第2章测试信号分析与处理.pptVIP

第二章 测试信号分析与处理;1. 了解工程信号的分类方法　　　 2. 掌握信号时域波形分析方法 3. 掌握信号频域频谱分析方法 4. 了解典型激励信号的分析方法;2.1 信号的基本概念;（2）信号的含义 a) 一般来说，传输信息的载体称为信号，信息蕴涵于信号之中。 b) 信号具有能量，是某种具体的物理量。 c) 信号的变化反映了所携带信息的变化。 d) 信号分析的目的在于认识客观物理过程的内在规律，研究各个物理量之间的相互关系，预测测量对象未来的发展趋势。;（3）信号与信息的关系 a) 对古代烽火，人们观察到的是光信号，而它所蕴涵的信息则是“外敌入侵”。 b) 对防空警笛，人们感受到的是声信号，其携带的信息则是“敌机空袭”或“敌机溃逃”。 c) 老师讲课时口里发出的是声音信号，是以声波的形式发出的；而声音信号中所包含的信息就是老师正讲授的内容。 d) 学生自学时，通过书上的文字或图像信号获取要学习的内容，这些内容就是这些文字或图像信号承载的信息。 ; 测试工作的目的是获取研究对象中有用的信息，而信息又蕴涵于信号之中。 可见，测试工作始终都需要与信号打交道，包括信号的获取、信号的调理和信号的分析等。 因此，深入地了解信号及其描述是工程测试的基础。 ;2.2 信号的分类;结构示意图; 根据信号波形是否有规律地重复再现，确定性信号又可分为周期信号、非周期信号和直流信号。 1、周期信号 按一定时间间隔周而复始出现的信号，可表示为： ;下图所示：三角波和方波信号的周期都为 ;简谐周期信号: 频率单一的正弦或余弦信号。 ;一般周期信号: 由多个乃至无穷多个频率成分的简谐信号叠加而成，且存在公共周期的信号。;T = 1 ; 谐波频率比为有理数，周期大小可根据各频率值的最大公约数的倒数来确定。; 准周期信号: 由多个乃至无穷多个频率成分的简谐信号叠加而成，但不存在公共周期的信号。 如：;; 瞬态信号: 在有限时间段内存在，或随着时间的增加而幅值衰减至零的信号，又称为瞬变非周期信号或瞬变信号或者时限信号或者一般非周期信号。 ;汽车加速过程信号 ;3、直流信号：指幅值不随时间变化的信号，实质上是一种频率为0的周期信号。;b) 非确定性信号 无法用明确的数学关系式来表达、或者无法确切地预测未来任何瞬间精确值的信号称为非确定性信号，又称为随机信号。 随机信号只能用概率统计方法由过去估计未来或找出某些统计特征量。; 根据某统计特性参数的特点，随机信号又可分为平稳随机信号和非平稳随机信号两类。 其中，平稳随机信号是指信号概率性质不随时间发生变化，可进一步分为各态历经随机信号和非各态历经随机信号两种。 若任一单个样本函数的时间平均统计特征等于该随机过程的集合平均统计特征，则这样的平稳随机信号称为各态历经随机信号。 ;;（2）按信号幅值随时间变化的连续性分类，可分为连续信号和离散信号 独立变量取值连续，则是连续信号；独立变量取值离散，则是离散信号。;每日股市 指数变化 （离散信号）;每隔5min测 定锅炉水的 温度变化 （离散信号）; 独立变量： 时间、位移、速度、温度、压力等； 一般连续信号：仅仅独立变量连续的信号； 一般离散信号：仅仅独立变量离散的信号； 信号幅值也可分为连续和离散两种，若信号的幅值和独立变量均连续，则称为模拟信号； 若信号幅值和独立变量均离散，则称为数字信号；数字计算机使用的信号都是数字信号。 ;（3） 按信号的能量特征分类 ;b) 功率信号 在所分析的区间（-∞，∞）内，能量不是有限值，此时研究信号的平均功率更为合适。而在有限区间(t1，t2 )内的平均功率是有限的，即： ;;2.3 信号的描述;(2)频域描述： 把时域信号通过数学处理变成以频率(或角频率)为独立变量，相应的幅值或相位为因变量的函数表达式或图形来描述的方法。 频域描述反映了信号的频率组成成分 。;如： 方波信号时域描述为：;如： 方波信号频域描述为：;方波可看成是由一系列频率不等的正弦波信号叠加而成;(3)幅值域描述： 信号的幅值域描述是以信号幅值为自变量的一种信号表达方式，反映了信号中不同强度幅值的分布情况，常用于随机信号的统计分析。 由于随机信号的幅值具有随机性，通常用概率密度函数来描述。;(4) 时延域描述： 信号的时延域描述是以时间和频率的联合函数来同时描述信号在不同时间和频率的能量密度或强度。 信号时延域描述是非平稳随机信号分析的有效工具，