动态测试信号的采集与分析

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1、动态测试信号的采集与分析02012328李新军指导教师：彭英课程：机械工程测试与控制技术Ⅱ2015.5.24摘要：本项目设计围绕课程讲授的动态信号的采集、分析与处理的基本原理与方法进行，包括以下三个部分内容：1、信号仿真、采集与分析处理；2、基于计算机的声信号采集与分析；3、机械运行数据分析与处理。运用信号的分析与处理等测试技术相关知识，借助Matlab软件，利用傅里叶变换等手段，对采集信号进行数学处理并做时域和频域分析，得出了关于信号采集的结论：（1）随着信号采集的频率升高，信号丢失越少（2）频率一定时，采样点数越多，频率分辨率越高(3)噪声的幅值越大，频域分析时，信号的谱线越不明显关键

2、词：信号采集、频谱、Aatlab傅里叶变换1：探讨要求：Pleasetrytogeneratesignalx(t)usingMatlaborClanguageandcalculatethespectrumusingDFFT.Where,f1=30Hz,f2=400Hz,f3=2000Hz；n(t)iswhitenoise,themeaniszero,andvarianceis0.7；Amplitudeandphasecanbesettoanyvalue,butmustbedifferenteachother.Discussion：1）Bysettingdifferentsamplingfr

3、equency,drawthetimedomainwaveformandcalculatethespectrumusingFouriertransformtoverifysamplingtheorem（采样定理）.thesamplingpointsmustbeanintegerpowerof(2),suchas1024points,2048points,4096points.Discusstheeffectsofsamplingfrequencyontherepetitionofsignalintimedomain.2）Therelationshipamongsamplingfrequen

4、cy,samplinglength(samplingpoints)andthefrequencyresolution（频率分辨率）.3）Bysettingthedifferentamplitudeofsignalandnoisen(t),discusstheeffectofthenoiseonthesignaltimedomainanalysisandfrequencydomainanalysis.信号采集过程中一般需要考虑以下几个参数：信号频率、采样频率、采样长度等，不同参数的选择对于信号采集的效果会产生直接影响，为了掌握信号采集过程中这些参数对采集过程及其效果产生的影响，可以通过Mat

5、lab或C语言对信号采集与分析处理的过程进行仿真分析，具体要求如下：利用Matlab或C语言产生信号：++++++=fpfpfp其中：f1=30Hz、f2=400Hz、f3=2000Hz；n(t)为白噪声，均值为零，方差为0.7；幅值、相位任意设定；对上述等式进行DFFT处理。讨论：1）通过设置不同的采样频率，画出时域波形和傅里叶变换后的频谱图，讨论在采样点数一定的情况下，如1024点，采样频率对信号时域复现、频域分析的影响；2）采样频率、采样长度（采样点数）与频率分辨率的关系；3）通过设置不同幅值的信号与噪声，讨论噪声对信号时域分析和频域分析的影响；2：问题提求解：设X(t)=3sin(

6、2π30t+π/3)+6sin(2π*600t+π/4)+4sin(2π3000t+π/2)+n(t)n(t)为白噪声，均值为零，方差为0.7；在采用控制变量法分析信号采集频率与信号采集次数对频率分辨率的影响。分成两种情况进行讨论：当采样长度（采样点数）一定时，取不同的采样频率，分别对其进行频谱分析；当采样频率一定时，取不同的采样长度（采样点数），分别对其进行时域分析与频域分析。分析图像，我们讨论了采样频率、采样长度（采样点数）与频率分辨率的关系，之后，我们通过设置不同幅值的信号与噪声，讨论噪声对信号时域分析和频域分析的影响。2.1：不同采样频率对采样信号时域复现、频域分析的影响采取相同的

7、采样点数N=1024,取不同的采样频率F1=3000,f2=9000,f3=15000;得到如下图形：可以看出：p分析上述时域波形与频域图，我们发现，当取不同采样频率，fs1=5000Hz、fs2=10000Hz、fs3=15000Hz时，各个谱线的值达不到信号各个谐波分量的幅值，随着采样频率的升高，图形的时域波形的分辨率越来越高，逐渐接近各谐波分量的幅值，即采样频率越高，信号丢失越少，时域复现程度越好。由频域图得，随着