机械工程测试技术河南科技大学机电学院第4章测试信号分析与处理本章学习要求：1.掌握周期信号和非周期信号的时域、频域分析方法及频谱特点；2.掌握模拟信号数字化的过程、采样定理和误差；3.了解随机信号的分析与处理方法。本章能力培养目标：1.根据测试系统中常见信号的特点，掌握测试信号的分析方法；2.对测试信号或测试实验数据能恰当处理，满足测试任务要求。
第4章测试信号分析与处理河南科技大学机电学院4.1概述4.1.1信号的概念和分类1.信息与信号的概念信息就是信息，不是物质也不是能量。——维纳（维纳1948年创立控制论）信息是用来消除不确定的东西。是熵的减少。——香农（香农（香农1948年创立信息论）信息是现实物质世界的反映，是物质运动的动态和方式，具有可识别、转换、存贮、传输的特性，并与能量密切相关。
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院信号是信息的载体，表现为一定的物理量。包含着反映被测系统状态或特性的某些有用信息。可以用函数、图形等描述。气象变化状态图幅度调制信号
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院2.信号的分类信号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。信号波形：被测信号的幅值随时间变化的历程。电容传声器
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院Aot信号波形图：用被测信号的幅值作纵坐标，用时间作横坐标，记录被测信号随时间的变化情况。心电图
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院为了深入了解信号的物理实质，必须将其进行分类研究，常见的分类方法有：1）按信号的描述(规律)分类——确定性信号与非确定性信号。2）按信号的函数性质分类——连续时间信号与离散时间信号。3）按信号的能量分类——能量信号与功率信号。
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院（1）确定性信号与非确定性信号(按规律分类)确定性信号：可以用明确的数学关系式来描述。非确定性信号：不能用数学关系式来描述。
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院a）周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号。x(t)=x(t+nT0)简单周期信号复杂周期信号
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院b）非周期信号：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?0t?sin2??0t瞬变信号:持续时间有限的信号。如:x(t)=x0e-atsinω0t
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院c）非确定性信号(随机信号)：不能用数学式来描述，其幅值、相位、频率变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。噪声信号(平稳)噪声信号(非平稳)统计特性变异
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院（2）连续信号与离散信号(按函数性质分类)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。采样信号
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院（3）能量信号与功率信号(按能量分类)a）能量信号：在所分析的区间(-∞，∞)，能量为有限值，满足条件：?2???xtdt()??一般持续时间有限的瞬变信号为能量信号。
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院b）功率信号：在所分析的区间(-∞，∞)，能量不是有限值。但在有限区间(t1，t2)的平均功率为有限值，即1t22tt21??t1xtdt()??一般持续时间无限的信号都属于功率信号。
4.1.1信号的概念与分类河南科技大学机电学院（4）时域有限信号与频域有限信号a）时域有限信号在时间段(t1，t2)内有定义，其外恒等于零。三角脉冲信号b）频域有限信号在频率区间(f1，f2)内有定义，其外恒等于零。正弦波幅频谱
4.1概述河南科技大学机电学院4.1.2信号分析与处理分析方法描述方法数学工具主要目的时域分析信号被看作函数运算；波形是时间的函变换；微分方程数；波形图；和差分方程；卷概率密度函积积分和卷积和；相关性、通过一定了解信号的组成分量、周期性、幅值范围、持续时间、数。信号被看作是频率的函数；频谱图；功率谱密度函数。相关运算。系统后的输出等。频域分析傅里叶级数；了解信号幅值、相傅里叶变换。位、功率或能量等与频率的关系等。
4.1.2信号分析与处理河南科技大学机电学院信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分上的大小，能够提供比时域信号波形更直观、更丰富的信息。时域分析与频域分析幅值时域分析频域分析
4.1.2信号分析与处理河南科技大学机电学院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信号外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量幅值及相角的大小。图例：受噪声干扰的多频率成分信号
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