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* 青岛大学机电工程学院 第一章 绪论 现代测试技术 主讲教师：张凤生 课程内容： 本课程主要讲述工程测试、信息与信号分析领域的理论与技术。 课程内容 绪 论 信 号 分 析 的 基 础 信 息 论 基 础 知 识 信 息 转 换 与 传 输 模 拟 信 号 分 析 数字 信号 分析 (1) | DFT 与 FFT 数字 信号 分析 (2) | 数字 滤波 维 纳 滤 波 同 态 滤 波 与 时 谱 技 术 信 号 的 时 域 分 析 信 号 分 析 设 备 机械 工程 中的 信号 分析 技术 第一节 测试·信息·信号 一、测试（ Measurement Test ） ★ 测试技术涵义：是研究客观事物变化规律的方法（手段），是从客观事物中摄取有关信息的认识过程。运用专门的设备，通过合适的实验方法和必要的数据处理，求得所研究的有关信息的量值。 为确定被测对象量值而进行的实验过程 对未知事物的探索性认识过程，是一个动态过程而非静止 ★ 测试定义: 是具有试验 性质的测量或者说测量和试验的结合。 ★ 测量、 计量和测试是三个含义相近的术语。 测量——确定被测对象量值的实验过程。 计量——单位统一和量值准确的测量一般称为计量。 ★ 测试属于信息科学范畴，是信息技术三大支柱（测试控制技术、计算机技术、通信技术）之一，被称为信息探测工程学。 二、信息（information) 几个较为典型和著名的关于“信息”的定义： （2）美国科学家山农(C.E.Shanon)在1948年“通信的数学理论”一文中定义为：“能够用来消除不定性的东西”。 （3）意大利学者郎格(G.Longer)在1975年出版的《信息论：新趋势和未决问题》一书中定义为：“事物之间的差异，而不是事物本身”。 （1）美国科学家维纳(N.Wiener)在1948年出版的奠基性著作《控制论--动物和机器中的通信与控制问题》一书中指出：“信息就是信息，不是物质，也不是能量”。 一般地讲，从纯客观的角度，信息定义为： 事物 运动 的 状态 和 方式。 广义的 相对稳定 运动变化 事物运动的两个基本侧面 广义的 信息的地位和作用变迁: 对信息的进一步认识 ▲(c)物质、能量、信息是物质世界的三大支柱。 信息 能量 物质 农业社会 能量 物质 信息 工业社会 信息 物质 信息社会 能量 ▲(b)信息是一种资源 例：某人被隔离的信息；唐山地震的信息；地下工作者获取的信息；学生听课由老师处获取知识（信息）。 ▲(a)信息本身不是物质，不具有能量。它“不是东西”。 ▲(e)信息的传输依靠物质能量，一般来说，传输信息的载体称为信号(Signal)。信息总是蕴含在信号中,即信息?信号。 如：古代的烽火；防空警笛；门铃；哑语；等等。 ▲(d)信息的基本性质 （1）可识别； （2）可转换； （3）可存储； （4）可传输； 三、信号（signal) ▲信号是物理性的，是物质，具有能量，它以各种形式存在。 ▲信号是事物运动状态和方式的表现。 ▲按照信号变化的物理性质，信号可分为非电信号与电信号。 ★在现代测试系统中，愈来愈多的是利用传感器把被测非电量变换为电量，然后进行测量，称为非电量电测法。由于电量更便于传输﹑转换﹑处理和显示，非电量电测法获得了广泛地应用。非电量电测法有以下优点： （2）通过电量放大器很容易将被测量放大很多倍，可测极其微小的量。 （3）既可测静态量也可测动态量，而且可测瞬态量。 （4）可以有线或无线实现远距离遥测。 （5）可利用计算机进行自动测试以及分析和处理测试数据。 （1）能连续测量，自动记录。便于通过反馈去自动控制和调整生产过程。 第二节 测试信号分析的基本内容 ★信号分析的经典方法：时域分析和频域分析。 ★在实际测试过程中，干扰噪声将不可避免的渗入测试系统。 认识一：了解几个要点 ★信号分析的目的：对测试信号的分析处理（例如：滤波、调制、变换、增强、估值等）就是对信号的加工变换，其目的是改变信号的形式，便于分析和识别；滤除干扰噪声，提取有用信息，便于对所研究的事物作出估计。 ★时域和频域间相互变换的数学工具是傅里叶变换。一个恰当的比喻是将傅里叶变换比做一个玻璃棱镜。棱镜是可以将光分成不同颜色成分的物理仪器，每个成分的颜色由波长（或频率）决定。傅里叶变换可看做“数学的棱镜”，将函数基于频率分成不同的成分。当我们考虑光时，讨论它的光谱或频率谱线。同样，傅里叶变换使我们能够通过频率成分来分析一个函数。这是属于线性滤波核心的重要概念。 测试系统一般由传感器、中间变换、显示记录和分析处理等部分组成。 认识二：了解测试系统组成及各部分的作用 ★传感器将被测物理量检出并转换为电量。 ★中间变换对接收到的电信号用硬件电路进行处理（