测试信号的描述与分析.ppt

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1、§2-1信号分类方法§2-2周期信号与离散频谱§2-3非周期信号与连续频谱§2-4随机信号§2-5相关分析及其应用第二章信号的描述与分析§2.1信号的分类与描述在测试工作中，人们往往通过传感器把被研究的物理量转换成相应的电信号，使之便于测量、分析和处理。这个信号包含着反映被测物理对象的状态或特性的某些有用信息，它是我们认识被测对象的内在规律，研究各个物理量之间的相互关系和预测未来发展的重要依据。第二章测试信号的描述与分析1从信号的运动规律上分--确定性信号与非确定性信号；第二章测试信号的描述与分析Of(

2、t)tf(t)OOOtttt1f(t)Ot2从连续性--连续时间信号与离散时间信号；第二章测试信号的描述与分析连续信号模拟信号－－时间和幅值都连续tOf(t)t1f(t)t0O时间连续，幅值在t=0与t=t0处不连续（有限个数字信号离散点）离散信号抽样信号fk(t)tk(2)O(1.3)(-1.7)(-2.5)(4.1)(3)(1)1234-2-1数字信号123456fk(t)tkO3从信号的幅值和能量上--能量信号与功率信号；第二章测试信号的描述与分析4从分析域上--时域与频域；P22.1.1确定性信

3、号与非确定性信号根据被测物理量的性质，将被测信号按其运动规律可分为确定性信号和非确定性信号两大类。确定性信号随时间的变化规律可以用教学关系式或图表明确地表示出来，如图2-1所示的单自由度振动系统。第二章测试信号的描述与分析式中—取决于初始条件的常数；—初始相位角；—系统的固有频率；—质量；P12.1.1确定性信号与非确定性信号第二章测试信号的描述与分析非确定性信号具有随机性特点，无法用数学关系式或图表描述其关系，更不能观测未来任何瞬时的精确值，只能用概率统计方法由过去估计未来。若将行驶中的车辆抽象为如图

4、2-3所示的运动模型，图中表示轨道或者路面的不平度，则其集中质量上任一点的测试结果就是一个随机信号，见图2-3。P12.1.1确定性信号与非确定性信号第二章测试信号的描述与分析确定性信号可分为周期信号和非周期信号，而非周期信号又可分为准周期信号和瞬变信号。随机信号可分为平稳随机信号和非平稳随机信号，而平稳随机信号又可分为各态历经信号和非各态历经信号。信号分类如图2-2所示。P1-22.1.2连续信号与离散信号根据作为独立变量的时间取值是连续的还是离散的，又可把信号分为连续时间信号和离散时间信号，简称连续

5、信号和离散信号，见图2-4。时间和幅值均为连续的信号又称为模拟信号，时间和幅值均为离散的信号则谓之数字信号。第二章测试信号的描述与分析P22.1.3信号的时域描述与频域描述一般由测试所得的信号都是随时间变化的物理量，而且包含有复杂的频率成分，常常需要从时域和频域两方面进行描述。第二章测试信号的描述与分析设周期方波信号在一个周期中展开成傅里叶级数为P32.1.4信号的时域描述与频域描述信号的时域描述只能反映信号的波形随时间的变化特征，但不能明确揭示频率对幅值和相角的影响，而后者往往对分析问题更为重要。频域

6、描述补充了以上不足，即以频率作为独立变量建立了与频率之间的函数关系，从而揭示了信号幅值等信息随频率变化的特征。频域描述第二章测试信号的描述与分析n次谐波分量的幅值和相角分别为P3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。时域分析与频域分析的关系时间幅值频率时域分析频域分析2.1.4信号的时域描述与频域描述第二章测试信号的描述与分析P3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2.2.1周期信号的定义§2.2

7、周期信号与离散频谱第二章测试信号的描述与分析P42.2.1周期信号的定义第二章测试信号的描述与分析在工程上常遇到的周期信号中，最典型最有用的是正弦信号。常用下式表示P42.2.2周期信号的傅里叶三角级数展开式第二章测试信号的描述与分析任意周期函数（信号）在有限区间上满足狄里赫利（Dirichlet）条件，即（1）连续或只有有限个第一类间断点；（2）只有有限个极值点且收敛，则函数可以展开成傅里叶（Fourier）级数。傅里叶三角级数展开式为P4傅里叶级数的表达形式：2.2.2周期信号的傅里叶三角级数展开式

8、第二章测试信号的描述与分析式中:傅里叶级数的复数表达形式：T――周期，T=2π/ω0；ω0――基波圆频率；f0=ω0/2π2.2.2周期信号的傅里叶三角级数展开式第二章测试信号的描述与分析2.2.2周期信号的傅里叶三角级数展开式周期信号及其频谱的特点：第二章测试信号的描述与分析周期信号可由一个常值分量和几个、乃至无限个不同频率的谐波迭加而成；2.当时的谐波，即称为基波，角频率称为基频，其余各项统称为高次谐波，依次称为二次谐波、称为三次谐波…