《机械工程测试技术基础》第五章 信号处理初步

第五章信号处理初步 x分离信、噪,提高信噪比 信号处 理目的 提取有用的特征 修正测试系统的某些误差 模拟信号 处理系统 专用数字 内容方法 信号处理 数字信号 机 处理系统 回主目录 CAT

第五章 信号处理初步 提取有用的特征 修正测试系统的某些误差 信号处 理目的 分离信、噪，提高信噪比 内容方法 模拟信号 处理系统 数字信号 处理系统 专用数字 信号处理 机 回主目录 CAT

章节结构 数字信号处理的基 信号数字化出现的 本步骤 问题 回主目录 三、相关分析及其应 四、功率谱分析及其 用 应用

章 节 结 构 一、数字信号处理的基 本步骤 二、信号数字化出现的 问题 三、相关分析及其应 用 四、功率谱分析及其 应用 回主目录

第一节数字信号处理的基本步骤 X(t) 预处理 A/D转换 数字信号处理器 预处理 A/D转换 计算机 1)电压幅值调理,以适宜采样。 模拟信号经采 2)滤波,以提高信噪比。 样、量化并转 3)隔离信号中的直流分量。 化为二进制 4)调制解调

数字信号处理器 或 计算机 预处理 预处理 A/D转换 X(t) X(t) A/D转换 结果显示 第一节 数字信号处理的基本步骤 1）电压幅值调理，以适宜采样。 2）滤波，以提高信噪比。 3）隔离信号中的直流分量。 4）调制解调。 模拟信号经采 样、量化并转 化为二进制

第二节信号数字化出现的问题 本节以计算一个模拟信号的频谱为例来说明出现的相关问题 、概述 设模拟信号的傅立叶变换为,为了利用计算机来计 算,必须使变换成有限长的离散时间序列。对进行采样 和截断。 采样是用一个等时距的周期脉冲序列去乘。时距称 为采样间隔,称为采样频率

第二节 信号数字化出现的问题 一、概述 设模拟信号的傅立叶变换为，为了利用计算机来计 算，必须使变换成有限长的离散时间序列。对进行采样 和截断。 采样是用一个等时距的周期脉冲序列去乘。时距称 为采样间隔，称为采样频率。 -----本节以计算一个模拟信号的频谱为例来说明出现的相关问题

1、时域釆槿第二节周期信号与离散频谱 2、时域截断 X(f)*S(n)*(n)ID(f) 3、频域采样 K

1、时域采样 第 二 节 周期信号与离散频谱 2、时域截断 3、频域采样 T Ts 1 f [X(f)*S(f)*W(f)]D(f)

步骤 时域采样 产生问题 混叠 相应定理 步骤 采样定理

步骤 一 产生问题 相应定理 时域采样 混叠 步骤 二 采样定理

时域采样 采样是把连续时间信号变成离散时间序列的过程, 就是等间距地取点。而从数学处理上看,则是用采样函 数去乘连续信号。 依据FT的卷积特性—时域相乘就等于频域做卷积 函数的卷积特性—频域作卷积就等于频 谱的周期延拓 长度为T的连续时间信号x(t)从t=0点开始采样,得 到离散时间序列x(n)为 x(n)=x(n7)=x(n/) 目录

时域采样 采样是把连续时间信号变成离散时间序列的过程， 就是等间距地取点。而从数学处理上看，则是用采样函 数去乘连续信号。 依据 FT的卷积特性——时域相乘就等于频域做卷积 函数的卷积特性——频域作卷积就等于频 谱的周期延拓  长度为T的连续时间信号x(t),从t=0点开始采样，得 到离散时间序列x(n)为 ( ) ( ) ( ) s s x n = x nT = x n f 目 录

重要参数 其中,n=0,1,2,3 x(nr)=x(). →>采样间隔 N→序列长度,N=7/ f→>采样频率,f=1/ 其中采样间隔的选择是个重要的问题 返回 工作量会很大丢失有用信息 目录

重要参数 其中,n=0,1,2,3,……N-1 ( ) ( ) s s t nT x nT x t = = s s s s s f f T N N T T T → =1 → = → 采样频率， 序列长度， 采样间隔； 其中采样间隔的选择是个重要的问题 过小 过大 工作量会很大 丢失有用信息 返 回 目 录

混 叠 定义 在频域中,如果平移距离过小,平移后的频谱 就会有一部分相互交叠,从而使新合成的频谱与原 频谱不一致,因而无法准确地恢复原时域信号,这 种现象称为混叠 原因 1)、采样频率∫太低 2)、原模拟信号不是有限带宽的信号,即∫→>∞ 目录

混 叠 在频域中，如果平移距离过小，平移后的频谱 就会有一部分相互交叠，从而使新合成的频谱与原 频谱不一致，因而无法准确地恢复原时域信号，这 种现象称为混叠。 一、定义 二、原因 （1）、采样频率 太低 （2）、原模拟信号不是有限带宽的信号，即 s f f h →  目 录

采取措施 1)对非有限带宽的模拟信号,在采样之前先通 过模拟低通滤波器滤去高频成分,使其成为带限信 号。这种处理称为抗混叠滤波预处理, (2)满足采样定理,>2f 在实际工作中,考虑实际滤波器不可能有理想的 截止特性,在其截止频率f。之后总有一定的过 滤带,通常取 =(3-4) 返回 目录

三、采取措施 （1） 对非有限带宽的模拟信号，在采样之前先通 过模拟低通滤波器滤去高频成分，使其成为带限信 号。这种处理称为抗混叠滤波预处理。 （2）满足采样定理， s h f  2 f c f ( ) s c f = 3 ~ 4 f 返 回 目 录 在实际工作中，考虑实际滤波器不可能有理想的 截止特性，在其截止频率 之后总有一定的过 滤带，通常取