广东工业大学：《测试技术与信号分析》课程教学资源（课件讲稿）第三部分 信号的处理和分析（1/2）

第三部分信号的处理和分析 广东工业大学机电工程学院 第三部分信号的处理和分析 ■信号处理与分析目的： ①剔除信号中的噪声和千扰，即提高信噪比(SNR)； ②消除测量系统的误差，修正畸变的波形； ③强化、突出有用信息，削弱无用部分： ④将信号加工、处理、变换，以便更容易识别和分析信 号的特征，解释被测对象所表现的各种物理现象

第三部分 信号的处理和分析 广东工业大学机电工程学院 第三部分 信号的处理和分析 信号处理与分析目的： ①剔除信号中的噪声和干扰，即提高信噪比（SNR）； ②消除测量系统的误差，修正畸变的波形； ③强化、突出有用信息，削弱无用部分； ④将信号加工、处理、变换，以便更容易识别和分析信 号的特征，解释被测对象所表现的各种物理现象

w : 第三部分信号的处理和分析广东工业大学机电工程学院 频率 幅值 相位 信号1 10.00 1.00 60.00 频率 幅值 相位 信号2 100.00 5.00 90.00 正弦波发生器 正弦 频善分析 正弦（·（峰值）)入 6 5 4 2 0 -6- 0 1.495967 1.6 1.798406 0 100 200300400490 时间 顺率 正弦波发生器 正弦 须谱分析 正弦(FT-(峰值) 6 2.5 2- 1.5 1 0.5- 0-1,11 2.496229 2.6 2.798668 0 100200300400490

第三部分 信号的处理和分析 广东工业大学机电工程学院

w : 第三部分信号的处理和分析广东工业大学机电工程学院 正弦波发生器 正弦 频苦分析 正弦(FT·(峰值)) 6 5 4 4- 2 3- 0- 2 2 0 5.997145 6.2 6.299584 0 100200300400490 过间 频麻 滤波后结果 正弦滤波] 频道分析3 正弦(FT·(峰值)) 2 1 1515 0.8 0.6 0 0.5 0.4- -1 0.2 -1.5 -2-01 5.998462 6.1 6.2 6.298462 0 100200300400490 时间 烦家

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第三部分信号的处理和分析广东工业大学机电工程学院 信号分析方法主要有： >信号的时域分析方法：描述信号幅值变化随时间的关系 (1)时域波形分析特征参数； (2)幅值域分析— 概率密度函数和概率分布函数。 >信号的频域分析方法：描述信号频率的构成及其贡献。 (1)频谱分析一傅里叶三角函数展开和指数形式展开。 >信号的时频分析方法(JTFA):时频分析方法提供了时间域 与频率域的联合分布信息，清楚地描述了信号频率随时间变 化的关系。 (1)窗口傅立叶变换(Gabor2变换)； (2)连续小波变换； (3)Wigner-Ville2分布 (4)希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform)

第三部分 信号的处理和分析 广东工业大学机电工程学院 信号分析方法主要有 ： 信号的时域分析方法:描述信号幅值变化随时间的关系。 （ 1）时域波形分析——特征参数； （ 2）幅值域分析——概率密度函数和概率分布函数。 信号的频域分析方法：描述信号频率的构成及其贡献。 （ 1）频谱分析——傅里叶三角函数展开和指数形式展开。 信号的时频分析方法(JTFA)：时频分析方法提供了时间域 与频率域的联合分布信息，清楚地描述了信号频率随时间变 化的关系。 （ 1）窗口傅立叶变换（Gabor变换）； （ 2）连续小波变换； （ 3 ）Wigner-Ville分布 ； （ 4）希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform）

: 第三部分信号的处理和分析广东工业大学机电工程学院 时域分析 频域分析 顺城（一顿 相一 x()=do+A.sin(n+) (ccc05cos50

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第三部分信号的处理和分析广东工业大学机电工程学院 3.1信号的时域分析 3.1.1信号的时域波形分析 信号的时域波形分析是最常用的信号分析手段，用示波 器、万用表等普通仪器直接显示信号波形，读取特征参数。 1、信号波形图 T 2、特征参数：周期、峰值、均值、均方值、方差 >周期T,频率f=1/T >峰值P,双峰值Ppp

第三部分 信号的处理和分析 广东工业大学机电工程学院 3.1 信号的时域分析 3.1.1 信号的时域波形分析 信号的时域波形分析是最常用的信号分析手段，用示波 器、万用表等普通仪器直接显示信号波形，读取特征参数。 1、信号波形图 t A 2、特征参数：周期、峰值、均值、均方值、方差 周期 T，频率f=1/T T 峰值 P，双峰值 Pp-p P Pp-p

第三部分信号的处理和分析广东工业大学机电工程学院 >均值 均值Ex()]表示集合平均值或数学期望值。 4,=E[x)=lim÷()dh 均值：反映了信号变化的中心趋势，也称之为直流分量

第三部分 信号的处理和分析 广东工业大学机电工程学院 均值     T T x T txE dttx 0 1  )(lim)]([ 均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望值。 0 A t  x 均值：反映了信号变化的中心趋势，也称之为直流分量

第三部分信号的处理和分析广东工业大学机电工程学院 >均方值 信号的均方值E[x2(,表达了信号的强度；其正平 方根值，又称为均方根值、有效值(RMS),也是信号平均 能量的一种表达。 w2=Ex2(】=limx2(t)d →00 -M Lat运rA 信号有效值 信号波形 工程测量中仪器的表头示值就是信号的有效值，如电 压测量交流量的表示值

第三部分 信号的处理和分析 广东工业大学机电工程学院  均方值 工程测量中仪器的表头示值就是信号的有效值，如电 压测量交流量的表示值。 信号的均方值E[x 2(t)]，表达了信号的强度；其正平 方根值，又称为均方根值、有效值(RMS)，也是信号平均 能量的一种表达。 2 2 1 2 0 x T T T   E x t x t dt     [ ( )] lim ( )

第三部分信号的处理和分析广东工业大学机电工程学院 >方差 信号x()的方差定义为： ox=[((-E[(]2]=1lim÷(Gx()-4,)Pdh 大方差 小方差 方差：反映了信号绕均值的波动程度

第三部分 信号的处理和分析 广东工业大学机电工程学院  方差 方差：反映了信号绕均值的波动程度。 信号x(t)的方差定义为：   2 2 1 2 0 x T T x T    E xt Ext x t dt     [( ( ) [ ( )]) ] lim ( ( ) ) 大方差 小方差

第三部分信号的处理和分析广东工业大学机电工程学院 3.1.2信号的幅值域分析 1.概率密度函数 以幅值大小为横坐标，以每个幅值间隔内出现的概 率为纵坐标进行统计分析的方法。它反映了信号落在不 同幅值强度区域内的概率情况。 p(x)= lim P,(x<x(t)≤x+△x) △x △x—→0 P,(x)=,lim产 p(x)的计算方法 p(x】 ×(t)△t1t2△t3△t4 △t5 △t6 +△ T=A1+A4,+…+A1n=∑ tn i=1

第三部分 信号的处理和分析 广东工业大学机电工程学院 3.1.2 信号的幅值域分析 1. 概率密度函数 T T T r x xP    lim)( x xxtxxP x r xp      ))(( 0 lim)( 以幅值大小为横坐标，以每个幅值间隔内出现的概 率为纵坐标进行统计分析的方法。它反映了信号落在不 同幅值强度区域内的概率情况。 p(x)的计算方法   n i x n n ttT t t 1 21 