工程数字信号处理3new

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1、数字波形分析技术3、数字信号频率和相位测量算法(参考：电气测量)a)频率(周期)检测对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。T=1/fAT=1/ft数字波形分析技术n=0ForK=3To512Ifdata(k-1)<0Anddata(k-2)<0Anddata(k)>=0Anddata(k+1)>0ThenIfdata(k)=0Thenti(n)=K*dtn=n+1Else工程实际中常用信号x1=k-1过零点检测法识别周期信y1=data(k-1)x2=k号周期，其计算机编程实y2=data(k)a=(y2-y

2、1)/(x2-x1)现很简单：b=a*x1-y1ti(n)=b/aAn=n+1EndIftEndIfNextT=(ti(2)-ti(1))*dtf=1.0/T数字波形分析技术应用：数字转速表设计数字波形分析技术b)相位检测过零法:过零法即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后转换成相应的相位差。ϕT=(ti(2)-ti(1))*dtf=1.0/Ttt=2*T-ti(1)*dtqq=tt*360.0/TIf(qq<0)Thenqq=360+qqEndIf数字波形分析技术4、数字信号统计量估计算法(参考：测试技术)1)峰值P，双峰值Pp-pP1=data(0)P2=

3、data(0)PForK=0ToNPIfP1data(k)Then超门限报警P2=data(k)EndIfNextP=P1P2P=P1-P2数字波形分析技术N12)均值E[x(t)]=∑x(n)Nn=0μxU=0ForK=0ToNU=U+data(k)NextU=U/N数字波形分析技术N2123)均方值E[x(t)]=∑x(n)Nn=0E2=0ForK=0ToNE2=E2+data(k)*data(k)NextRMS=sqr(E2/N)数字波形分析技术N2124)方差E[(x(t)−E[x(t)])]=∑(x

4、(n)−μ)Nn=0大方差小方差U=0V2=0ForK=0ToNForK=0ToNU=U+data(k)V2=V2+(data(k)-U)*(data(k)-U)NextNextU=U/NV=V2/N数字波形分析技术信号峰值报警系统设计实验：　数字波形分析技术4、数字信号积分与微分算法（参考：数值分析）？PID用途：+x(t)PID数字波形分析技术1)数字微分dx(t)x(n+1)−x(n−1)x'(t)=x'(n)≈dt2*Δt中点法ForK=1ToN-1x’(k)=(x(k+1)-x(k-1))/(2*dt)Next数字波形分析技术差分超门限报警？数字波形分析技术差分定位数

5、字波形分析技术二维差分Æ图象边缘检测dxdy数字波形分析技术图象边缘检测Sobel算子⎡−101⎤⎡−−−121⎤⎢⎥⎢⎥HH=−202=00012⎢⎥⎢⎥⎢⎣−101⎥⎢⎦⎣121⎥⎦dx[f(x,y)]=f(x+1,y-1)+2f(x+1,y)+f(x+1,y+1)-f(x-1,y-1)–2f(x-1,y)-f(x-1,y+1);dy[f(x,y)]=f(x-1,y+1)+2f(x,y+1)+f(x+1,y+1)-f(x-1,y-1)-2f(x,y-1)-f(x+1,y-1);G[f(x,y)]=

6、dx[f(x,y)]

7、+

8、dy[f(x,y)]

9、;数字波形分析技术数字波形分

10、析技术2)数字积分ty(t)=∫x(t)dt梯形法0y(n)≈y(n−1)+Δt*[x(n)+x(n−1)]/2d2(0)=0ForK=1To2046d2(k)=d2(k-1)+dt*(d1(k)+d1(k-1))/2Next积分常数？振动信号：加速度Æ速度Æ位移数字波形分析技术积分常数影响消均值数字波形分析技术实验：用MATLAB或DRVI设计信号波形参数检测程序。(周期、相位、有效值、峰值…)并用声卡作为输入，模拟声控路灯，设计一个受声音信号幅度控制的声控路灯模拟实验系统。拍手则灯亮，再拍手则灯灭。数字波形分析技术附录：数码摄像头简介数码摄像头是多媒体电脑的主要部件之一，它

11、具有动态图象和静态图像捕捉功能，功能上相当于工业摄像头+视频采集卡。从实验教学的角度，我们可以用数码摄像头构造一个简单的图象采集和分析系统，进行活动图象检测、图象轮廓提取等实验。数字波形分析技术数码摄像头的驱动各数码摄像头厂家提供了低层驱动程序。微软则提供了数字视频处理VFW(VideoforWindows)软件包，利用VFW提供的API可以很容器的对数码摄像头进行启动、关闭、视频捕获、压缩和播放等处理。为简化编程，我们在DRVI中将VFW功能封装为一个数码摄像头软件芯片，可以直接使用。自己