工程测试技术 第二章 第二讲信号分析基础.ppt

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1、第二章、信号分析基础本章学习要求：1.掌握信号分类方法2.了解信号分析中的常用函数3.掌握信号分析中函数的运算（卷积和相关）4.掌握信号时域波形分析方法5.掌握信号时域统计分析方法6.掌握信号频域频谱分析方法7.了解其它信号分析方法工程测试技术第二章、信号分析基础信号的时域波形分析是最常用的信号分析手段，用示波器、万用表等普通仪器直接显示信号波形，读取特征参数。72.2信号的时域波形分析72.2信号的时域波形分析2.2信号的时域波形分析81、信号波形图tA2、周期T，频率f=1/TT3、峰值P，峰峰值Pp-pPPp-p4、其它波形特征值（瞬态信号参数）：-波宽Wp-波形

2、面积S-信号周长L-短时能量Es2.2信号的时域波形分析2.2信号的时域波形分析实验：125、波形分析的应用超门限报警信号类型识别信号基本参数识别Pp-p2.2信号的时域波形分析案例：汽车速度测量:14T2.2信号的时域波形分析案例：旅游索道钢缆检测超门限报警152.2信号的时域波形分析16实验：声音信号有效值报警：2.2信号的时域波形分析2.3信号的时域统计分析第二章、信号分析基础1.均值2.均方值3.方差4.概率密度函数5.概率分布函数6.直方图1、均值均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望值。0At均值：反映了信号变化的中心趋势，也称之为直流分量。2.3信号的

3、时域统计分析应用：（1）信号中的直流分量消除（2）仪器的智能调零2.3信号的时域统计分析2、均方值工程测量中仪器的表头示值就是信号的有效值。信号的均方值E[x2(t)]，表达了信号的强度；其正平方根值，又称为有效值(RMS)，也是信号平均能量的一种表达。应用：局部异常信号识别（钢丝绳断丝检测）2.3信号的时域统计分析3、方差方差：反映了信号绕均值的波动程度。信号x(t)的方差定义为：大方差小方差应用：表面粗糙度评价。2.3信号的时域统计分析以幅值大小为横坐标，以每个幅值间隔内出现的概率为纵坐标进行统计分析的方法。它反映了信号落在不同幅值强度区域内的概率情况。p(x)的计

4、算方法2.3信号的时域统计分析4、概率密度函数概率密度函数应用：概率密度函数作用：幅值域分析2.3信号的时域统计分析均值均方值方差5、概率分布函数概率分布函数是信号幅值小于或等于某值R的概率，其定义为：概率分布函数又称之为累积概率，表示了落在某一区间的概率。2.3信号的时域统计分析2.3信号的时域统计分析给定信号，试求概率密度函数，概率分布函数，均值，均方值，方差。解：例题2.3信号的时域统计分析研究一个周期内的情况当R=A时，F(x)=1.2.3信号的时域统计分析2.3信号的时域统计分析2.3信号的时域统计分析6、联合概率密度函数Txy/T表示x(t)落在(x+x)

5、范围内，而y(t)落在(y+y)范围内的概率，Txy是x(t)和y(t)同时分别落在(x+x)及(y+y)区域中的总时间，即Txy=t1+t2+…。反映了两相关随机数据发生某一事件的概率2.3信号的时域统计分析7、直方图以幅值大小为横坐标，以每个幅值间隔内出现的频次为纵坐标进行统计分析的一种方法。直方图概率密度函数归一化2.3信号的时域统计分析图谱实验：222.3信号的时域统计分析22工程应用1：灰度图象的直方图均衡处理灰度图象直方图均衡是利用概率分析技术实现的一种CCD图象增强技术，其原理是先求出图象的灰度直方图(概率密度曲线)和概率分布曲线，然后通过均衡处

6、理，使得分布在每一个灰度级上的象素个数相等或基本相等。PhotoShop2.3信号的时域统计分析22工程应用1：肺癌细胞图象的直方图均衡处理Fori=0To256Step1hist(i)=hist(i)/(300.0*220.0)cdf(i)=cdf(i-1)+hist(i)NextFori=0To299Step1Forj=0To219Step1c=data(i,j)blue=Int(c/65536.0)hist(blue)=hist(blue)+1NextNext2.3信号的时域统计分析第二章、信号分析基础2.4信号的时差域相关分析1、相关的概念相关指变量之间的相依关

7、系，统计学中用相关系数来描述变量x，y之间的相关性。是两随机变量之积的数学期望，称为相关性，表征了x、y之间的关联程度。xyxyxyxy例如，玻璃管温度计液面高度(Y)与环境温度(x)的关系就是近似理想的线形相关，在两个变量相关的情况下，可以用其中一个可以测量的量的变化来表示另一个量的变化。协方差或相关矩均方差2.4信号的时差域相关分析2、相关函数如果所研究的变量x,y是与时间有关的函数，即x(t)与y(t)，这时可以引入一个与时间τ有关的量，称为函数的相关系数，并有：假定x(t)、y(t)是不含直流分量(信号均值为零)的能量信号。分母常