第3章 工程信号及其可测性分析 检测技术 知识与仪器 工程测试技术 知识 .pptVIP

3.1 概述 信号是信息的载体，是工程测试的对象。 工程测试中需考虑的问题： ① 不失真的获取被测信号 ② 测量系统要具有高的性价比;●激励（excitation）：测量系统的输入量。 ●响应（response）：测量系统的输出量。 ●失真：测量系统的响应与激励的不相似了…解释“相似”。 理想的测量系统： 响应与激励相似==; 与下列因素有关： ① 与测量系统的特性有关（将在下一章具体讨论）； ② 与 的复杂程度有关。 ?有必要了解工程信号的特点及分析方法。 ;信号分析的主要作用： ① 分析被测信号的类别、构成及特征参数，使工程测试人员了解被测对象的特征参量，以便深入了解被测对象内在的物理本质—被测对象的信息。 ② 为正确选用和设计测试系统提供依据。如对信号的有效频带进行分析，确定相应测试系统的工作频带。;3.2工程信???的分类 ●根据信号随时间变化的情况可分为： 动态信号：随时间变化的信号。 静态信号：不随时间变化的信号。 （本章主要讨论动态信号） ●根据信号源的确定性可分为： 确定性信号 非确定性信号（随机信号）;1）周期信号（定义） ●按一定周期重复的信号。 周期T定义。 频率（f）、圆频率（ ）定义。 分类： 简谐周期信号：;复杂周期信号： 由若干频率之比为有理数的正弦信号组合而成的周期信号。 ;2）非周期信号 特点：没有重复周期。 分类： 无限延续的信号、瞬态信号（时限信号）。 ;●准周期信号： 准周期信号是由一些不同频率的简谐信号合成的，组成它的简谐分量的频率之比不全为有理数。 ;瞬态信号(时限信号) 特点：只在有限的时域取值，而在其余时域数值为０． 瞬态量与周期信号相比：周期为无穷大;■直流信号 特点：幅值不随时间变化的信号，实质上是频率为０的周期信号。 分类（方法２） 按取值情况分：连续信号、离散信号。; ■连续信号 离散信号 ;3.2.2 不确定信号（随机信号）;　３、分类 按概率统计特征可分为： 平稳随机信号、非平稳随机信号 ■平稳随机信号： 随机信号中统计特征量不随时间变化的信号。 ■非平稳随机信号： 随机信号中统计特征量随时间变化的信号。 ;3.2.3　工程信号的描述方法 １、时域描述 定义： 　以时间作为独立变量，信号幅值为时间的函数。 特点：直观。 ;２、频域描述 定义： 　　　以频率作为独立变量，信号幅值、相位为频率的函数。 特点：揭示了信号的频率组成。;3.3 周期信号描述及分析;3.3.1 简单周期信号 1.数学描述 ;式中说明：; 3.3.2 复杂周期信号 如：; 1.分析方法 1）借助于傅里叶级数 2）狄里赫利（Dirichlet）条件 根据傅里叶级数理论，在有限区间上，任何可展开成傅里叶级数的周期函数必须满足狄里赫利条件，即 ①函数x(t)在周期T区间上连续或只有有限个第一类间断点； ②函数x(t)只有有限个极值点； ③函数收敛。; 2）将组成 的各频率谐波信号的三要素 幅值谱图（Amplitude Spectrum） 以圆频率 （或频率f）为横坐标，纵坐 标为幅值的图; 相位谱图（Phase Spectrum） 以圆频率 （或频率f）为横坐标，纵坐 标为幅值的图 说明： ■幅值谱图和相位谱图均由一系列谱线组成，每一个谱线组成对应周期量的一个谐波。 ;■物理解释;3、分析举例 例3-1 用圆频率为 的正弦信号对圆频率为 的正弦载波进行幅值调制，得到的调幅波的时域表示形式为： 求：调幅波的频谱; 解：由三角公式;3.6 典型激励信号描述;3.6.3 单位斜坡信号及其频谱 1、斜坡信号 斜坡信号也称为斜变信号或斜升信号，指从某一时刻开始随时间成正比例增长的信号。当增长的变化率为1，称单位斜坡信号。; 2、频谱分析 由傅立叶变换的性质