【精品】第二章 信号分析基础.doc

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1、第二章信号分析基础本章学习要求1.了解信号分类方法2.掌握信号波形分析方法3.掌握信号相关分析方法4.掌握信号频谱分析方法5.了解其它信号分析方法§2.1信号的分类为了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。以不同的角度来看待信号，可以将信号分为1.确定性信号与非确定性信号；2.能量信号与功率信号；3.吋限信号与频限信号；4.连续时间信号与离散时间信号；5.物理可实现信号。2.1.1确定性信号与非确定性信号可以用明确的数学关系式描述的信号称为确定性信号。它可以进一步分为周期信号、非周期信号与准周期信号等，如下图所示。图2.1・1信号的分类描述

2、⑴确定性信号周期信号：是指经过一定吋间可以重复出现的信号，满足条件。x(t)-x(t+nT)(2.1-1)式屮一周期，T二2兀/5；3。基频；门二0,±1,…。非周期信号：是不会重复出现的信号。例如，锤子的敲击力、承载缆绳断裂时的应力变化、热电偶插入加热炉屮温度的变化过程等，这些信号都屈于瞬变非周期信号，并且可用数学关系式描述。准周期信号：是非周期信号的特例，处于周期与菲周期的边缘情况，是由有限个周期信号合成的，但各周期信号的频率相互间不是公倍数关系，其合成信号不满足周期条件，例如x(z)=smz+sm是两个正弦信号的合成，其频率比不是有理数，不成谐波关系

3、。这种信号往往出现于通信、振动系统，应用于机械转子振动分析、齿轮噪声分析、语音分析等场合。(2)非确定性信号非确定性信号：是不能用数学关系式描述，其幅值、相位变化是不可预知的，所描述的物理现象是一种随机过程。例如，汽车奔驰时所产生的振动、飞机在大气流屮的浮动、树叶随风飘荡、环境噪声等。然而，必须指出的是，实际物理过程往往是很复杂的，既无理想的确定性，也无理想的非确定性，而是札1互参杂的。2.1.2能量信号与功率信号能量信号在所分析的区间,a),能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件x2(Z)dt

4、等，它们在区间内能量不是有限值。在这种情况下，研究信号的平均功率更为合适。在区间(tl,t2)内,信号的平均功率(2.1-3)若区间变为无穷大吋，上式仍然是一个有限值，信号具有有限的平均功率,称Z为功率信号。具体讲，功率信号满足条件0

5、过傅里叶变换，在频域内占据一定带宽(fl,f2),其外恒等于零。例如，正弦信号、sine(t)函数、限带白噪声等，为频域有限信号。白噪声、理想采样信号等，则为频域无限信号。吋间有限信号的频谱，在频率轴上可以延伸至无限远。由吋、频域对称性可推论，一个具有有限带宽的信号，必然在时间轴上延仲至无限远处。显然，一个信号不能够在吋域和频域都是有限的。4连续时间信号与离散时间信号连续时间信号：在所讨论的时间间隔内，对于任意时间值(除若干个第-•类间断点外)都可给出确定的函数值，此类信号称为连续吋间信号或模拟信号。连续信号的幅值可以是连续的也可以是不连续的。离散时间信号

6、：离散时间信号在时间上是离散的。只是在某些不连续的规定瞬吋给出函数值，而在其它吋间没有定义的信号。5物理可实现信号物理可实现信号又称为单边信号，满足条件tvo吋，x(t)二0,即在吋刻小于零的一侧全为零，信号完全由时刻大于零的一侧确定。在实际屮出现的信号，大量的是物理可实现信号，因为这种信号反映了物理上的因果关系。实际屮所能测得的信号，许多都是由一•个激发脉冲作用于一个物理系统Z后所输出的信号。例如，切削过程，可以把机床、刀具、工件构成的工艺系统作为一个物理系统，把工件上的硬质点或切削刀具上积屑瘤的突变等，作为振源脉冲，仅仅在该脉冲作用于系统之后，振动传感

7、器才有描述刀具振动的输出。所谓物理系统，具有这样一•种性质，当激发脉冲作用于系统Z前，系统是不会有响应的，换句话说，在零吋刻之前，没有输入脉冲，则输出为零，这种性质反映了物理上的因果关系。§2.2时域分析信号时域分析又称为波形分析或时域统计分析，它是通过信号的吋域波形计算信号的均值、均方值、方差等统计参数。信号的吋域分析很简单，用示波器、万用表等普通仪器就可以进行分析。2.2.1信号类型确定信号吋域分析(波形分析)的一个重要功能是根据信号的分类和各类信号的特点确定信号的类型。然后再根据信号类型选用合适的信号分析方法。2.2.2周期T对周期信号來说，可以用时

8、域分析來确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的吋间差。2.