测试信号输入.ppt

1、佐原健二信号分析和处理信号分析和处理测量，测试信号分析和处理，2.1信号和测试系统分析2.2信号说明2.3数字信号处理，本章的学习重点，1 .理解信号和测试系统分析的含义2。晶体信号时间、频域描述方法：周期信号的频域表示和离散谱；非周期信号的频域表示和连续谱；傅里叶变换的主要特性和应用；常见信号的傅里叶变换及其应用。3.随机信号时间、频域中描述的方法-互相关函数和自相关函数，本章为(续)、磁功率谱和互功率谱-工程应用4。数字信号处理的意义和基本原理-离散傅立叶变换(DFT)和特性-采样清理-泄漏和窗口处理-围栏效果-快速傅立叶变换(FFT)，2.1信号和测试系统，图2.1简单谐振信号测试系统方

2、块图，根据测试的参数，测试系统的组成和工作原理可能有所不同；根据测试工作的复杂性，测试系统也可能简单复杂。根据工作原理，测试系统可以是机械、电气、液压等。徐璐在具有不同特性的各种测试系统中，经常省略系统的具体物理意义，抽象成理想的模型，其目的是获得系统的共同规律。在系统中变化的各种物理量，例如力、位移、加速度、电压、电流、强度等，称为信号。因此，信号与系统密切相关。信号按照一定的规律作用于系统，系统在输入信号的作用下“处理”它，然后输出其“处理”之后的信号。通常，输入信号称为系统的激励，输出信号称为系统的响应。2.2信号描述、1、信号定义2、信号分类3、信号时域和频域描述方法4、周期信号的频域

3、描述5、周期信号的功率6、非周期信号的频域描述7、随机信号描述、1、信号的定义、术语“信号”最初用作信息向量的对象、显示信号是信号本身从传输的起点移动到终点的过程中携带的信息的物理表示。例如：通过系统质量块的位移时间关系，可以说明质量弹簧系统的运动状态。反映质量块位移的时间变化过程的信号包括有关该系统的固有频率和阻尼比的信息。噪波概念：“noise(噪波)”也是信号。任何阻碍对信号的认识和解释的现象称为噪声。信号和噪声的差异纯粹是人为的，取决于用户对两者的评价标准。例如：齿轮噪声信号理论必须包括噪声理论。第二，信号分类、信号分类方法：基于信号的进化类型、信号的词典特性或信号的随机特性表示(ph

4、enomenological)分类。两种信号中的一种指定了具有有限能量的信号，另一种指定了具有有限平均功率的无限能量的信号等两种类型信号的能量分类。基于信号的振幅或独立变量是连续的还是离散的“形状”(morphological)分类。根据信号模型中独立变量的数量进行维分类。基于信号谱的频率分布几何图形的光谱分类。1，晶体性和随机信号，分类方法1是考虑信号沿时间轴的演变的特性的分类。根据此时域分类，可以定义两种类型的信号：确定信号和随机信号。确定性信号：可以通过适当的数学模型或数学关系完整描述或预测随时间变化的情况的信号。随机(随机)信号：具有不可预测特性的信号，仅通过统计观察进行说明。确定性信

5、号分为周期信号和非周期信号。周期(periodic)信号：定义：x(t)=x(t kT)(2.3)型式的t周期。周期信号通常分为正弦余弦信号、多谐振荡器复合信号和伪随机信号。非周期性信号：定义：没有上述特性确定性信号。非周期信号可以分为准周期信号和瞬态信号。的组合。的组合。研究，分析，分析，分析，分析，分析，分析，分析，分析，分析，分析，分析，分析，分析，分析。正弦余弦信号具有准随机特性，这是伪随机(伪随机)信号构成周期性信号的特殊类别。图2.2正余弦信号、图2.3伪随机信号、非周期信号可分为准周期信号和瞬态信号。准周期信号：不是比例周期，而是由多个正弦波的总和组成，或构成信号的正(剩余)弦信

6、号的频率比不是有理数。瞬态信号：时间历史短的信号。图2.5瞬态信号：x(t)矩形脉冲信号；Y(t)衰减金志洙脉冲信号；Z(t)正弦脉冲；随机信号可以分为固定随机和非固定随机信号两类。固定随机信号：信号的统计特性随时间而异。图2.6固定随机信号x(t)宽带信号(白噪声)y(t)低通滤波器后的信号，异常随机信号：没有上述特性的随机信号。图2.7异常随机信号，按信号时域特性的表征分类图，2，能量信号和功率信号，能量(energy)信号：例如，在右图所示的单自由度振动系统中：弹簧积累的弹性势能为x2(t)。如果X(t)表示为运动速度，则x2(t)反映系统运动的动能。定义：如果x(t)满足关系，则信号x

7、(t)称为有限能量信号，即能量信号。矩形脉冲、衰减金志洙信号等就是这些信号。图2.8单自由度振动系统、2、能量信号和功率信号(续)、功率(power)信号：当信号满足条件时，即信号具有有限(非零)平均功率时，这称为功率信号。3，连续和离散信号，分类标准：信号的振幅是连续的还是不连续的；自变量(即时间t)是连续的还是不连续的。对于连续信号：参数和振幅都是连续信号的模拟(analog)信号。参数连续但振幅离散的信号称为量化信号。对于Discrete signal:如果信号的参数和振幅不连续，则称为数字信号。如果信号的自变量是离散的，但其振幅是连续值，则该信号称为采样信号。格式分类、三种形式的信号时

8、域和频域描述方法、时域描述方法：主要反映信号振幅随时间的变化。分析系统时，除了一般微分或差分方程外，还引入了单位冲激响应和单位序列响应的概念作为卷积积分方法。频域描述：通过将信号和系统的时间变量函数或序列转换为相应频域的变量来研究信号和系统的频域特性的函数。傅立叶变换和拉普拉斯变换常用于连续系统和信号。离散系统和信号使用ztransform。频域分析将时域分析的微分或差分方程转换为代数方程，为问题的分析提供了便利。实际信号的形式往往更复杂。因此，通常将复杂信号分解为特定类型的基本信号总和，例如正弦信号、复数金志洙信号、阶跃信号、冲激信号等。信号的频域描述是将时域信号转换为分解为一系列基本信号的

9、频域表示之和的频域信号，并从频率分布的角度研究信号的结构和各种频率分量的幅相关系。、第四，期间信号的频域描述，在有限区间中，如果期间信号x(t)满足帝力赫里条件，则可以扩展到傅立叶级数：表达式中注：an是n或n0的双函数，a-n=anBn是具有b-n=-bn的n或n0的奇数函数。(2.12)，(2.13)，(2.14)，信号x(t)的另一种傅立叶级数表达式：在表达式中，An是信号频率分量的振幅(amplitude)，n是初始相位角度(phase)注意：An是n或n0的双函数，a-n=anBn是n或n0的奇数函数，它具有-n=-n。比较(2.12)和样式(2.15)；显示：(2.15)，n1，2

10、，(2.16)，n1，2，(2.17)，摘要和讨论，表达式中的第一个a0/2表示从第二个项目向下：信号的基本或第一次谐波、第二次谐波、第三次谐波、第n次谐波等。如果将信号的角度频率0用作横向坐标，则信号幅度An和相位角度n随频率0变化的图形分别称为信号的幅度谱和相位谱图。因为n是整数，每个频率分量仅从n0的频率中取值，所以得到振幅An和相位角度n的不连续谱线。周期信号的频谱是离散的！示例1查找图2.11中所示的周期方波信号x(t)的傅立叶级数。解决方案：信号x(t)在一个周期中有表达式(2.13)和(2.14)。图2.11周期方波信号，注：在本例中，x(t)为奇数函数，cosn0t为偶数函数，

11、两个乘积x(t)cosn0t为奇数函数，一个奇数函数的上下对称区间的积分值等于0。根据(2.12)，图2.11所示的周期方波信号的傅里叶级数表达式如下：图2.12周期性方波信号的频谱，奇数函数和偶数函数的傅立叶系数计算特性，x(t)由于奇数函数x(-t)=-x(t)，(2.16)，(2.18)，(2.19)Cn通常是复数形式，因此它是可写的、(2.26)、(2.27)、(2.28)、(2.29)、(2.29)、离散谱的两个重要特性，其中每个实数周期函数的振幅谱是n(或n0)的双函数。如果周期信号具有时间移动，则振幅谱保持不变，相位谱更改n0弧度。周期信号的频谱特性，周期信号的频谱是离散频谱。周

12、期信号的频谱线仅出现在基本频率和每个谐波频率上。在周期信号的振幅谱中，每个频率分量的振幅随频率的增加而减小，频率越高，振幅越小。解决方案：示例2查找周期矩形脉冲的频谱，如图2.16所示，周期矩形脉冲的周期为t，脉冲宽度为t。图2.16周期矩形脉冲，由于0=2/T，上定义(2.36)为基准(2.25)周期矩形脉冲信号的傅立叶级数展开，(2.36)，(2.37)，(2.38)，(2.36)符号c:考虑周期矩形脉冲信号的周期和脉冲宽度发生变化时它们的频谱变化。(2.40)，图2.18信号脉宽和频谱关系，相同脉宽和周期的不同频谱变化：图2.19信号周期和频谱关系，5，周期信号的功率，周期信号x(t)的

13、功率如下。根据格式(2.15)为2.41 (2.41)、正交函数的特性，格式(2.41)的展开结果是等号右端的第一个表示信号x(t)的直流功率，第二个表示信号的每个谐波，(2.41)，(2.42)在时域中，周期信号的信号功率表示在频域中，与信号的功率相同。定义周期信号x(t)的功率谱，其中Pn表示信号的第n个功率谱点。功率谱的特性： Pn不是负的。Pn等于n的双函数。Pn随时更改而不移动。(2.44)，(2.45)，(6)非周期信号的频域描述，(1)傅立叶变换和连续谱(2)能谱(3)傅立叶变换的特性，(4)电力信号的傅立叶变换，(a)傅立叶变换和连续谱这可以用傅立叶级数的形式表示。在公式中，如

14、果表达式(2.50)被T替换(2.49)，则地块(-T/2，T/2)变为(-，)，频率间隔=0=2/T变为无限小，离散频率n0，(2.49)，(2.50)，(2.51)，表达式(2.51)得到的格式(2.52)大括号中的积分如下：变量的函数。(2.52)表达式将x()称为x(t)的傅立叶变换(FT)和x(t)称为x()的反向傅立叶变换(2.52)，(2.53)也就是说，上述条件不是必需的。因为如果引入广义函数概念，很多不满足绝对积分条件的函数也可以执行傅立叶变换。在上述转换公式中，通过用频率f替换角度频率，可以将=2f、样式(2.53)和(2.54)分别分解为(2.56)、(2.57)、摘要：非周期函数分解为频率f连续更改的谐波叠加。中间X(f)df是谐波ej2f的系数，用于确定信号的振幅和相位。X(f)或x()为x(t)的连续光谱。因为X(f)通常是实数变量f的复数函数，所以在自下而上(或变量为时)中，非周期信号x(t)的振幅谱，(f)(或()可以称为x(t)的相位谱。(2.59)，示例4求单边金志洙函数的谱。解决方案：形式(2.56)，图2.21单边