1、第8章 测量信号处理,为深入了解信号的物理实质，将其进行分类研究是非常必要的，从不同角度观察信号，可分为：,5 从可实现性-物理可实现信号与物理不可实现信号。,信号的分类,周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号x ( t ) = x ( t + nT ),简单周期信号,复杂周期信号,b) 非周期信号：在不会重复出现的信号。,准周期信号:由多个周期信号合成，但各信号频率不成公倍数。如：x(t) = sin(t)+sin(2.t),瞬态信号:持续时间有限的信号，如 x(t)= e-Bt . Asin(2*pi*f*t),c)非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象
2、是一种随机过程。,噪声信号(平稳),4 连续时间信号与离散时间信号,a) 连续时间信号:在所有时间点上有定义,b)离散时间信号:在若干时间点上有定义,8.3 信号时域分析,时域波形分析是最常用的信号分析手段，用示波器、万用表等普通仪器显示信号波形就可以特征参数。,波形分析的应用,超门限报警,1)峰值P，双峰值Pp-p,2)均值,U=0 For K = 0 To NU=U+data(k) Next U=U/N,表示集合平均值或数学期望值,均值：反映了信号变化的中心趋势，也称之为直流分量。,3)均方值,E2=0 For K = 0 To N E2=E2+data(k)*data(k) Next R
3、MS=sqr(E2/N),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。,4)方差,U=0 For K = 0 To NU=U+data(k) Next U=U/N,V2=0 For K = 0 To N V2=V2+(data(k)-U)*(data(k)-U) Next V=V2/N,方差：反映了信号绕均值的波动程度,信号幅值报警系统设计实验：,信号的幅值域分析,p(x)的计算方法：,2 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。,3、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
4、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。,实验图谱,变量之间的相依关系称为相关。信号之间的相似关系称为相关函数。,0,A,t,信号的时差域相关分析,算法：令x(t)、y(t)二个信号之间产生时差，再相乘和积分，就可以得到时刻二个信号的相关性。,相关法测速 利用求随机过程互相关函数极值的方法来测量速度，设平稳随机过程观察时间为T，则它的互相关函数为,沿运动物体速度方向相隔一定距离安装两个传感器A和B ，通过A、B获得运动物体的表面特征信号x(t)和y(t)。,理想情况下，A和B之间仅存在一个延时t0，是运动物体同一点过上游传感器A时刻和过下游传感器B时刻的时间差，称为“渡越时间”。
5、可以通过相关运算求得渡越时间t0，进而获得目标运行速度,求渡越时间t0，需作x(t)和y(t)的互相关函数,在等于渡越时间t0时，互相关函数Ryx取得最大值。,由三相异步电机带动皮带产生水平的速度信号。使用变频调速的方法调节电机转速。在皮带上贴一段铝箔，铝箔随皮带运动，表面特征依次被上游和下游传感器读得，求两信号的互相关函数就能获得渡越时间值。,地下输油管道漏损位置的探测,案例：地震位置测量,8.4 信号频域分析,信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。,时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简谐波外，
6、很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。,时域分析与频域分析的关系,大型空气压缩机传动装置故障诊断,信号频率成分直接估计算法,离散傅里叶变换的计算公式为：,3、数字滤波,利用离散时间系统特性对输入信号进行加工处理，把输入序列 x(n) 变换成一定的输出序列 y(n)， 从而达到改变信号频率构成的目的。,y(n)=x(n)*h(n),设数字滤波器的脉冲响应序列为h0, h1, h2,hm, 则,展开：,将数字滤波器系数带入公式中就可以对信号进行数字滤波。,For i=0 To N7 Y(i)=-0.064X(i-0)+0.041X(i-1)+0.301X(i-2)+0.454X(i-3) +0.301X(i-4)+0.041X(i-5)-0.064X(i-6) Next,样例信号：,数字滤波应用实例:,滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警,
