信号检测与处理.ppt

1、,信号检测与处理,主讲教师：章雪挺,电子信息工程专业教学进程计划表,信息处理技术及应用 随机信号原理 数字信号处理 信息论与编码 通信原理 语音信号处理 信号检测与处理,集成电路设计及应用 集成电路设计基础 数字集成电路设计 模拟集成电路设计 射频集成电路设计 嵌入式系统原理和应用,电子信息系统集成 电力电子技术 传感器原理与应用 电子设计（甲） 嵌入式系统原理及应用 总线技术及应用 电子测量,信号与信息处理的概念理解,信号处理,信号处理,信息处理,原始信号,有效信号,有效信息,课程大纲,调理与转换,传感与检测,信号处理 与抗干扰,参数特性,信号调理电路,信号分析与处理,输入输出通道,传感与检

2、测,误差分析,（第14章）6课时,（第56章）8课时,（第78章）8课时,抗干扰技术,锁定放大与取样积分（2课时） 虚拟仪表与现场总线（2课时）,习题课（4课时） 讨论课（2课时）,教学形式,教 学 形 式,课堂课件,课后作业,课程论文,期终考试,第1章 绪论,第1章 绪论,检测技术的作用,检测系统的组成,检测系统的分类,检测系统的发展历程与趋势,1,2,3,4,1.1 检测技术的作用,测量技术,控制技术,计算处理,通信技术,传感信号,实体,驱动信号,另一实体,应用在科学研究领域,计算机技术,测量技术,通信技术,信息的获取,信息的加工,信息的转移,应用在工业生产环节,性能测试,生产制造,分析设

3、计,工业制造流程,应用在大型装备研发,1.2 检测系统的组成,传感器,信号调理,信号处理,被测对象,信 号 记 录,信 号 显 示,输 入 设 备,1.3 检测系统的分类,按被测量分类 温度 压力 位移 速度 成分 按检测转换技术分类 应变式 电容式 电感式 压电式 磁电式 光电式 超声波检测 微波检测 电化学检测 按检测系统结构分类 开环系统 闭环系统 按仪表性质分类 实验室用 工业用,1.4 检测系统的发展历程与趋势,网络化 检测,虚拟 仪表,自动采集 与测试,人工 读表,综合化 智能化 系统化 标准化 虚拟化 网络化,第2章 检测系统基本特性,概述,静态特性参数的定义,静态特性参数的标定

4、,动态特性参数的定义与测定,1,2,3,4,动态特性参数的误差修正,5,2.1 概述,h(t),y(t),x(t),标定：给出标准的 x(t) ，读出相应的y(t) ，定下 h(t) 自检：h(t)一定，给出标准的 x(t)，读出 y(t) 测量：h(t)一定，读出 y(t)，推断 x(t),2.1 概述,h(t),y(t),x(t),静态特性： x = x0， y = y0 。 y(x) = a0 + a1x + a2x2 + + anxn 动态特性： x = x(t) ， y = y(t) 。 anyn(t) + an-1yn-1(t) + + a1y(t) + a0y(t) = bmxm

5、(t) + bm-1xm-1(t) + + b1x(t) + b0 x(t),2.2 静态特性参数的定义,基本特性 量程 灵敏度 分辨率 误差特性 准确度（精度） 线性度 重复性 迟滞性 漂移,2.2 静态特性参数的定义,量程（Scale）,固定量程 量程可调（手动/自动） 分级可调 动态可调,2.2 静态特性参数的定义,灵敏度（Sensitivity）,S = y / x 绝对灵敏度 S = y/y / x S = y / x/x 相对灵敏度 S = y/y / x/x,2.2 静态特性参数的定义,分辨率（分辨力）（Resolution）,x 最小分辨率(力)直接表示 k = xmax /

6、YFS 最小分辨率(力)百分比表示,2.2 静态特性参数的定义,例题 如果某冲力锤的灵敏度为0.2mV/N，量程为0500N。检测系统方案：先通过放大电路将传感信号的满量程放大到5V，再用12位AD转成数字信号。试问要求放大倍数为多少？最小分辨率可达到多少？,2.2 静态特性参数的定义,例题 如果某冲力锤的灵敏度为2mV/N，量程为0500N，要求检测系统最小分辨率做到1mN。方案？（如果要求只能用16位AD，AD的最高输入电平5V，则如何分割量程？）,2.2 静态特性参数的定义,精度（Accuracy）,Accuracy = x / xR Accuracy = x / xScale,按照国家

7、计量标准 或 高一级的仪器进行校准,2.2 静态特性参数的定义,L = LMAX / yFS,线性度（Linearity）,2.2 静态特性参数的定义,求正、反行程单个测试点的标准偏差jD、 jI 求所有点jD 、jI 的标准偏差 R = K / n R = R / yFS,重复性（Repeatability）,2.2 静态特性参数的定义,重复性（Repeatability）,求正、反行程单个测试点的标准偏差jD、 jI 求所有点jD 、jI 的标准偏差 R = K / n R = R / yFS,2.2 静态特性参数的定义,迟滞性（Hysterisis）,单次行程中的最大偏差 Hi - MA

8、X 每个最大偏差值中的最大值 HMAX H = HMAX / yFS,2.2 静态特性参数的定义,漂移（Offset）,y,x,x,x0,单位：% / C,2.3 静态特性参数的标定,h,yi,xi,标定：给出标准的 xi ，读出相应的 yi ，定下 h = y(x) 测试点：给出标准的xi ，读出相应的yi ，建立数据表格。 拟合：根据数据表格，拟合出最佳工作特性曲线。,2.3 静态特性参数的标定,拟合：根据数据表格，拟合出最佳工作特性曲线。,拟合方法： 端点直线 端点平移线 最小二乘法 多项式拟合,2.3 静态特性参数的标定,最小二乘法,拟合得到 y = + x,2.4 动态特性参数的定义与测定,动态系统的数学模型 微分方程 传递函数 频响函数 典型动态系统特性 零阶系统 一阶系统 二阶系统 动态系统测试条件,2.4 动态特性参数的定义与测定,动态系统的数学模型微分方程,2.4 动态特性参数的定义与测定,动态系统的数学模型传递函数,2.4 动态特性参数的定义与测定,动态系统的数学模型频响函数,2.4 动态特性参数的定义与测定,典型动态系统特性零阶系统,慢变系统 静态系统,2.4 动态特性参数的定义与测定,典型动态系统特性一