第2章信号测试及相关描述

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1、第2章 测试信号及其描述 本章学习要求：本章学习要求：1.1.了解信号概念及分类方法了解信号概念及分类方法 2.2.掌握周期信号及离散频谱掌握周期信号及离散频谱3.3.掌握非周期信号及连续频谱掌握非周期信号及连续频谱4.4.随机信号随机信号第2章 测试信号及其描述第2章 测试信号及其描述 测试测试是人们认识客观事物的方法。测试过程是从客观事是人们认识客观事物的方法。测试过程是从客观事物中提取有关信息的过程。测试包含测量与试验。物中提取有关信息的过程。测试包含测量与试验。 信息与信号：信息与信号：信息是人和外界作用过程中互相交换内容信息是人和外界作用过程中互相交换内容的名称。它不是物质，也不是能

2、量，而是事物运动的状态和的名称。它不是物质，也不是能量，而是事物运动的状态和方式。方式。 信号信号具有能量，它描述了物理量的变化过程。在数学上具有能量，它描述了物理量的变化过程。在数学上可以表示为一个或几个独立变量的函数，也可以表示为随时可以表示为一个或几个独立变量的函数，也可以表示为随时间或空间变化的图形。间或空间变化的图形。 第2章 测试信号及其描述 信息信息本身虽不是物质，也不具有能量，但信息的传输却本身虽不是物质，也不具有能量，但信息的传输却依赖于物质和能量。依赖于物质和能量。 一般地说，传输信息的载体称为信号，信息蕴涵于信一般地说，传输信息的载体称为信号，信息蕴涵于信号之中。即信号是

3、消息的表现形式，消息则是信号的具体内号之中。即信号是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容容。 例如，古代烽火，人们观察到的是光信号，它所蕴涵的例如，古代烽火，人们观察到的是光信号，它所蕴涵的信息是信息是“敌人来进攻了敌人来进攻了”；又如防空警笛，人们听到的是声；又如防空警笛，人们听到的是声信号，其含义则是信号，其含义则是“敌机偷袭敌机偷袭”或或“敌机溃逃敌机溃逃”。第2章 测试信号及其描述 第2章 测试信号及其描述 测量系统的构成测量系统的构成第2章 测试信号及其描述 (2)变量转换环节：对于测量系统，为了完成所要求的功变量转换环节：对于测量系统，为了完成所要求的功能，需要将敏感元件的输出变

4、量做进一步变换，即变换成更能，需要将敏感元件的输出变量做进一步变换，即变换成更适于处理的变量，并且要求它应当保存原始信号中所包含的适于处理的变量，并且要求它应当保存原始信号中所包含的全部信息。完成这样功能的环节称为变量转换环节。全部信息。完成这样功能的环节称为变量转换环节。 (3)变量控制环节：为了完成对测量系统提出的任务，要变量控制环节：为了完成对测量系统提出的任务，要求用某种方式去控制以某种物理量表示的信号。这里所说的求用某种方式去控制以某种物理量表示的信号。这里所说的控制意思是在保持变量物理性质不变的条件下，根据某种固控制意思是在保持变量物理性质不变的条件下，根据某种固定的规律，仅仅改变

5、变量的数值。完成这种功能的环节称为定的规律，仅仅改变变量的数值。完成这种功能的环节称为变量控制环节。变量控制环节。 第2章 测试信号及其描述 (4)数据传输环节：当测量系统的几个功能环节被分隔开数据传输环节：当测量系统的几个功能环节被分隔开时，必须从一个地方向另一个地方传输数据。完成这种传输时，必须从一个地方向另一个地方传输数据。完成这种传输功能的环节称为数据传输环节。功能的环节称为数据传输环节。 (5)数据显示环节：有关被测量的信息要想传给人以完成数据显示环节：有关被测量的信息要想传给人以完成监视、控制或分析的目的，则必须将信息变成人的感官能接监视、控制或分析的目的，则必须将信息变成人的感官

6、能接受的形式。完成这种转换机能的环节称为数据显示环节。例受的形式。完成这种转换机能的环节称为数据显示环节。例如数字显示和打印记录。如数字显示和打印记录。 (6)数据处理环节：测量系统要对测量所得数据进行数据数据处理环节：测量系统要对测量所得数据进行数据处理。数据处理工作由机器自动完成，不需要人工进行繁琐处理。数据处理工作由机器自动完成，不需要人工进行繁琐的运算。的运算。 第2章 测试信号及其描述 2.1 2.1 信号的分类与描述信号的分类与描述 信号的分类主要是依据信号波形特征来划分的，在介绍信信号的分类主要是依据信号波形特征来划分的，在介绍信号分类前，先建立信号波形的概念。号分类前，先建立信

7、号波形的概念。 信号波形：信号波形：被测信号信号幅度随时间的变化历程称为信号被测信号信号幅度随时间的变化历程称为信号的波形。的波形。波形波形第2章 测试信号及其描述 0At 信号波形图：信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐标，用时用被测物理量的强度作为纵坐标，用时间做横坐标，记录被测物理量随时间的变化情况。间做横坐标，记录被测物理量随时间的变化情况。第2章 测试信号及其描述 为深入了解信号的物理实质，将其进行分类研究是非常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：必要的，从不同角度观察信号，可分为： 1 从信号描述上分从信号描述上分-确定性信号与非确

8、定性信号确定性信号与非确定性信号； 2 从信号的幅值和能量上从信号的幅值和能量上 -能量信号与功率信号；一般周期信号是常见的功能量信号与功率信号；一般周期信号是常见的功率信号；而非周期信号可能是能量信号，也可以是功率信号，率信号；而非周期信号可能是能量信号，也可以是功率信号，也可以是非功率非能量信号。也可以是非功率非能量信号。3 从分析域上从分析域上-时域与频域，即实信号和复信号时域与频域，即实信号和复信号第2章 测试信号及其描述 4 从连续性从连续性-连续时间信号与离散时间信号；连续时间信号与离散时间信号；5 从可实现性从可实现性 -物理可实现信号与物理不可实现信号物理可实现信号与物理不可实

9、现信号。6 从是否为电信号从是否为电信号 -电信号与非电信号电信号与非电信号第2章 测试信号及其描述 1 1 确定性信号与非确定性信号确定性信号与非确定性信号 可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。（正弦信号）（正弦信号）（随机信号）（随机信号）第2章 测试信号及其描述 周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号 x ( t ) = x ( t + nT )简单周期信号简单周期信号复杂周期信号复杂周期信号n-任意整数

10、；任意整数；T周期周期)sin()(000txtx第2章 测试信号及其描述 b) b) 非周期信号：再不会重复出现的信号。非周期信号：再不会重复出现的信号。 准周期信号准周期信号: :由多个周期信号合成，但各信号频率由多个周期信号合成，但各信号频率不成公倍数。不成公倍数。如：如：x(t) = sin(t)+sin(2.t) 瞬态信号瞬态信号:持续时间有限的信号持续时间有限的信号 第2章 测试信号及其描述 c)c)非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。可预知，所描述物理现象是一种随机过程。 噪声信

11、号噪声信号(平稳平稳)统计特性变异统计特性变异噪声信号噪声信号(非平稳非平稳)第2章 测试信号及其描述 2.2 2.2 周期信号及离散频谱周期信号及离散频谱 周期信号：周期信号：( )()x tx tnT正弦信号：正弦信号：000( )sin()x txt 周期信号：周期信号：经过一定时间间隔重复出现的信号，可用周经过一定时间间隔重复出现的信号，可用周 期性的时变函数来表示。期性的时变函数来表示。复杂周期信号：复杂周期信号：一系列频率比为有理数的正弦信号叠加一系列频率比为有理数的正弦信号叠加 而成的信号。而成的信号。简单周期信号简单周期信号复杂周期信号复杂周期信号第2章 测试信号及其描述 一、