最新信号和信号处理的基本概念资料教学讲义PPT.ppt

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1、信号和信号处理的基本概念资料1.1信号的基本概念1.2信号的分类1.3信号的获取1.4信号的描述1.5工程信号处理系统的基本组成和功能1.6系统和系统分析方法信号和信号处理的基本概念一、测试、信息、信号测试：具有试验性质的测量试验：对未知事物的探索认识过程测量：确定被测对象的量值进行的实验过程信息：消息、情报或知识，事物运动状态或方式信号：传输信息的载体获取知识，需要借助信号的传播1.1信号的基本概念三、动态信号分析的发展动态信号分析发展的三个阶段时域分析-----频域分析------时频分析信号处理方法的改进与新信号处理方法频谱校正理论的发展时频分析的各种分析方法多参量测

2、量系统的开发计算机辅助测试分析系统的广泛开发和应用信号分析与处理的三个阶段时域分析频域分析时频分析单频率谐波信号分析自由衰减振动信号分析两谐波信号叠加的情况分析多自由度衰减振动信号分析单一频率幅值调制信号的STFT单一频率幅值调制信号的Wigner-Ville分布BACK动态信号和静态信号确定性信号和随机信号能量信号和功率信号模拟信号和数字信号1.2信号的分类动态信号和静态信号动态信号：随时间变化的信号，动态信号一般涉及到频率、幅值和相位等因素，可分为确定性信号和随机信号。静态信号：不随时间变化的信号，静态信号一般是恒值。有时我们把随时间变化非常缓慢的信号(例如温度、压力等

3、)称为准稳态信号，准稳态信号变化的频率非常低。确定性信号和随机信号动态信号分类确定性信号随机信号周期信号非周期信号非平稳随机信号平稳随机信号准周期信号瞬态信号各态历经信号非各态历经信号确定性信号若信号被表示为一确定的时间函数x(t)=f(t)，对于指定的某一时刻t，可确定一相应的函数值x(t)，这种信号称为确定性信号或规则信号。其实质是可以用确定的数学关系来描述，例如，我们熟知的正弦、方波和三角波等信号。确定性信号可分为周期信号和非周期信号。周期信号经过一定时间可以重复出现的信号，周期信号包含有单频率简谐信号和复杂周期信号。满足条件：机械系统中，回转体不平衡、不对中等引起的

4、振动，齿轮的啮合引起的振动，往往是一种周期振动。周期信号单频率周期信号曲线多频率周期信号曲线非周期信号非周期信号在时间上不具有周而复始的特性。当T趋于无穷大时，周期信号变成非周期信号。非周期信号又分为准周期信号和瞬变非周期信号。准周期信号准周期：周期与非周期的边缘情况，是由有限个周期而又不成公倍数的信号混合产生的信号。有时人们把存在有规律的冲击衰减信号，但不存在严格的等式关系的信号也称为准周期信号，例如，机械系统中，齿轮断齿、滚动轴承疲劳剥落产生的振动信号、浇灌大型桥梁钢筋混凝土结构时用以增加密实性的多台激振器不同步引起的振动信号都是这类信号。瞬态信号对于爆炸、弹击、地震等

5、出现的能量急速释放；电视、雷达、通讯中的突发脉冲信号；机械振动中的冲击引起的自由衰减信号都是瞬态信号。旋转机械升降速过程，机床喘振等信号也是瞬态信号。随机信号随机信号：不能用精确的数学表达关系式描述的信号，任何时间t的幅值、频率和相位是不可事先预知。随机信号包含有平稳随机信号和非平稳随机信号。平稳随机信号平稳随机信号指任意时间t的幅值、频率和相位虽然事先不可预知，但具有统计规律，可以用统计规律进行分析的信号。非平稳随机信号非平稳随机信号没有统计特征。如果任何一个时间样本的统计特征都能代表整个时间历程，这种信号是各态历经随机信号。各态历经随机信号非各态历经随机信号任何一个时间

6、样本的统计特征都不能代表整个随机过程的统计特征，这种信号是非各态历经信号。能量信号和功率信号能量信号：在分析区间(-∞，∞)，能量为有限的信号称为能量信号。满足条件：矩形脉冲在区间(t1，t2)内，减幅正弦波在区间(0，∞)内，衰减指数在区间(0，∞)内都是能量信号能量信号和功率信号功率信号：在分析区间(-∞，∞)能量不是有限值，信号具有无限大能量，在这种情况下，研究信号的平均功率更有意义。功率信号满足条件：在区间(t1,t2)内，信号的平均功率为：显然，一个能量信号具有零平均功率，而一个功率信号具有无限大能量。模拟信号和数字信号模拟信号：在连续时间范围内所定义的信号，而信

7、号的幅值可以取连续范围内任意数值，即时间连续，幅值也连续的信号称为模拟信号。这种信号在数学上表示为连续变量的函数，此类信号也称连续时间信号。数字信号：在时间上和幅值上都是经过量化的信号。数字信号总是可以用一系列的数来表示，而每一个数又是由有限位数码来表示。离散时间信号就是一类典型的数字信号。BACK信号拾取系统要特别注意下面两个问题：1.拾取信号不失真：不失真是保证信号处理能得到正确结果的先决条件。不失真一般是指拾取的信号在指定的频率范围内，幅值具有合适的动态量程，既不能太小使信噪比过低，也不能太大超过量程，相位不