信号处理初步.ppt

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1、第五章信号处理初步信号处理的目的是：1）分离信、噪，提高信噪比。2）从信号中提取有用的特征信号。3）修正测试系统的某些误差，如传感器的线性误差、温度影响等。第一节数字信号处理的基本步骤数字信号处理的基本步骤如图所示。预处理包括：1）电压幅值调理，以便适宜于采样。2）必要的滤波，以提高信噪比，并滤去信号中的高频噪声。3）隔离信号中的直流分量。4）如原信号经过调制，则应先行解调。第二节信号数字化出现的问题一、概述二、时域采样、混叠和采样定理如要要求不产生频率混叠，首先应使被采样的模拟信号x(t)成为有限带宽的信号。

2、为此，在采样之前，使其先通过模拟低通滤波器滤去高频成分，使其成为带限信号，这种处理称为抗混叠滤波预处理。其次,应使采样频率fs大于带限信号的最高频率fh的2倍。即fs>2fh四、截断、泄漏和窗函数实际上，只能对有限长的信号进行处理，所以必须截断过长的信号时间历程。截断就是将信号乘以时域的有限宽矩形窗函数。即使x(t)是带限信号，在截断后也必然成为无限带宽的信号，这种信号的能量在频率轴分布扩展的现象称为泄漏。为了减小截断的影响，常采用其它的时窗函数来对所截取的时域信号进行加权处理。因而窗函数的合理选择也是数字信号

3、处理中的重要问题之一。五、频域采祥、时域周期延拓和栅栏效应实行频域采样。相当于在时域中将窗内的信号波形在窗外进行周期延拓。所以，频率离散化，无疑是将时域信号“改造”成周期信号。量化和量化误差六、频率分辨力、整周期截断频率采样间隔也是频率分辨力的指标。此间隔越小，频率分辨力越高。因此，对周期信号实行整周期截断是获得准确频谱的先决条件。七、常用的窗函数为了减小或抑制泄漏，提出了各种不同形式的窗函数来对时域信号进行加权处理，以改善时域截断处的不连续状况。所选择的窗函数应力求其频谱的主瓣宽度窄些、旁瓣幅度小些。窄的主瓣

4、可以提高频率分辨能力；小的旁瓣可以减小泄漏。这样，窗函数的优劣大致从最大旁瓣峰值与主瓣峰值之比、最大旁瓣10倍频程衰减率和主瓣宽度等三方面来评价。（二）三角窗（三）汉宁窗（四）指数窗第三节相关分析及其应用一、两随机变量的相关系数对于变量x和y之间的相关程度常用相关系数ρxy表示之，利用柯西—许瓦兹不等式知：二、信号的自相关函数假如x(t)是某各态历经随机过程的一个样本记录，是x(t)时移后的样本，而且x(t)和x(t+)具有相同的均值和标准差。它们的相关系数ρx(t)x(t+)简写为ρx()对各态历经随

5、机信号及功率信号可定义自相关函数Rx()为：2）自相关函数在=0时为最大值，并等于该随机信号的均方值3）当足够大或→∞时，随机变量x(t)和x(t+)之间不存在内在联系了，彼此无关。故：4）自相关函数为偶函数，即5）周期函数的自相关函数仍为同频率的周期函数，其幅值与原周期信号的幅值有关，而丢失了原信号的相位信息。三、信号的互相关函数两个各态历经过程的随机信号x(t)和y(t)的互相关函数定义为：性质：1）2）当时移足够大或→∞时，x(t)和y(t)互不相关，ρxy→0,Rxy()→xy3）互

6、相关函数不是偶函数，即：4）同频相关，不同频不相关。例5-2设有两个周期信号x(t)和y(t)第四节功率谱分析及其应用一、自功率谱密度函数（一）定义及其物理意义（二）巴塞伐尔定理在时域中计算的信号总能量，等于在频域中计算的信号总能量，这就是巴塞伐尔定理，即：（三）应用对于一个线性系统，若其输入为x(t),输出为y(t)，系统的频率响应函数为H(f)，二、互谱密度函数（一）定义：（二）应用补充：一线性系统，其传递函数为