数据采集与系统设计基础 (2).pptVIP

1.4数据采集信号处理基础二、信号分析2、随机数字信号的统计特征分析1)信号的均值、方差与均方值分析(2)方差计算直接算法：递推算法：方差是样本相对于均值波动的动态分量，反映了随机信号的分散程度。第30页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析2、随机数字信号的统计特征分析1)信号的均值、方差与均方值分析（3）均方值计算直接算法：递推算法：随机信号的均方值反映x(t)相对零值的波动程度，是信号的动态分量。第31页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析2、随机数字信号的统计特征分析2）概率密度分析（1）基本定义：则概率密度为：是中心值为x的小区间已知样本x(t)是x(t)落在区间内的时间之和。第32页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析2、随机数字信号的统计特征分析2）概率密度分析（1）基本定义：概率密度第33页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析2、随机数字信号的统计特征分析2）概率密度分析（2）数值计算方法：已知样本x(t)则概率密度为：是中心值为x的小区间，是落在区间内的点数之和，[a,b]为x的取值范围，k为[a,b]区间的等分数。第i点的取值范围为[di-1,di]，第34页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析2、随机数字信号的统计特征分析2）概率密度分析（2）数值计算方法令：N0=[满足xnd0的xn的个数]N1=[满足d0xnd1的xn的个数]N2=[满足d1xnd2的xn的个数]……Ni=[满足di-1xndi的xn的个数]……Nk+1=[满足xnb的xn的个数]则概率密度分布为：第35页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析2、随机数字信号的统计特征分析2）概率密度分析（3）典型信号的概率密度分布第36页，共69页，星期日，2025年，2月5日(a)正弦波(b)正弦波加随机噪声(c)窄带随机噪声(d)宽带随机噪声第37页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念测试中由于传感器、放大器和记录系统(如示波器振子)的传递函数影响，即它们的幅频特性和相频特性的影响，或者其它干扰的影响，往往使测得的复合波形与真实波形很不一样，这中种现象叫做信号波形的畸变。相位移引起的波形畸变实例第38页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（1）仪器设备特性（灵敏度、幅频特性、相频特性等）与被测量的特性要求不匹配；1）信号畸变的原因理想实际频率幅值幅频特性影响频率输入输出理想实际灵敏度影响理想实际相位相频特性影响仪器设备特性对信号的影响第39页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（2）仪器设备特性（灵敏度、幅频特性、相频特性等）存在的固有缺陷；1）信号畸变的原因第40页，共69页，星期日，2025年，2月5日输入理想实际灵敏度影响理想实际频率幅值幅频特性影响理想实际频率相位相频特性影响实测实际输出时间零点飘移的影响实际实测输出时间系统噪声与振动荡的影响仪器设备特性存在的固有缺陷第41页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（3）测试环境影响引起的波形畸变；温度变化、湿度变化等引起的漂移，传感器温度、湿度、辐射等引起的传感器性能变化，环境电磁场干扰引起信号波形畸变。（4）测试系统安装引起波形畸变连接件的固有频率、阻尼特性不满足要求，安装引起的寄生振荡、零点偏移、初始状态改变，系统接地不当引起的波形畸变等。1）信号畸变的原因第42页，共69页，星期日，2025年，2月5日1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（1）失真度的表示2）信号的失真度与信号畸变识别系统输入：系统输出：非线性失真度：