重庆大学机械工程学院研究生工程信号处理实验报告

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1、重庆大学学生实验报告实验课程名称工程信号处理开课实验室综合实验大楼329学院机械年级2014专业班机电1班学生姓名汶睿学号20120713094t开课时间2014至2015学年第一学期总成绩教师签名机械工程学院制《工程信号处理》实验报告开课实验室：综合实验大楼329时间：2014年11月25日学院机械工程学院2014级机电1班机电一班姓名汶睿成绩课程名称工程信号处理实验项目名称工程信号处理指导教师汤宝平教师评语教师签名：年月日实验一数据采集与波形显示一、实验目的1加深对A/D转换原理及采样定理的理解2掌握

2、几种常用的采样触发方式3掌握采样参数的选择方法二、实验原理1）模数转换及其控制模数转换三个步骤：（1）采样，（2）量化，（3）编码。模拟信号经过三步转换后，变在了时间上离散，幅值上量化的数字信号。2）信号采集的参数选择采样频率：采样频率是采样时间T的倒数；采样频率越高，信号的复原性越好，但数据量会剧增。根据采样定理，采样频率fs最小必须大于或等于信号中最高频率fc的2倍，即fs≥2fc。在实际分析中，一般取fs=(5~10)fc。采样点数：进行时域分析时，采样点数尽可能多一些，采样点数越多信号越容易复原。

3、进行频域分析时，为了快速傅里叶变换（FFT）计算的方便，采样点数一般取2的幂数，如512、1024、2048、4096等。有许多信号处理设备固定取为1024点。触发方式：触发信号是启动A/D开始采样的信号，触发方式选择即选择不同形式的触发信号。一般有手动触发、电平触发、外触发等方式。三、使用仪器、材料1）信号发生器2）测试传感器与预处理器3）数据采集器4）数据采集与波形显示软件四、实验步骤1）连接仪器如下图所示2）选择仪器上示波功能进行信号采集并同步显示3）选择仪器的数据采集功能进行手动触发、外触发等信号

4、采集五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)1）数据采集示意图图1较低采样频率采获的正弦波形图2较高采样频率采获的正弦波形图3外触发方式采集脉冲信号示意图六、实验结果及分析1．对瞬变信号采用什么采样触发方式采集比较合适？对瞬变信号采用预触发方式最合适，因为预触发方式在信号到来之前就进行采样，可以采集到信号的完整信息，而其他几种方式都不具备这个能力。2．做数据记录时，记录所花的时间与哪些参数有关？记录所花的时间与采样频率和采集点数有关；根据fs=1/Δt,T=N*Δt，可得T=N/fs。即采集时间与采集点

5、数成正比，与采样频率成反比。实验二时域,幅值域及时差域幅分析一、实验目的1掌握信号的时域波形分析，数据统计特征值的计算方法2掌握信号的概率密度函数及其应用3理解信号的相关函数的性质及其应用二、实验原理1）信号统计量计算方法1、均值2、均方值3、方差2）概率密度函数信号的概率密度函数是表示信号幅值落在指定区间内的概率。定义为。3）相关函数分析实能量信号相关函数定义如下：自相关函数互相关函数三、实验步骤1）分析典型周期信号的相关性和概率密度函数2）分析随机信号的相关性和概率密度函数3）分析两个信号的互相关性质

6、四、实验过程记录1）典型周期信号分析图1周期正弦信号及其频谱幅值图2周期矩形信号及其频谱幅值图3周期正弦信号概率密度函数图4周期矩形信号概率密度函数图5正弦信号自相关函数图6矩形信号自相关函数2）随机信号分析图7随机信号幅值谱图8随机信号概率密度函数图9随机函数自相关函数3）两个信号的互相关分析图10两个同频率正弦信号互相关函数图11两个不同频率正弦信号互相关函数图12两个随机信号互相关函数五、实验结果及分析1、均值、均方值、方差三者之间有何关系？均值、均方值、方差三者之间具有如下关系：，描述了信号的波动

7、量，对应电信号中交流成分的功率；描述了信号的静态量，对应电信号中直流成分的功率。2、典型信号的概率密度函数图形特点有哪些？平稳随机信号的概率密度函数服从什么分布？正弦信号的概率密度函数是偶函数，在零点概率最小，在峰值概率最大，这是因为正弦信号在经过零值时变化最快，在到达峰值时变化最慢，因此具有这种特征。矩形信号只有两个离散的取值，故其在峰值的概率为0.5，在其他取值的概率为0。平稳随机信号的概率密度呈正态分布。3、自相关函数的性质有哪些？互相关函数的性质有哪些？自相关函数是关于时间的偶函数，在τ=0时取最

8、大值，且等于该信号的均方值。周期信号的自相关函数仍是同频率的周期信号，但丢失相位信息。随机信号的自相关函数随着｜τ｜的增大很快衰减至零。互相关函数是非奇非偶函数。两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号，但保留了原信号的相位差信息。两个不同频周期信号互不相关。实验三频谱分析一、实验目的1信号频谱的分析方法2学习用FFT分析仪对信号进行频谱分析二、实验原理傅立叶变换法是对平稳信号进行频域分析的有效手段。变换公式如下：实际上信