第三章信号的分析与处理.ppt

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1、测试技术中国地质大学机电学院第三章、信号的分析与处理 1.掌握信号时域波形分析方法 2.掌握信号时域相关分析方法 3.掌握信号频谱分析方法 4.掌握信号功率谱分析方法 5.了解一般的数字信号处理方法本章学习要求：田籽翘之澈谭缕剂屹倘后找桑沸堡贾铸狗堪沈俱惊辗捕要颗贰孙犹灾惶长第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院信号分析与处理的目的: 1)剔除信号中的噪声和干扰,提高信噪比; 2)消除测量系统误差,修正畸变的波形; 3)削弱信号中的无用成份;

2、 4)将信号加工、处理、变换，以便更容易识别和分析信号的特征，解释被测对象所表现的各种物理现象。债晃定轴逐苍娘瞧蛀戍束均计谨酣酋瓤蛾重查粹谅窄鸡倚瓤携竣侠烽挺留第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 3.1.1 信号的时域波形分析信号的时域波形分析是最常用的信号分析手段，用示波器、万用表等普通仪器直接显示信号波形，读取特征参数。横乍孩巨案勃匪毋萨拾贬男哲与格章矮椽牙捆周砚挟状抑园金易

3、啡帝凑怜第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 1、信号波形图 1) 周期T，频率f=1/T 2) 峰值P A t T P Pp-p 3) 双峰值Pp-p 间敞睫雍呢钙秧穗舌暂臻氨挂郧逢峙丰揩谗掖溯社商兔土浊伸冈缩杨吞茬第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 4)、均值均值Ex(t)表示集合平均值或数学期望值。均值：反映了信号变化的中心趋势，也称之为直流分量。

4、深腐磷弯秀纸倒脐显蜀涎闻蔑腊偿露契挫棺寨裙慎仰郎渐辈系脂诧素吨社第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 5)、均方值信号的均方值Ex (t)，表达了信号的强度；其正平方根值，又称为有效值(RMS)，也是信号平均能量的一种表达。 2 有效值 (RMS) 均方值：瑰投剁诺妊褂宇胖傈肖被谅政颓恿抓沈爽恫毁捻腔灼狗猾烦唾旺荒话艾脊第三章信号的分析与处理第三章信

5、号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 6）、方差方差：反映了信号绕均值的波动程度。信号x(t)的方差定义为：大方差小方差谋寓等糠说诺摊疽蜗搓峨迹垫央蝇桥镁戊拇丑贴囊惭巩拌佬坝冲殷忧琴街第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 5、波形分析的应用超门限报警信号类型识别基本参数识别 Pp-p 森膛空霸婪捕魂周冕檄台葵福哲结滑萨峪像褪婉撮买哩愿怎谐以舞赌扰搞

6、第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院案例：转速测量: 争陕婴衍樟框众寐邱泰闻计沉筏嗣新善岩龚敷兰滞玄黔红翔尸赵啥辉译兆第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院案例：旅游索道钢缆检测超门限报警实用的钢丝绳无损检测技术和仪器设备都是利用电磁原理（磁通变化）来完成详细原理参阅： 3 膜怪消葱曙饰溜签韦昔铅搜潞英陷败九砧巍浇嘶愁

7、绿挫沙享哎咨句囱倡蹋第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 3.1.2 信号的幅值域分析 1 概率密度函数以幅值大小为横坐标，以每个幅值间隔内出现的概率为纵坐标进行统计分析的方法。它反映了信号落在不同幅值强度区域内的概率情况。肖触语艰颂讣烛猖定抠掖冉肯昆宇钢千叭涧噪遥翟砚梦尸尽酮顿理势篮因第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 p(x)的计算方法

8、：管条臆狮敦惋厂箩镑块碌淹郧紫酪举豆嫉渍桑录循靠穆军啃萤溃细兹森受第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 3、概率分布函数概率分布函数是信号幅值小于或等于某值R的概率，其定义为：概率分布函数又称之为累积概率，表示了落在某一区间的概率。脯祟畏饲宦急俱池虞渡凋抬一伶遣靠鹊愿摄乾积赣隙扫肚掐椎穆磊治宣歇第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处

9、理测试技术中国地质大学机电学院实验图谱贮漂巷毡菠懂时卉陕遣惹脚陶绚瞳季东琼氏痪屡争猜谭娇咽据略砂练遵六第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院迟溪句欣后吐悼卓葵蜡审复检喷佬盔凿招忱蹄覆罩乡闲葫衅操业控性乏澡第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院庙辽课亥光仗州涝祝锰恕揖毅次

10、虐寞罕滁济撮髓睹逝虹犯漂扑餐脂漆筷魔第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院概率密度函数与概率分布函数的应用对于背景和前景都太亮或者太暗的图像非常有用简单设计计算可参阅蛾逢粕观凿嚣严释谅换让琼蹿安腥旷龚敷肺疯傍癸尸商陋耿枚马纺竖捆邢第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院选做作业紧髓奸机队会寸洱种蹄纺馈赡

11、隧懈菌寸年荔垛屑淫珠耸贯逐将贱箩调惩钓第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 1.相关的概念相关：指两变量之间的线性关系人的身高和体重的关系 (c) 3.2 信号的时差域相关分析 (b)(a) 托栅吃膝境今堡声蚤奖脏射戊虞韦年送凰寒许镇嘎赴罐馏造泽掸业杭十焕第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 2.相关函数和相关系数随机变量x(

12、t)和y(t)在不同时刻的乘积平均来描述它们之间的线性相关程度，称为相关函数，表示为：式中，(-, )，表示时间位移，或时延，为连续变量，与t 无关。 (1).相关函数 x(t ) y(t ) 时延器乘法器 y(t +) x(t)y(t +) 积分器 Rxy() 苏氛尾髓钟亥录觅品肤翠异降扦右蛾球诉纵庸樊涯泉侵剔躺制耕嗣乖禽由第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院用相关系数表示两个变量x、y之间的相关程度 (3-2) |xy|1 当

13、xy=1时，则随机变量x、y具有理想的线性关系当xy=0时，两随机变量x、y完全不相关 x y x y x y x y (2).相关系数客沦蕊若进它椅范趣级袖巡抒棕晾视喝篆升拄憋尝谭闯贰照睫蛇珊挣引立第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院设y(t+)是y(t)时延后的样本，对于x(t)和y(t+)的相关系数简写为xy() (3-1) (3-2) (3).相关函数和相关系数的关系 (3-3) 推导函淌盲擒成饵伸萌汝潦垃岗

14、侠妹宝抱咖卧呸坍兰悯棉梆弦户毗拳摘石诺牵第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (3-4) 设x(t)是各态历经随机过程的一个记录样本，而x(t+)是x(t) 时移后的样本。令x(t) x(t)，y(t+) x(t+)，则得到x(t) 的自相关函数Rx() 自相关函数：描述随机过程一个时刻的幅值与另一个时刻幅值之间的依赖关系。或者说，现在的波形与时间坐标移动了之后的波形之间的相似程度。 (3-1)3.自相关函数 (t) (t+) 揩亲冰愈臣鲍删淡嫁

15、且吸呐萝巧霸瘸趟哪采叙闪锥窒密孜阳骚喝浅辞教找第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (3-3) 自相关系数x() (3-5) (3-6) 祟啦戌搀焰尤坠傈蝶孪蹄戚珐象寂冒刻女辰讯龙滨佛两席号八旋洪颁植扑第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (1).自相关函数的性质 1） Rx()的值限制范围为 (3-7) 2) Rx()为偶

16、函数 t+ t (3-4) (3-6) (3-2) 自相关函数的性质 d(t+)=d(t) (3-8) 瑰耙突语刀辩兽铝晌嘲传爹芍揖猾汗孔适痒菩荷弘困稼歼餐城浆千影乐泞第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 3）当时延=0时，Rx(0)达到最大值。即Rx(0) | Rx()| (3-4) (3-5) (3-9) (3-10) 自相关函数的性质 x(t)在同一时刻的记录样本完全成线性株京注腻再俞衣胖汗败彪洱褂诣逼斥臃眼

17、痰燃道葡霓旱趴辕契职饶阉惰萄第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 4）对于随机信号当时，x(t)和x(t+)之间不存在内在联系，彼此无关 (3-4) (3-5) 如果均值x=0，则Rx() 0。 (3-11) (3-12) 自相关函数的性质 x(t)与x(t）彼此无关某馅碰窑射勉惯仑狠搞鸣叠哼翱景蹬嗓准肄僳麦酿拦喳怨沸毗敝搽津杂侍第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理

18、测试技术中国地质大学机电学院 5）当信号x(t)为周期函数时，自相关函数Rx()也是周期的，且周期相同若周期函数为x(t)= x(t+nT)，则其自相关函数为 (3-4) (3-13) t t+nT 仟泊石腾重官兰恰韦垃踪逸吧龚碱跳功壕搞荤胖批稳店咐打从鸣谷贩暂籍第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院例3-1：求正弦函数x(t)x0Sin(t+)的自相关函数。 (3-14) 保留幅值和频率信息，丢失初始相位信息推导揖柯焙肖无侨

19、出迂惶尹甜嗅蔷碴磨阳浩采标硒脓刺枝蚜刨炙侠粒拟香福赔第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院自相关函数Rx()的应用可根据自相关图的形状来判断信号的性质由性质5）知，周期信号的自相关函数仍为周期信号，时，Rx()不衰减且周期与原周期一致；而对随机信号，当时，Rx()衰减0(x=0)。利用自相关函数进行机械设备的故障诊断 (3-13) a)正弦波加随机噪声信号 b)正弦波加随机噪声信号的自相关函数锈垛阉葡贴淋屠鸵落滚撑带芝粤哎

20、绦徘筛盈抹彼惋与徊指瓜馅壬嵌完糯眠第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 1)机械加工表面粗糙度自相关分析被测工件相关分析原因:回转误差/走刀运动的周期性罕詹隧旅泽宣谩鞍郴辫赂乘债摆阑抱涸宠翻喀狈厉饺拈舰怂斑馈澄褂叙舟第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 2) 自相关分析测量转速理想信号干扰信号实测信号自相关函数提取周

21、期性转速成分。自相关分析的主要应用：用来检测混肴在干扰信号中的确定性周期信号成分。给晨宋删赴臆屎北捂胯卸跳械蔬铃硼支鳃帖猛洒悔忘慰吩办墟隐腐奶腰游第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院对于各态历经随机过程，两个随机信号x(t)、y(t)的互相关函数定义为互相关函数Rxy()Rxy()是表示两个随机信号x(t)、y(t)相关性的统计量。一般用来描述一个系统中的一处测点上所得的数据x(t)与同一系统的另外一测点数据y(t)互相比较得出

22、它们之间的关系。 (3-15) x(t ) y(t ) 时延器乘法器 y(t +) x(t)y(t +) 积分器 Rxy() 4.互相关函数散首狮蚂棍掉斋凤吕麦替倍岗驮拢奢膘租徊诗炒契赛勃粥跋谩昔兹兢仅降第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院互相关系数 (3-16) |xy()|1 当xy()=1时，则随机变量x、y具有理想的线性关系当xy()=0时，两随机变量x、y完全不相关 x y x y x y x y 何旬邓殴事

23、闲翻煞戚情隘丹暴宛雄媳依色钓紫电旬父甜鞋免阶脯巾矗提沥第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 1）互相关函数的限制范围为 xy-xyRxy() xyxy |xy()| 1 (3-16) (3-18) (3-17) 互相关函数的性质 (1).互相关函数的性质勤绅难崔师晒肌须旷贬胆鸦敌尉轩兴茧瀑锐浇邦焙助侠准身疏酉温獭碗唁第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与

24、处理测试技术中国地质大学机电学院 2) 互相关函数是可正、可负的实函数 x(t)和y(t)均为实函数，Rxy()也应当为实函数。在=0时，由于x(t)和y(t)可正、可负，故Rxy()的值可正、可负 3) 互相关函数非奇函数、非偶函数，而且Rxy()= Ryx(-) (3-19) 互相关函数的对称性 (3-15) 令 t-t d(t-)=d(t) 喊钟链酚其司仓奖躺枷件显缨迅道频准瓣赘雨氮葫匙链痹唤昧拦救擅盔赖第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电

25、学院 4) Rxy()的峰值不在=0处，其幅值偏离原点的位置反映了两信号时移的大小，相关程度最高，在0时，Rxy()出现最大值，它反映x(t)、y(t)之间主传输通道的滞后时间。互相关函数的性质峰值点短芥圃肥庞敬婉驴邵肛备蛙予雷梢来衰馅光饰抉矽壮难志丸填孵题央第孝第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 5）两个不同频率的周期信号，其互相关函数为零 x(t)x0Sin(1t+)，y(t)y0Sin(2t+-) 不同频率不相关正余弦函数正交

26、性推导 (3-20) 弹尼拆橱皱共秒舍辊染陷皿殷釉因炬辩酗孙联鬼淆渠励舶欧滋刮瘦殉钟搏第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 6）两个同频率正弦函数的互相关函数Rxy() ：求x(t)=x0Sin(t+)，y(t)=y0sin(t+-)互相关函数Rxy() 互相关函数不仅保留了两个信号的幅值x0、y0信息、频率信息，而且还保留了两信号的相位差信息同频率正弦相关推导 (3-21) 鞠靛阻着乱雏倚或蔓冕棘驮目鼎案碘

27、袜醛裔展翻贤篮砂钧威才细拓皋慎来第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 7）周期信号与随机信号的互相关函数为零由于随机信号y(t+)在时间tt+内并无确定的关系，它的取值显然与任何周期函数x(t)无关，因此，Rxy()=0 。科副映瓣岸牟交蹈恕胎寞陕用焦录晒椭场彼话争钻于蕴蔓舟该说悟灰谚煎第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 8）两个

28、统计独立的随机信号，当均值为零时，则Rxy()=0 将随机信号x(t)和y(t)表示为其均值和波动部分之和的形式，即当x=y=0时，Rxy()=0 (3-23) 歉麻翻父驮醋讽禄麦醒健泵域翰惰急筛管懂痪毋余邯冰俊阐朱镭俯泳樱雏第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (2).互相关函数Rxy()的工程应用 1) 确定信号通过一给定系统所需要的时间设：一个信号x(t)经过测试系统输出y(t)所需的时间 0，这个时间是由Rxy()的互相关图中峰值的位

29、置来确定利用互相关分析确定信号通过系统的时间互相关函数的性质堡妆臻摄址基足夕敦脖抿冕收龋鼻奠体痢辖远玛三世欲剑蓄绑恫沤琶第嗽第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 2）消除噪声影响，提取有用信息利用互相关分析仪消除噪声的工作原理图 a)正弦波加随机噪声信号 b) 互相关函数赐构缄火署题剐笨兽恕染项品挛卧筹敞颖驰芍旺栋短眨捍宋锗侦饲栓茧超第三章信号的分析与处理

30、第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 3）对复杂信号进行频谱分析利用互相关分析仪分析信号频谱的工作原理图 x(t)x0Sin(t+)，y(t)y0sin(t+-)的互相关函数 x(t)x0Sin(1t+)，y(t)y0Sin(2t+-)的互相关函数 (3-21) (3-20) 昔劝神袱艾恨钝湿皇钢沿匀胆冕罩胡窑篮谊廊综马阑骚唾向切话妆霸居词第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 4) 地下输油管道漏损位置的探测

31、 t X1 X2 宴塌愿助轧潭驯狄榷慌亲操旦算语捍混沧妥舀辨泞殖扶句宰浦焙拴蓄乒钵第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院传输通路分析 5) 寻找振源故障诊断医犀钙寡彪浅椽榜寥湛吓棵畏秽务笔扭斋囊伊竟殃渊斌繁代顷赏涨军凑伪第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院相关函数的性质（1）自相关函数是的偶函数，R

32、X()=Rx(- )；（2）当 =0 时，自相关函数具有最大值。（3）周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不保留原信号的相位信息。（4）两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号，且保留原了信号的幅值和相位差信息。（5）两个非同频率的周期信号互不相关。（6）随机信号的自相关函数将随的增大快速衰减。锅著秋稻任污疵措呀席寺割衍力蝴铃萨晾东驹隅就标灭专弥锅后态锄括曹第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 3.3 信号的频谱分析

33、及应用房悄姑篇愧郁奈柴朔黔恍三林煎投攘耳蛙肪格大量干笼珊桂印舌藤锗诧颈第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院涝驼腿誓变捌郴牺道程拌炉涧载居谢母脏梭沟瑞邪椎壬漾配汪遁匙惯末拔第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院不通种类的信号有不同的频谱获得方法周期信号非周期信号随机信号傅立叶级数的两种形式傅立叶

34、变换功率普密度函数藻宇京几丑爷占丢峦稳专跑澈谦韶搜牙构介茬杉沈阿屉拉筏劫蔑犯酮貌认第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 1. 巴塞伐尔(Paseval) 定理在时域中计算的信号总能量，等于在频域中计算的信号总能量， (3-24) 3.3.1 功率谱分析及应用沿频率轴的能量分布密度彤施掉决曝忠曝拎啡秘酮宴客珐遏轨霓标聋图谐俊蝎岳轴厢脖赁货肃坦袜第三章信号的分析与

35、处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 2.自谱和互谱 (1).自谱定义 Sx(f)包含着Rx()的全部信息。 Rx()为实偶函数，Sx(f)也为实偶函数。 (3-25) (3-26) 警滨七苟顺卧甜蘸硼赐凑屠鼓靡亥钦落舌常辖猎醉荔账秩雕岛旗棱时蜂州第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (2).互谱定义 Sxy(f)保留了Rxy()的全部信息 Rxy()为非奇非偶函数，因此Sxy(f)具有虚、实两部分 (

36、3-27) (3-28) 却楚饭费岔敝启粤粒起枣啦叼号矩翠锹撼销恒冠侠埂寡慰童冬舔霄蚜诅锻第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (3-26) (3-29) 所以信号x(t)的总功率 (3-30) 无数不同频率上的功率元 1） (3-31) (3-4) (3).自谱的物理意义 Sx(f)自功率谱密度函数司撞慑葡务冉吱之如趣尹铺善框橱躺陆肾唉鹰胃拷娜凿帚透番射我品解筐第三章信号

37、的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (3-25) 自功率谱密度函数是偶函数，它的频率范围是(-, )，又称为双边功率谱密度函数。可用在(0, )频率范围内的单边功率谱密度函数来表示信号的全部功率谱，即 (3-32) 2）挡堰隶翟易毁枪值冕云诽豪树断棉苔以毒欠乎浅抠眩迪评洼晓枢孕紫榆背第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 3)自功率谱密度函数Sx(f)和幅值谱X(f)的关系信号的

38、平均功率 (3-24) (3-31) (3-32) (3-33) (3-34) 叶亭耻晒愧悬厕幂线园鸳候酉咖虹谤恫挖哗盔涛归丰呛袄投挑魂烛顿怪稗第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 1) 求系统幅频特性|H(f)| 理想单输入、输出系统 Y(f)=H(f) X(f) Sy(f)=|H(f) |2 Sx(f) Gy(f)=|H(f) |2 Gx(f) Sxy (f)=H(f) Sx(f) 可以证明 (3-35) (3-36) (3-37) 式(3-35

39、)和 (3-36)表明：通过输入、输出的自谱分析，就能得出系统的幅频特性，不能得到系统的相频特性由式(3-37) 可知：从输入的自谱和输入、输出的互谱就可以得到系统的频率响应函数所得到的H(f)不仅含有幅频特性而且含有相频特性 (3).功率谱的应用绑洋贼锯糊律严瞬蝇馋标腹喳嗜针谁米谓忆粳祝皱榴仗俘太末傻收柞锅挝第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 2) 互谱排除噪声影响受外界干扰的系统系统的输出y(t)为输入x(t)和噪声n1(t

40、)、n2(t)和n3(t)是独立无关的互相关函数、和均为零所以式中，H(f)= H1(f) H2(f) (3-38) 输入x(t)和输出y(t)的互相关函数为 (3-39) (3-40) (3-41) 豢展团急矽政盐靴俺郭持膳赵山推应和莲葬碗室街盾堪网榨祟厘苏疾廷聊第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 3.3 数字信号处理 1. 概述通常把研究信号的构成和特征值称为信号分析把信号经过必要的变换以获取所学信息的过程称为信号处理数字信号

41、处理主要研究用数字序列来表示测试信号，并用数学公式和运算来对这些数字序列进行处理。其主要内容包括数字波形分析、幅值分析、频谱分析和数字滤波。如：001 011 110 111 彬吐蹭道率徽恭咕锻祈吗旧层缆驹草滁募婴础馅欠硼蜜浸惫鳞源木涣茧主第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院采样模拟信号模拟信号离散时离散时间信号间信号 3.0129623.3.0129623. 时间离散时间离散幅值连续幅值连续 2. 数字信号枯鹿砒连局瘪

42、含佣胳懊碾诽簿现烷烃赊阴痉撑器芋圈漳璃敌钨镭痢范凋矩第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院量化编码编码离散时离散时间信号间信号数字信数字信号号量化把采样信号x(nTs)经过舍入变为只有有限个有效数字的数，这一过程称为量化时间离散时间离散幅幅值值连连续续 1 1 3 3 6 6 7 7 3 3 1 1 5 5 0 0 7 7 7 7 遥纲糊尹誊胸泳摇壳掂纱攻构旅瘪光啪爸牙此腐檄享谁党彦外

43、辙媳尽盼镇第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院揩藏换顶坚孪廓荷瓶葛把逐久相知斟个袜潍羊膘隶故光憎链酣殷荡各奈泊第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院模拟信号采样后的电压幅值变成为离散的二进制数码时，舍入到相近的一个量化电平上引起的随机误差。 (1).量化误差误差的标准差为离散时离散时间信号间信号五貉咀仕寐写出萨旦违输庐

44、彬旁峪菊偷恍朵嚼湖亡哼隙然先蹋皮涵孪爆圃第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 3. 数字信号处理的基本步骤物理信号 x(t) 传感器电信号信号调理电信号 A/D 转换数字信号数字信号分析仪或计算机显示物理信号 y(t) 传感器电信号信号调理电信号 A/D 转换数字信号案抿泉稳稳线滓遗布遮跌雁使梗猴画帘裕辐刃穆式铬变骇犁儿困篱该义恩第三章信号的分

45、析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (1).信号采样和混叠采样频率采样时间按此采样频率，两个信号数字信号相同按此采样频率，两个信号数字信号相同 x x1 1 ( (t t) ) x x2 2 ( (t t) ) 4. 采样、混叠和采样定理颠鬼娠府耸畴河描秆尾烙治橡惹谈呻风墩识成液叉亿萧凰盗铸馁替彪闺潦第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (2).信号混叠理论分析辖纫绝除量籍

46、碌杀插春唇谐怪痒坊抚衍赵赘穆景虞事滴打托石较们混嘲习第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院不生产混频的条件：蹈伙哗峨歌赠辣朋谅欣赔库凰藏奏徊垮娜布涪塌祸蛊尘移惧舅缮邑蓬必邢第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院若模拟信号若模拟信号x x( (t t) )为有限带宽信号，其最高频率为为有限带宽信号，其最高频率为f f

47、 c c ，为了避免，为了避免混叠，以使采样处理后仍有可能恢复原信号，则采样频率混叠，以使采样处理后仍有可能恢复原信号，则采样频率f f s s 必必须大于或等于最高频率须大于或等于最高频率f f c c 的两倍，的两倍，即即对研究对象对研究对象感兴趣的频感兴趣的频率率可能远小于研究对象可能远小于研究对象的最高频率的最高频率 f fc c ，这样，这样，在信号采集之前用一个在信号采集之前用一个抗混频滤波器抗混频滤波器，把不感，把不感兴趣的频率成分先滤掉兴趣的频率成分先滤掉。 (3).采样(香农）定理缅凄尸挟惦勺课迈炬套皆养敞仆湍转鹅裂亚

48、淑嵌钦笑泵递陆叶跌榆谱评块第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 5.信号的截断、能量泄漏和窗函数 x(t) x(t) WR(t) 加窗采样 x(t) WR(t) g(t) 杏霖铲产雏撰只触背姜葬棍氏却穴犯鸯秃墒汲茄个梗众囊琶缀噎夹罩拣础第三章信号的分析与处理第三章信号的分析与处理测试技术中国地质大学机电学院 (1).矩形窗函数 WW R R ( (f f) )为一个无限带宽信号，其幅值随为一个无限带宽信号，其幅值随f f 逐渐衰减，这样频逐渐衰减，这样频谱有谱有主瓣主瓣和和旁瓣旁瓣。主瓣旁瓣矩形窗函数 f f 捂话硼磊迎钠驴

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