第3章测试信号的时域分析与处理

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1、第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理本章学习要求：本章学习要求：1.1.掌握信号时域特征的获取方法掌握信号时域特征的获取方法2.2.掌握信号与数据的插值方法掌握信号与数据的插值方法3.3.了解信号与数据的拟合方法了解信号与数据的拟合方法4.4.掌握数值微分和数值积分掌握数值微分和数值积分5.5.了解时域信号的平滑和建模了解时域信号的平滑和建模第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理 数字信号处理主要研究用数字序列来表示测试信号，并用数数字信号处理主要研究用数字序列来表示测试信号，并用数学公式和运算来对这些数字序列进行处理，以便把信号变换学公式

2、和运算来对这些数字序列进行处理，以便把信号变换成符合某种需要的形式。内容包括成符合某种需要的形式。内容包括数字波形分析、幅值分析、数字波形分析、幅值分析、频谱分析和数字滤波。频谱分析和数字滤波。 数字信号处理基础数字信号处理基础 数字信号处理中常用的运算有差分方程计算、相关系数计数字信号处理中常用的运算有差分方程计算、相关系数计算、离散傅里叶变换计算、功率谱密度计算、矩阵运算、对数算、离散傅里叶变换计算、功率谱密度计算、矩阵运算、对数和指数运算、复频率变换及模数和数值转换等。和指数运算、复频率变换及模数和数值转换等。第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理数字信号处理的

3、优势数字信号处理的优势 1)1)用数学计算和计算机显示代替复杂的电路和机械结构用数学计算和计算机显示代替复杂的电路和机械结构NnnxNtxE022)(1)(第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理2)2)计算机软硬件技术发展的有力推动计算机软硬件技术发展的有力推动a)a)多种多样的工业用计算机。多种多样的工业用计算机。 第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理b)b)灵活、方便的计算机虚拟仪器开发系统灵活、方便的计算机虚拟仪器开发系统第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理物理信号物理信号对象对象传传感感器器电信号电信号放

4、放大大调调制制电信号电信号A/D转换转换数字信号数字信号计计算算机机显显示示D/A转换转换电信号电信号控制控制物理信号物理信号测试信号数字化处理的基本步骤测试信号数字化处理的基本步骤预处理预处理数字处数字处理理第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理a a、信号调理信号调理（预处理）：是指在数字处理之前，（预处理）：是指在数字处理之前，对信号用对信号用模拟方法模拟方法进行的处理。把信号变成适于进行的处理。把信号变成适于数字处理的形式，以减小数字处理的困难。数字处理的形式，以减小数字处理的困难。 对输入信号的幅值进行处理，使信号幅值与对输入信号的幅值进行处理，使信号幅值与

5、A AD D转换器的动态范围相适应；转换器的动态范围相适应； 衰减信号中不感兴趣的高频成分，减小频混的影衰减信号中不感兴趣的高频成分，减小频混的影响；响； 隔离被分析信号中的直流分量，消除趋势项及直隔离被分析信号中的直流分量，消除趋势项及直 流分量的干扰流分量的干扰 解调解调第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理b b、A AD D转换转换：是将预处理以后的模拟信号变为数字信号，：是将预处理以后的模拟信号变为数字信号， 存入到指定的地方。存入到指定的地方。信号经过上述变换以后，即变成了信号经过上述变换以后，即变成了时间上离散、幅值上量化时间上离散、幅值上量化的数字信号

6、。的数字信号。 采样采样利用采样脉冲序列，从信号中抽取一系列离散值，利用采样脉冲序列，从信号中抽取一系列离散值， 使之成为采样信号的过程使之成为采样信号的过程 编码编码将经过量化的值变为二进制数字的过程。将经过量化的值变为二进制数字的过程。 量化量化(quantization)(quantization)把采样信号经过舍入变为只有有把采样信号经过舍入变为只有有限个有效数字的数，这一过程称为量化限个有效数字的数，这一过程称为量化第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理4 4位位A/D: XXXXA/D: XXXXX(1) 0101 X(2) 0011 X(3) 0000

7、第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理C C、数字信号分析：数字信号分析：可用数字运算器件组成信号处理可用数字运算器件组成信号处理 器完成，也可用通用计算机。器完成，也可用通用计算机。 数字信号处理的主要内容包括频谱分析、功率谱分析、数字信号处理的主要内容包括频谱分析、功率谱分析、相关分析、数字滤波与信号的识别等。目前分析计算速度很相关分析、数字滤波与信号的识别等。目前分析计算速度很快，已近乎达到快，已近乎达到“实时实时”。 d、结果显示结果显示：一般采用数据和图形显示结果：一般采用数据和图形显示结果 第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理

8、信号的时域处理是处理观测结果的首要任务。信号的时域处理是处理观测结果的首要任务。如最大值，最小值、过零点等。对于随机信号，其如最大值，最小值、过零点等。对于随机信号，其统计特性的获取是其时域处理的主要内容。本章统计特性的获取是其时域处理的主要内容。本章 以讨论时间序列以讨论时间序列x(nx(n) )的处理方法为主。的处理方法为主。3.1信号时域特征的获取方法信号时域特征的获取方法第第3 3章章 测试信号的时域分析与处理测试信号的时域分析与处理 假如采集的信号为模拟电压信号假如采集的信号为模拟电压信号x(t),经过经过ADC后后变为按一定时间间隔变为按一定时间间隔Ts采样的时间序列采样的时间序列