工程信号处理实验报告.doc

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工程信号处理实验报告

重 庆 大 学 学 生 实 验 报 告 实验课程名称 工程信号处理 开课实验室 综合实验大楼329 学 院 机械工程学院2014 专业班 机造 班 学 生 姓 名 学 号 开 课 时 间 2014 至 2015 学年第 一 学期 总 成 绩 教师签名 机械工程学院制 《工程信号处理》实验报告 开课实验室:综合实验大楼329 时间:2014年 11 月 26 日 学院 机械工程学院 年级、专业、班 姓名 成绩 课程 名称 工程信号处理 实验项目 名 称 工程信号处理 指导教师 汤宝平 教师评语 教师签名: 年 月 日 实验目的 实验一 数据采集与波形显示 1.加深对A/D转换原理及采样定理的理解; 2.掌握几种常用的采样触发方式; 3.掌握采样参数的选择方式; 4.学习信号采集程序的编制。 实验二 时域、幅值域及时差幅分析 1.学习信号的时域波形分析,数据统计特征值的计算方法; 2.了解信号的概率密度函数及其应用; 3.了解信号的相关函数的性质及其应用。 实验三  频谱分析 1.学习信号频谱的分析方法,加深对信号频谱概念的理解。 2.学会用FFT分析仪对信号进行频谱分析。 实验四  传递相干分析 1.掌握系统传递函数的测定方法及其估算方法。 2.熟悉传递函数的多种表现形式及其应用。 3.掌握相干函数计算方法及其应用。 实验五  小波分析实验 1.理解小波变换的变焦特性或多分辨特性(俗称“数学显微镜”特性)。 2通过方波信号、变频信号和叠加信号等几种特殊信号的连续小波变换、小波分解(离散小波变换)和小波包分解的结果,了解小波分析的原理。 3了解不同母小波对连续小波变换、小波分解和小波包分解结果的影响,认识小波分析有许多小波基可供选择的特点。 4了解正交小波、半正交小波、双正交小波和非正交小波的小波分解和重构。 5了解小波分解和小波包分解识别微弱奇异信号的能力。 对模拟信号进行采集,就是将模拟信号转换为数字信号,即模/数(A/D)转换,然后送入计算机或专用设备进行处理。模数转换包括三个步骤:(1)采样,(2)量化,(3)编码。 2.信号采集的参数选择 1)采样频率:采样频率是等间隔采样间隔时间T的倒数。时域分析时,取采样频率为信号中最高频率的10倍。频域分析时,采样频率最小必须大于或等于信号中最高频率的2倍, 即fs≥2fc。 2)采样点数:时域分析时,采样点数尽可能多一些。频域分析时,采样点数一般取2的幂数。如512、 3)信号记录的长度:当和采样点数N确定之后,每一段样本的长度为T=N-(1/fs)。 4)触发方式选择:触发信号是启动A/D 开始采样的信号。触发方式选择即选择不同形式的触发信号。有手动触发、信号电平触发等方式。 实验二 时域、幅值域及时差幅分析 1.均值——Mean 均值表示集合平均值或数学期望值,用表示。可用时间间隔T内的幅值平均值表示,即,均值表达了信号变化的中心趋势,称之为直流分量。 2.均方值——Mean Square(MS) 信号x(t)的均方值,或称为平均功率,其表达式,称为均方根值——Root Mean Square(RMS),在电信号中均方根值又称有效值。 3.方差——Mean Square Error (MSE) 或 Variance 信号x(t)的方差定义为,称为均方差 ——Root Mean Square Error (RMSE) 或标准差——Standard Deviation。 4.概率密度函数 信号的概率密度函数是表示信号幅值落在指定区间内的概率,定义为 5.实能量信号的相关函数定义如下 互相关函数: 自相关函数: 实验三  频谱分析 对一平稳信号的傅立叶变换为,用时窗函数与信号相乘进行加窗截断:,加窗后信号的傅立叶变换为:。 1)幅值谱分析:幅值谱;幅值对数谱。 2)自功率谱密度函数分析:自功率谱密度函数定义为:;信号加窗截断后,其功率谱密度估计为:。 3)频谱细化(ZOOM)分析(复调制细化):复调制ZOOM分析的原理是基于傅立叶变换的频移特性,,原先的频谱变为零频,原附近的较高频率的谱分量变为低频成分。 4)解调(包络)分析(希尔伯特解调):信号的希尔伯特变换(Hilbert Transform)定义为,解析信号定义为:;窄带信号想的包络函数为:。 实验四  传递相干分析 1.传递函数 传递函数表示电气系统或结构物的振动传递系统等的输入和输出间的关系,用输出的傅里叶频谱与输入的傅里叶频谱

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