信号处理方法.ppt

《信号处理方法.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章信号处理方法信号转换与调理电路的目的:消除传感器输出信号中包含的干扰和噪声信号，放大有用信号。用于驱动显示、记录和控制仪器。数码管各种灯步进电机蜂鸣器将信号转换到一定范围以便于后续处理。2.1信号预处理（信号调理）信号调理：对传感器输出信号进行操作，将其转换成满足后续传输与处理系统要求的信号。信号调理的类型电平调整（放大或衰减）线性化（非线性信号调正成线性信号）信号形式变换（如电压电流变换）滤波与阻抗匹配（滤波电路、传感器内部阻抗或电缆阻抗引起重大误差的处理）2.1.1放大电路放大电路的核心部件为运算放大器运算放大器的主要参数：输入失调电压增益带宽积GWB转换速率开环增益输入输出阻

2、抗共模抑制比等等反相放大电路同相放大电路差分式电路若阻值选取满足R4/R1=R3/R2的关系：R2+-+uiR1RLR2ILR3R4具有放大作用的浮地电压-电流变换电路R2+-+RfRPuOc光I电流－电压转换电路2.1.2模拟滤波按信号处理性质分：模拟滤波器：模拟器件组成数字滤波器：数字滤波(数字信号处理)滤波器的性质分：无源滤波器：L、C等储能元件构成有源滤波器：包含运算放大器滤波器的分类滤波：抑制或衰减不需要的部分，只选取信号中需要的部分。一阶有源低通滤波器二阶高通滤波电路注意：很多情况下，要做的工作是选择滤波器，而不是设计滤波器!!!!如：MAX280（单片集成5阶巴特沃斯低通滤

3、波器）MAX263/264（单片集成通用有源滤波器）陶瓷晶振,滤波器,带通滤波器电源滤波器射频滤波器数字滤波器设计与实现2.1.3数模和模数转换倒T型电阻网络DAC双积分式AD转换2.2标度变换检测的物理量经传感器和A/D转换后得到一个数字量，该数字量仅表示一个代表检测物理量大小的数值，并不一定等于原来带有量纲的参数值，故需将其转换成带有量纲的数值后才能进行运算、显示或打印输出，这种转换称为标度变换。1.线性参数的标度变换参数值与A/D转换结果之间为线性关系通俗地说就是放大或缩小,也即码尺的变换例：某热处理炉温度测量仪表的量程为200～800℃，设该仪表的量程是线性的，在某一时刻计算机经

4、采样、数字滤波后得到的数字量为CDH，此时炉温是多少？Y0=200℃时，N0为00H；Ym=800℃时，Nm=FFHNx=CDH=(205)10=(255)102.非线性参数的标度变换传感器测出的数据与实际被测参数之间不是线性关系根据具体问题具体分析可以用解析式来表示用对应公式进行标度变换没有公式或者计算困难查表进行标度变换由于流体的流量与被测流体流过节流装置时前后的压力差成正比，于是根据上式，测量流量时的标度变换公式为：例如流量测量中，从差压变送器来的信号ΔP与实际流量G成平方根关系，即：G0=0，N0=0，故上式变为2.3数字信号处理的理论基础数字信号处理的核心问题用数学的方法和数字

5、系统对信号进行处理，包括两个方面：①信号处理的数学模型--各种算法，误差分析②算法的实现，包括：通用计算机软件实现（例如labVIEW、MATLAB）专用计算机系统、各种单片机、专用数字系统DSP、FPGA及其它专用集成器件等信号的分类及关系物理分类信号非电信号电信号（传感器）模拟信号离散信号（采样）抽样信号数字信号（量化）数学分类确定信号与随机信号线性信号与非线性信号信号①离散线性时不变系统理论（包括时域、频域、各种变换域）②频谱分析（包括有限字长效应）：FFT谱分析方法及统计分析方法③数字滤波器设计及滤波过程的实现（包括有限字长效应）④时频-信号分析（短时付氏变换）〔ShortFou

6、rierTransform〕，小波变换(WaveletAnalysis),WignerDistribution⑤多维信号处理（压缩与编码及其在多媒体中的应用）研究的内容及发展状况⑥非线性信号处理⑦随机信号处理⑧模式识别人工神经网络⑨信号处理单片机(DSP)及各种专用芯片(ASIC)，信号处理系统实现数字信号处理系统的典型框图2.3.1离散时间系统基础概念0XY时域离散信号Xa(t)Xa(nT)X(n)X(0)X(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(-1)X(-2)X(-3)X(-4)时域离散信号的序列表示时域离散系统是将输入序列变换成输出序列的一种运算x(n)时间离散系统T[x(n)

7、]y(n)几种常见的序列1.单位采样序列（单位脉冲）1-2-1012n几种常见的序列2.单位阶跃序列...0123-1nu(n)几种常见的序列3.矩形序列...0123-1nN-11几种常见的序列4.实指数序列5.复指数序列6.正弦型序列几种常见的序列7.周期序列用单位采样序列来表示任意序列方法一：任意序列可表示成单位采样序列的位移加权和.方法二：任意序列可表示成与的卷积和单位抽样响应与卷积和(n)h(n)T[δ(n)]单位抽样响应