信号与测试技术实验报告-北航.docxVIP

信号与测试技术实验报告 自动控制与测试教学实验中心  PAGE \* MERGEFORMAT 11 成绩 北 京 航 空 航 天 大 学 信号与测试技术实验报告 学 院 自动化科学与电气工程学院 专业方向 自动化 班 级 110326 学 号 学生姓名 余永超 指导教师 实验1 基本信号分析 实验目的 （1）掌握基本信号的时域和频域分析方法 （2）掌握信号的自相关和互相关分析，了解其应用 2. 实验内容 （1）产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波信号，在时域分析这些波形特征（幅值、频率（周期））。 （2）在Matlab中产生随机噪声、阶跃信号（选作）、矩形脉冲（选作）。 （3）对产生的信号进行Fourier变换，在频域分析信号的特征，并说明方波信号和锯齿波信号的信号带宽；（进行傅里叶变换时注意采样频率） （4）产生复合信号：由3个不同频率、幅值的正弦信号叠加的信号，从图形上判断信号的特征；产生由正弦信号和随机信号叠加的混合信号，从图形上判断信号的特征；产生由正弦信号和方波叠加的信号，从图形上判断信号的特征。 （5）对（4）中的3种复合信号进行FFT计算，从图上判断信号的特征。 （6）产生一个基波信号，显示图形；按照方波的傅里叶级数展开的规律再叠加一个三次谐波，显示图形；再叠加一个五次谐波，显示图形；．．．．．．。观察信号的变化。 （7）产生一个周期信号，进行自相关运算，说明周期信号进行自相关运算后的信号与原信号相比的特点。 （8）对白噪声信号进行自相关运算，观察运算后信号特征，并叙述产生这种现象的原因。 （9）对（7）中产生的周期信号叠加白噪声，进行自相关运算，观察信号特征，说明自相关后信号的特点。 （10）产生两个同频率的周期信号，进行互相关运算，观察运算后的信号，说明互相关后信号的特点。 （11）产生两个不同频率的周期信号，进行互相关运算，观察运算后的信号，说明互相关后信号的特点。 3.数据处理与分析 （1）幅值为1，频率为40Hz的正弦信号，上图为时域图，下图为傅里叶变换获得的频谱图。从频谱图上读出最高峰值处的坐标可知，f=40Hz时频谱的幅值最大，且频谱图中只有一个峰值。 （2）频率为60Hz，幅值为1的方波信号，上图为时域图，下图为傅立叶变换获得的频谱图。从频谱图上读出最高峰值处的坐标可知，f=60Hz时频谱的幅值最大，随着频率的增大，频谱的幅值逐渐衰减。幅频谱包含基波和奇次谐波分量。 （3）频率为50Hz，幅值为1的锯齿波信号图，上图为时域图，下图为傅立叶变换而获得的频谱图。从频谱图中读出最高峰值处的坐标可知，f=50Hz时频谱的幅值最大，在50Hz的整数倍频率上，频谱幅值都出现了峰值，随着频率的增大，峰值逐渐收敛至0. （4）平均振幅为0.1的随机噪声信号，上图为时域图，下图为傅立叶变换得出的频谱图，从频谱图可以看出，随机噪声信号的频谱无明显规律。 振幅为1的阶跃信号，上图为时域图，下图为傅立叶变换得出的频谱图，从频谱图可以 看出频谱峰值出现在频率为零处，然后迅速衰减，最后为零。 （6）下图为单矩形脉冲和其傅里叶变换后的图形，从频谱图中可以看出，矩形脉冲在频率为0时峰值最高。除此之外，频谱中还含有一些高频成分。 （7）由频率分别为20Hz、40Hz、60Hz，幅值分别为1,2,3的正弦信号组成的叠加信号，最后一幅图为叠加信号的频谱图，从图中读出最高峰值处的坐标，可知频谱图在40、60、80Hz处出现了峰值，且由于60Hz正弦信号幅值最大，所以此处峰值最高。60Hz后，峰值逐渐减小到零。 （8）频率为50Hz，幅值为1 的正弦信号叠加平均幅值为0.1噪声信号：第三幅图为两信号叠加后的时域图，第四幅图为叠加信号傅立叶变换获得的频谱图。与没有叠加噪声信号的正弦波相比，时域波形变的有些杂乱，但依然保留正弦波的大致形状。从频谱图中读出最高峰值处的坐标，对应频率为50Hz，除此之外，在其他频率点处也出现了一些较低的峰值。 （9）频率为40Hz，幅值为1的正弦信号和频率为60Hz，幅值为2的方波信号进行叠加，第三幅图为叠加后时域信号，第四幅图为叠加信号傅里叶变换后频谱图。从时域图上可以看出，正弦波形叠加方波后图形有了明显的变化。从频谱图上读出最高峰值处的坐标，对应频率为60Hz，这是由于方波幅值大于正弦波幅值。除40Hz和60Hz处之外，在其他频率点也出现了一些峰值。 （10）将幅值为2，频