2.1 信号的分类与描述

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1、第二章、信号及其描述本章学习要求：1.了解信号的分类；2.掌握对周期性信号及非周期信号的描述；3.掌握傅里叶变换的主要性质；4.掌握典型信号的频谱。测试技术第二章、信号及其描述第一节信号的分类与描述信号的分类主要是依据信号波形特征来划分的，在介绍信号分类前，先建立信号波形的概念。信号波形：被测信号信号幅度随时间的变化历程称为信号的波形。波形2.1信号的分类与描述0At信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐标，用时间做横坐标，记录被测物理量随时间的变化情况。为深入了解信号的物理实质，将其进行分类研究是非常必要的，从不同角度观察信号，可分为：1从信号描述上分--确定性信号与非确定性信号；

2、3从信号的幅值和能量上--能量信号与功率信号；4从分析域上--时域与频域；2从连续性--连续时间信号与离散时间信号；5从可实现性--物理可实现信号与物理不可实现信号。2.1信号的分类与描述2.1信号的分类与描述1确定性信号与非确定性信号可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。一信号的分类2.1信号的分类与描述周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号x(t)　=　x(t+nT)简单周期信号复杂周期信号2.1信号的分类与描述b)非周期信号：在不会重复出现的信号。准周期信号:由多个周期信号合成，但各信号频率不成公倍数。如：x(t)=sin(

3、t)+sin(√2.t)瞬态信号:持续时间有限的信号，如x(t)=e-Bt.Asin(2*pi*f*t)2.1信号的分类与描述c)非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。噪声信号(平稳)统计特性变异噪声信号(非平稳)2.1信号的分类与描述2连续信号与离散信号a)连续时间信号:在所有时间点上有定义b)离散时间信号:在若干时间点上有定义采样信号2.1信号的分类与描述3能量信号与功率信号a)能量信号在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件：一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。2.1信号的分类与描述b)功率信号在所

4、分析的区间（-∞，∞），能量不是有限值．此时，研究信号的平均功率更为合适。一般持续时间无限的信号都属于功率信号:2.1信号的分类与描述4时限与频限信号a)时域有限信号在时间段(t1，t2)内有定义，其外恒等于零．b)频域有限信号在频率区间(f1，f2)内有定义，其外恒等于零．三角脉冲信号正弦波幅值谱2.1信号的分类与描述5物理可实现信号与物理不可实现信号物理可实现信号：又称为单边信号，满足条件：t＜0时，x(t)=0，即在时刻小于零的一侧全为零。2.1信号的分类与描述b)物理不可实现信号：在事件发生前(t<0)就预制知信号。时域描述：直接检测或记录到的信号,一般是以时间为独立变量频域

5、描述:以频率作为独立变量来表示信号，也就是所谓信号的频谱分析特点：直观地反映出信号瞬时值随时间变化的情况;不能揭示信号的频率结构特征特点：可以反映信号的各频率成分的幅值和相位特征一般从时域数学表达式转换为频域表达式称为频谱分析，相应的图形称为时域图和频域图二、信号的时域描述和频域描述2.1信号的分类与描述时域分析与频域分析的关系信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。2.1信号的分类与描述时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。图例：受噪声干扰的多频率成分信号

6、2.1信号的分类与描述大型空气压缩机传动装置故障诊断2.1信号的分类与描述时域和频域的对应关系131Hz147Hz165Hz175Hz频域参数对应于设备转速、固有频率等参数，物理意义更明确。2.1信号的分类与描述信号的频域分析信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。8563ASPECTRUMANALYZER9kHz-26.5GHz傅里叶变换X(t)=sin(2πnft)0t0f2.1信号的分类与描述思考题举例说明信号的时域描述和频域描述及其各自特点