1、现代信号处理新技术讲座,丛玉良,在空气动力学、航空工程、喷气推进、工程控制论、物理力学等技术科学领域作出了开创性贡献。,中国航天科技事业的先驱和杰出代表，被誉为“中国航天之父”和“火箭之王”。,信息技术包括测量技术,计算机技术和通讯技术,测量技术是关键和基础.-钱学森,（17681830） 傅里叶是法国数学家、物理学家.,在数学中以他的姓氏命名的有:傅里叶级数、傅里叶系数、傅里叶变换、傅里叶积分、傅里叶代数、傅里叶公式、傅里叶和、傅里叶乘子、傅里叶积分方程、傅里叶积分算子等等.他引出了分析学的许多重大问题,从而开辟了分析学的新时代.,著名物理学家麦克斯韦（Maxwell）称“傅里叶的论著是一部
2、伟大的数学诗” . 恩格斯（Engels）则把傅里叶的数学成就与他所推崇的哲学家黑格尔（Hegel）相提并论,他写道:“傅里叶是一首数学的诗,黑格尔是一首辩证法的诗.”,“对自然界的深入研究是数学发现的最丰富的源泉.” 傅里叶,克劳德艾尔伍德香农（Claude Elwood Shannon ，1916年4月30日2001年2月26日）美国数学家、信息论的创始人。 香农于1940年获得麻省理工学院（MIT）数学博士学位和电子工程硕士学位。1941年他加入贝尔实验室数学部，工作到1972年。1956年他成为麻省理工学院（MIT）客座教授，并于1958年成为终生教授，1978年成为名誉教授。香农博士
3、于2001年2月26日去世，享年84岁。,数码音频系统是通过将声波波形转换成一连串的二进制数据来再现原始声音的，实现这个步骤使用的设备是模/数转换器（A/D）它以每秒上万次的速率对声波进行采样，每一次采样都记录下了原始模拟声波在某一时刻的状态，称之为样本。将一串的样本连接起来，就可以描述一段声波了，把每一秒钟所采样的数目称为采样频率或采率，单位为HZ（赫兹）。,采样频率越高所能描述的声波频率就越高, 还原就越真实越自然。在当今的主流采集卡上，采样频率一般共分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级，22.05 KHz只能达到FM广播的声音品质，44.1KHz则是理论上的CD音质界
4、限，48KHz则更加精确一些。对于高于48KHz的采样频率人耳已无法辨别出来了，所以在电脑上没有多少使用价值。,信号是信息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等. 信号处理是对信号进行提取、变换、分析、综合等过程。,信号有不同分类,可以分成模拟信号和数字信号，也可以分成确定性信号和随机信号.现在，对于信号的处理，人们通常是先把模拟信号变成数字信号，然后利用高效的数字信号处理器(DSP)或计算机对其进行数字信号处理。,数字信号处理涉及三个步骤： 1 模数转换(A/D转换)2 数字信号处理(DSP)3 数模转换(D/A转换)医用CT断层成像扫描仪是利用生物体的各个部位对X射线吸收率不同
5、的现象，并利用各个方向扫描的投影数据再构造出检测体剖面图的仪器。这种仪器中FFT(快速傅里叶变换)起到了快速计算的作用。,数字信号处理主要内容: Z变换 离散傅里叶变换及其快速算法 滤波器设计 谱分析,现代信号处理内容:参数估计理论现代谱估计自适应滤波高阶信号分析时频信号分析的线性变换非线性变换方法 .,语音信号处理它包括的主要方面有：语音的识别，语言的理解，语音的合成,语音的增强,语音的数据压缩等。语音识别是将待识别的语音信号的特征参数即时地提取出来，与已知的语音样本进行匹配，从而判定出待识别语音信号的音素属性.语音合成的主要目的是使计算机能够讲话。为此，首先需要研究清楚在发音时语音特征参数
6、随时间的变化规律，然后利用适当的方法模拟发音的过程，合成为语言。,图像信号处理图像信号处理的应用已渗透到各个科学技术领域。譬如，图像处理技术可用于研究粒子的运动轨迹、生物细胞的结构、地貌的状态、气象云图的分析、宇宙星体的构成等。在图像处理的实际应用中,获得较大成果的有遥感图像处理技术、断层成像技术、计算机视觉技术和景物分析技术等。根据图像信号处理的应用特点，处理技术大体可分为图像增强、恢复、分割、识别、编码和重建等几个方面。,振动信号处理机械振动信号的分析与处理技术已应用于汽车、飞机、船只、机械设备、房屋建筑、水坝设计等方面的研究和生产中。振动信号处理的基本原理是在测试体上加一激振力，做为输入
7、信号。在测量点上监测输出信号。输出信号与输入信号之比称为由测试体所构成的系统的传递函数（或称转移函数）。进而可以做出结构的动态优化设计。,基于动态信息的智能导航 软件与应用系统研发研究动态交通信息的采集、融合、预测处理技术、动态路径规划技术、动态交通信息发布与接收技术建立智能导航与位置服务信息中心应用系统智能导航与位置服务车载终端应用系统,智能导航与位置服务信息中心应用系统采用多层结构,测控技术与仪器专业源于高等教育仪器仪表类专业。1998年教育部调整本科专业时，把仪器仪表类11个专业（精密仪器、光学技术与光电仪器、检测技术与仪器仪表、电子仪器及测量技术、几何量计量测试、热工计量测试、力学计量
8、测量、光学计量测量、无线电计量测试、检测技术与精密仪器、测控技术与仪器）归并为一个大专业测控技术与仪器。这是我国高等教育由专才教育向通才教育转变的重要里程碑。,虽然是整合，但是由于它的面太广，每个学校根据自己的特长继续保持着自己的特色。 虽然同是测控专业，但是所学的内容可能相差很大。总的来说测控专业在我国高校内主要有两个方向，一个是电，一个是机，他们的侧重点会有很大的不同。电类的前身就是自动化仪表专业。机类的前身就是精密仪器专业。,测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它的专业面广，小到制造车间的检测，
9、大到卫星火箭发射的监控。,测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分。最初的测控尝试都是来自于生产生活的需要，对时间的测控要求使人类有了日晷这一原始的时钟，对空间的测控要求使人类有了点线面的认识。现代社会对测控的要求当然不会停留在这些初级阶段，随着科技的发展，测控技术进入了全新的时代。,由于传统观念的影响，很多考生对本专业存在一个明显的认识误区，以为测控技术就是用三角板、直尺之类的仪器进行吃力劳苦的测量，其实这只是很浅显的认识 .,中国工业以前很长时间里在国际市场上没有地位，一个重要的原因是大路货太多，质量太差，没有高质量的产品，无法与其他工业强国相争，这又与我国测控专业人才非常缺乏有关
10、。与世界接轨，中国企业要想提高国际竞争力，产品质量是关键，因此，测控专业的人才变得越来越重要。,在2009年仪器科学与技术本科教学研讨会上，教学指导委员会主任委员胡小唐教授在题为“以质量工程为抓手，推进仪器科学与技术创新教育”的报告中指出，开设测控技术与仪器专业的本科院校从2000年的96所增加到2009年的257所，增长167%，在校生人数由2000年的27600人增加到2009年的85700人，增长210%。在如此高速发展的形势下，如何保证教育教学质量，培养适应社会需求的人才，成为仪器科学与技术专业教育的生命线，是我们所面临和需要解决的重大课题。,测控技术的应用,1 测控技术在冶金工业中的
11、应用 2 测控技术在电力工业中的应用 3 测控技术在煤炭工业中的应用 4 测控技术在石油工业中的应用 5 测控技术在化学工业中的应用 6 测控技术在机械工业中的应用 7 测控技术在航空航天业中的应用 8 测控技术在军事装备中的应用 9 测控技术在医药医疗业中的应用 10 测控技术在农业中的应用 11 测控技术在大众生活中的应用,测控技术与仪器专业本科培养方案 一、培养目标 培养适应现代化建设和未来社会与科技发展需要，德智体美全面发展与健康个性和谐统一的，富有创新精神、实践能力和国际视野的高素质仪器科学专门人才。 学生毕业后具备仪器科学和信息与通信工程等方面的知识，具有科学的思维方法，成为信息和
12、通信及仪器科学等领域从事研究开发、设计与制造以及经营管理等工作的复合型高级专门人才。,主干学科及主要课程 主干学科：仪器科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术。 主要课程:电路电子系列课程，计算机系列课程，通信原理，数字信号处理，现代传感技术，自动化仪表，测试技术基础，微弱信号检测原理，单片机原理，智能仪器、虚拟仪器等。 主要实践教学环节：金工实习、认识实习、生产实习、程序设计与编程课程设计、专业实验、传感器综合实验、计算机应用及上机实践、毕业设计。,工程图学C2.5 复变函数与积分变换B2.5 电路分析基础B4 工程力学4 程序设计与编程 3 模拟电子电路3,电路分析基础系统论述电路分
13、析中的基本概念、基本定律和基本分析方法。主要内容包括：电路元件、电路变量和电路定律，线性电路的基本分析方法，电路的等效变换，网络定理，电容元件与电感元件，一阶电路分析，二阶电路分析，交流动态电路，相量模型和相量方程，正弦稳态的功率和能量，电路的频率特性，三相电路，耦合电感和理想变压器，双口网络等。,模拟电子电路内容包括：运算放大器、二极管及其基本电路、双极结型三极管及放大电路基础、场效应管放大电路、模拟集成电路、反馈放大电路、功率放大电路、信号处理与信号产生电路、直流稳压电源、电子电路的计算机辅助分析与设计。,数字电路与逻辑设计 高频电子技术 电子技术实验 信号与系统B,数字电路与逻辑设计包括
14、数字电路中的数和编码、逻辑代数基础、集成门电路、组合逻辑电路的分析和设计、集成触发器、时序逻辑电路的分析和设计、大规模数字集成电路、数/模和模/数转换、VHDL描述逻辑电路等内容。,高频电子技术主要内容包括选频和滤波电路、小信号调谐放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、频率变换与混频器、振幅调制与解调、角度调制与解调、反馈控制电路与频率合成技术等 .,信号与系统从概念上可以区分为信号分解和系统分析两部分，但二者又是密切相关的。 主要内容包括连续系统的时域分析、傅里叶变换、拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析等。,误差理论 通信原理A 传感器原理与应用 单片机原理与应用 数字信号处理A 弱信号检
15、测理论,误差理论内容包括：误差的基本性质与处理、误差的合成与分配、测量不确定度、线性参数的最小二乘法处理、回归分析、动态测试数据处理基本方法、动态测量误差及其评定等。,通信原理通信系统作为一个实际系统，是为了满足社会与个人的需求而产生的，目的就是传送消息（数据、语音和图像等）。 主要内容包括:模拟信息传输、模拟信号的数字传输、数字信号的基带传输、数字信号的频带传输、信源及信源编码、信道及其复用技术、信道编码、同步原理 等.,传感器原理与应用介绍几何量、机械量、热工量等非电物理量检测中所选用的传感器，主要内容包括各种传感器的工作原理、组成结构、特性参数、设计和选用的基本知识 .常见物理量的测试与
16、检测：振动(位移、速度、加速度)、力(压力)、温度和流量。,1 电阻式传感器 2 电容式传感器 3 电感式传感器 4 磁电式传感器 5 压电式传感器 6 热电式传感器 7 光电式传感器 8 霍尔式传感器 9 光纤传感器 10 磁栅式传感器 11 谐振式传感器,单片机原理与应用 介绍以MCS-51为核心的单片机系列的工作原理及其应用。内容包括单片机的结构、指令系统，汇编语言程序设计，存储器与存储器的扩展，单片机的I/O接口扩展，单片机的串行通信，单片机的接口技术及应用，单片机应用小系统设计开发的步骤、方法以及抗干扰技术等。,弱信号检测理论阐述了在强背景噪声中进行微弱信号检测的基本原理、方法和信号
17、估计理论。1 介绍了随机信号和噪声的一些基本知识，包括其统计特征及通过电路的响应；2 介绍了电噪声的相关知识，包括电路中的噪声源、计算方法和电路中噪声性能指标及其评价，以及低噪声设计的相关技术；3 论述了噪声中检测信号的基本方法，包括噪声中信号波形的恢复（滤波）、信号判决和信号参量估计。,运用这些技术可以测量到传统观念认为不能测量的微弱量（例如：弱光、小位移、微振动、微温差、小电容、弱磁、弱声、微电导和微电流等），使微弱信号测量精度得到很大的提高。因此，它是发展高新技术、探索和发现新的自然规律的重要测量手段，对推动科技和生产发展均有重要的应用价值。,测试技术基础A 计算机应用技术 光电器件及应
18、用 机械设计B 专业外语 计算机通信,测试技术基础主要讲述电子测量的基本概念,主要物理量(电压、频率、时间、相位)、元件参数、阻抗、噪声等的基本测量原理、测量方法及常规仪器(示波器、信号源、计数器等)的工作原理和操作使用.,计算机应用技术主要介绍计算机的基本组成和工作原理。 包括计算机的基本特性、数据表示、运算方法和运算器、指令系统、存储系统、控制器、外围设备、输入输出系统和计算机发展展望。,光电器件及应用介绍半导体光电器件的基本知识以及最新应用。内容分为两大部分，第一部分介绍各种半导体发光、受光器件的基本知识，以及在传感技术、测量技术中的应用；第二部分主要介绍发光器件与受光器件的组合应用，例
19、如光耦合器、光断续器、固体继电器等。,机械设计主要研究一般工作条件下通用机械零部件的工作原理、结构特点、基本设计理论和设计计算方法，以及机械设计系统方案的设计与选择。,计算机通信计算机通信是一种以数据通信形式出现，在计算机与计算机之间或计算机与终端设备之间进行信息传递的方式。它是现代计算机技术与通信技术相融合的产物，在信息处理系统等领域得到了广泛应用。主要包括数据通信技术基础、传输介质、差错控制编码方法、流量控制、差错控制技术、多路复用技术、频带传输及调制技术、数据交换技术、物理层接口及标准、二进制同步通信规程、高级数据链路控制规程、计算机通信常用设备等内容。,自动控制原理C 数字通信原理 电
20、磁场与电磁波B 近代传感技术 数据库应用技术,自动控制原理自动控制原理是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。 主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标，自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。,自动控制理论发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进
21、一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线性定常数系统的分析和设计问题。,现代控制理论主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。,数字通信原理主要介绍通信系统构成、基本原理、主要性能指标、通信信号和系统的基本设计方法与分析方法。,电磁场与电磁波以“麦克斯韦”作为主线，从一般到具体（由静到动、由无界到有界、由无源到有源），系统地阐述了电磁场与电磁波的基本理论和
22、分析方法，重点突出电磁场的传输特性。 主要内容包括电磁理论必要的数学基础、电磁场的基本问题、静态场、时变电磁场、平面电磁波、导行电磁波、电磁波的辐射。,数据库应用技术数据管理是数据处理的核心，数据库技术主要用于数据管理。它是一种先进的现代数据管理技术，已成为计算机应用的一个重要分支，并在各行各业中得到了广泛的应用。 主要内容包括：数据库基础及其操作，查询、视图与SQL基础，程序设计，可视化程序设计和数据库应用程序设计。,智能仪器 数字图像通信 自动化仪表 虚拟仪器与测试系统 现代通信网 计算机控制装置 CCD原理及应用,智能仪器内容包括智能仪器的结构、设计要点以及现状与发展,智能仪器模拟量输入
23、/输出通道,智能仪器人机接口,智能仪器通信接口,智能仪器典型处理功能,智能仪器中的数据处理技术 , 数值与非数值处理 测量结果的处理方法 ,智能仪器的可靠性及抗干扰设计等。,数字图像通信主介绍了数字图像通信的基本理论和技术，主要为图像压缩编码、图像传输、图像通信应用系统等。,自动化仪表自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。,主要讲述生产过程自动化控制系统中使用的各种检测、控制仪表的工作原理，及组成控制系统的使用方法。概述自动化仪表的发展情况
24、，在过程控制系统中的作用，及自动化仪表的技术指标；介绍温度、压力、流量、物位、成份等参数检测仪表及其变送器的工作原理；PID调节器的阶跃响应、频率特性和线路实例；叙述气动、电动等几种典型的执行器；介绍现场总线控制系统中的智能仪器仪表的基本结构，几种协议及应用.,虚拟仪器与测试系统第1部分介绍虚拟仪器的基本概念和图形化编程语言的基本知识；第2部分系统介绍LabVIEW的安装、编程环境、语法规则、程序结构和编程技巧；第3部分介绍LabVIEW在数据采集、仪器控制网络通信和数据分析处理等方面的基础及实际应用。,现代通信网主要介绍图论基本知识、排队论基础、可靠性理论基础等现代通信网的基本理论，以及这些
25、基本理论在网路设计中的应用。在这些基本理论的基础上，侧重于对电话网和传输网的网路结构、通信网的规划设计，NISDN、BISDN与ATM、电信支撑网及接入网技术等通信网基本技术方面的讨论。,计算机控制装置主要介绍生产过程控制系统、计算机网络基础和集散型控制系统三个方面的工程实用知识。内容包括：生产过程自动控制系统的基本概念、被控对象的特性、控制装置的特性、典型控制系统、计算机控制系统概述、计算机网络基础知识。,CCD原理及应用主要讲述电荷藕荷器件（CCD）的基本工作原理，典型阵线阵、面阵CCD的驱动电路，各种线阵、面阵CCD的特性参数；CCD应用中的有关光源、光学系统、计算机数据采集和处理的方法
26、等.,可编程控制器原理及应用 嵌入式原理与应用 在线检测技术 DSP及其应用 图像处理新技术教授讲座 通信新技术教授讲座 微弱信号检测教授讲座 现代信号处理新技术讲座,可编程控制器原理及应用主要介绍小型可编程控制器的基本工作原理、编程元件、指令系统、程序设计方法以及应用实例。,嵌入式原理与应用主要介绍嵌入式系统的基础理论知识，主要内容包括：嵌入式系统基本概念、体系结构与调试方法、软件与硬件开发技术、存储与接口技术、总线与外围设备、实时操作系统与调度算法。,在线检测技术了解在线检测系统计算机接口和非接触测量物体外形尺寸的测量等。,DSP及其应用主要讲述DSP硬件设计和软件开发。介绍DSP的发展、原理结构及片上外设；介绍5402DSK板和DSP硬件电路的设计；介绍DSP的C语言编程和CCS集成开发环境的使用等.,大学的学习方法 1 学会学习 2 学会生活 3 学会合作 4 学会思考,谢 谢,
