随时间迅速变化时，输出量与输入量之间的关系称为动态特性，可以用微分方程表示。（频响函数）典型系统的特性1.一阶系统0-10-20-45-90j(w)20lgA(w)微分方程、传递函数、主要参数频响函数、频率特性（幅频、相频）2.二阶系统阻尼系数和固有频率的作用阻尼系数增大固有频率减小对任意输入的响应时域卷积↔频域乘积单位阶跃和脉冲测试装置对典型输入的响应实现不失真测量的条件&第三章常用传感器与敏感元件掌握传感器的定义和分类掌握常用传感器工作原理及优缺点

各种效应掌握传感器测量电路的基本工作原理（重点掌握电桥）掌握调制与解调的基本原理→确定性信号与非确定性信号；传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数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5倍。掌握传感器的定义和分类掌握典型系统（一阶和二阶系统）的特性这是采样的基本法则，称为采样定理。测量的基础知识（概念）1)电压幅值调理，以便适宜于采样，总是希望电压峰-峰值足够大，以便充分利用AD转换器的精确度。预处理环节应根据测试对象、信号特点和数字处理设备的能力妥善安排。1均匀频谱密度函数第二章测试装置的基本特性幅值为1的直流量1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。预处理环节应根据测试对象、信号特点和数字处理设备的能力妥善安排。电桥三种接法的比较：定义电桥灵敏度为①单臂电桥连接②半桥连接③全桥连接两个工作桥臂四个工作桥臂一个工作桥臂电桥接法不同，灵敏度也不同，全桥连接最大。有非线性误差无非线性误差无非线性误差3)修正测试系统的某些误差，如传感器的线性误差、温度影响等。→确定性信号与非确定性信号；各频率成分移相(2)带宽B：上下两截止频率之间的频率范围。b)频率调制(FM)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。预处理环节应根据测试对象、信号特点和数字处理设备的能力妥善安排。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5倍。掌握典型系统（一阶和二阶系统）的特性2)必要的滤波，以提高信噪比，并滤去信号中的高频噪声。信号的强度表述（含义、计算方法）a)幅度调制(AM)测量误差（定义、分类、表示方法）；这是采样的基本法则，称为采样定理。（重点掌握电桥）第四章测试信号调理技术掌握调制与解调的基本原理掌握滤波器的分类、基本参数和特性实际RC滤波电路a)幅度调制(AM)b)频率调制(FM)c)相位调制(PM)调制种类幅度调制解调又称-3dB带宽，单位为Hz。带宽表示滤波器的分辨能力，即滤波器分离信号中相邻频率成分的能力。0ffc1fc2A0A0(1)截止频率fcA0所对应的频率。(3)纹波幅度d：通带中幅频特性值的起伏变化值。(4)品质因子Q：中心频率和带宽之比。BQ=f0

/B2d(2)带宽B：上下两截止频率之间的频率范围。B=fc2-fc1f0d值应越小越好Q越大，则相对带宽越小，滤波器的选择性越好。滤波器基本参数实际滤波电路在测试系统中，常用RC滤波器。因为RC滤波器电路简单，抗干扰强，有较好的低频性能，并且选用标准阻容元件。RCui+uoRCui+uoRC无源滤波器：低通滤波器高通滤波器第五章数字信号处理技术掌握信号处理、预处理的目的掌握信号采样定理掌握相关分析方法自相关函数和互相关函数的计算方法信号处理的目的：1)分离信、噪，提高信噪比；2)从信号中提取有用的特征信号；3)修正测试系统的某些误差，如传感器的线性误差、温度影响等。测试工作的目的：是获取反映被测对象的状态和特征的信息。但是有用的信号总是和各种噪声混杂在一起的，有时本身也不明显，难以直接识别和利用。只有分离信、噪，并经过必要的处理和分析、清除和修正系统误差之后，才能比较准确地提取测得信号中所含的有用信息。模拟信号处理系统数字信号处理系统方法预处理包括:1)电压幅值调理，以便适宜于采样，总是希望电压峰-峰值足够大，以便充分利用AD转换器的精确度。2)必要的滤波，以提高信噪比，并滤去信号中的高频噪声。3)隔离信号中的直流分量（如果所测信号中不应有直流分量）。4)如原信号经过调制，则应先行解调。预处理环节应根据测试对象、信号特点和数字处理设备的能力妥善安排。采样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＞2fh

满足采样定理，只保证不发生频率混叠，而不能保证此时的采样信号能真实地反映原信号x(t)。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5倍。采样定理每周期采2点:频域解释采样定理0t0f0t0ft00fx(t)|X(f)|信号的自相关函数各态历经随机信号周期信号瞬变信号信号的互相关函数各态历经随机信号周期信号瞬变信号同频率相关，不同频不相关。相关函数的性质

相关函数描述了两个信号间或信号自身不同时刻的相似程度，通过相关分析可以发现信号中许多有规律的