1、 现代测试技术 信号分析实验（一） 学生 :吴玲玲 学院 班级 :机械学院 硕 1003 班 学号 :3111001100 现代测试技术 一、 实验目的 1.理解和巩固信号处理的基本方法，实现对 稳态 信号的分析计算 2.掌握信号处理的一般编程方法，实现 对 振动信号基本特征量的提取 二、 实验要求 有两个数字信号： A： )3120s i n (5)460s i n (10)( tttx B： )6120s i n (4)260s i n (12)( ttty 1.画出 A 和 B 的波形图，轴心轨迹图 ； 2.做出 B 的幅值谱、相位谱、功率谱； 3.做出 A 和 B 的互相关和相干分析。
2、 注意： 1. 要先计算采样频率和采样间隔； 2. 图 上要表明纵、横坐标的数值和单位； 三、 实验方法 理解信号处理的原理和方法， 使 用 MATLAB 完成对 信号的仿真和基本的处理 四、 实验结果与分析 1. 计算采样频率和采样间隔 由信号表达式可知，信号 A、 B 周期相同，相位不同，且 A 信号与 B 信号的最大频率均为 Hzf 602120 ，由采样定律可知，采样频率为Hzff s 6.15356.2 ， 取采样频率 sf =1024Hz，则采样间隔为 t =0.9765625ms。 2 画出 A 和 B 的波形图，轴心轨迹图，并计算出其波形系数 tF 和波峰系数 cF 为了形成比
3、较清晰的轴心轨迹图，样本数目不宜过大，以少于 100 120 个样本为宜。此处选择 100 个样本，时间间隔 t =0.9765625ms，则样本长度为97.65625ms Matlab clear t=0:0.0009765625:0.1; x=10*sin(60*pi*t+pi/4)+5*sin(120*pi*t+pi/3); y=12*sin(60*pi*t+pi/2)+4*sin(120*pi*t+pi/6);%A 和 B 的波形图 现代测试技术 %画信号波形图 figure plot(t,x) title(信号 A 的波形图 );xlabel(时间 /s); ylabel(幅值 );
4、 grid on figure plot(t,y) title(信号 B 的波形图 ); xlabel(时间 /ms); ylabel(幅值 ); grid on %画轴心轨迹图 figure a,b=cart2pol(x,y); polar(a,b); title(轴心轨迹图 ); grid on; 执行结果为： 现代测试技术 由结果可看出，信号 A、 B 均为周期信号，且周期相同，均为 1/30s。轴心的轨现代测试技术 迹较为均匀，在 50 度 ,190 度 及 260 度 附近窜动较大。 3.做出 B 的幅值谱、相位谱、功率谱 采样频率选取 sf =1000Hz，取 512 个点，采样间
5、隔 t =0.001s，则采样长度为 0.512s 程序代码： clear t=0:0.001:0.512; y=12*sin(60*pi*t+pi/2)+4*sin(120*pi*t+pi/6); Y=fft(y,512); N=length(Y); subplot(2,2,1); plot(t(1:100),y(1:100); title(原始信号波形图 );xlabel(时间 t/s); R=abs(Y(1:floor(N/2); theta=angle(Y(1:floor(N/2); f=(0:255)/512*1000; P=Y.*conj(Y)/512; subplot(2,2,2
6、); plot(f,R(1:256); title(幅值谱 );xlabel(频率 Hz); subplot(2,2,3); plot(f,theta(1:256); title(相位谱 );xlabel(频率 Hz); subplot(2,2,4); plot(f,P(1:256); title(功率谱 ),xlabel(频率 Hz),ylabel(功率 ); 执行结果为： 现代测试技术 由结果可知，信号 B 在频率 25Hz 附近时幅值、功率达 、 相位 均达 到最大值在 60Hz附近时，相位 也为 最大值，而幅值、功率则为次大值。 4.做出 A 和 B 的互相关和相干分析 程序代码： c
7、lear t=0:0.001:0.1; x=10*sin(60*pi*t+pi/4)+5*sin(120*pi*t+pi/3); y=12*sin(60*pi*t+pi/2)+4*sin(120*pi*t+pi/6); %A 和 B 的互相关分析 subplot(3,1,1);plot(t,x,t,y);title(A 与 B 信号波形图 ); legend(x(t),y(t); box off; xlabel(时间 t/s); ylabel(x(t)和 y(t); dt=0.001; 现代测试技术 a,b=xcorr(x,y,unbiased); subplot(3,1,2);plot(b*dt,a); title(互相关分析 );xlabel(时间 t/s); %A 和 B 的相干分析 subplot(3,1,3);plot(mscohere(x,y); title(相干分析 );xlabel(频率 Hz) 执行结果为： 由结果可知，信号 A 与信号 B 的互相关性较为稳定，变动量不很大 ，两信号之间的相干性现代测试技术 也随频率变化而波动，在 35Hz 附近达到最大，相干系数成为 1，其他频段则基本呈周期性波动， 相干系数最大值也达到 1，较不稳定。
