第一章 现代测试技术.ppt

一、信号的分类 1.确定信号与随机信号 □确定性信号——若信号可以表示为一个确定的时间关系式，因而可确定其任何时刻的量值，这种信号称为确定性信号。 □随机信号是一种不能准确预测其未来瞬时值，也无法用数学关系式来描述的信号。 ★周期信号——周期信号是按一定时间间隔周而复始，无始无终，不断重复出现的信号。 例： ★非周期信号 将确定性信号中那些不具有周期重复性的信号称为非周期信号。 ★准周期信号——是由两种以上的周期信号合成的，但其组成分量间无法找到公共周期，因而无法按某一时间间隔周而复始重复出现。 ★瞬变非周期信号——除准周期信号之外的其他非周期信号，是一些或在一定时间区间内存在，或随着时间的增长而衰减至零的信号。 例如 ????????????????????????????????是两个正弦信号的合成，其频率比 ?????????? ，不是有理数，不成谐波关系。? 图1-1所示的振动系统，若加上阻尼装置后 □随机信号是一种不能准确预测其未来瞬时值，也无法用数学关系式来描述的信号。 ★但是，它具有某些统计特征，可以用概率统计方法由其过去来估计其未来。随机信号所描述的现象是随机过程。 ★自然界和生活中有许多随机过程，例如汽车奔驰时产生的振动、环境噪声等。 2．连续信号和离散信号 (数学表达式中连续变量,函数的定义域) □连续信号——若信号数学表达式中的独立变量是连续的,称为连续时间信号，简称为连续信号或连续数据(图1-3a)。 □离散信号——若信号数学表达式中的独立变量是离散的，简称离散信号或离散数据(图1—3b)。 ‘这里“离散”是指函数的定义域——时间是离散的，它只取某些规定的值。 即在一些离散时间tk(k=0,±1,±2,…)有信号，在其余的时间，函数没定义。时刻tk和tk+1之间的间隔Tk=tk+1-tk可以是常数，也可以随k而变化。一般只讨论Tk等于常数的情况。 ★序列。 □复信号——虽然实际上不能产生复信号，但为了理论分析的需要，常常利用复信号的概念。在连续信号中最常用的是复指数信号。 复指数信号可表示为 讨论： ■如果x(t)为偶函数 a0≠0,an≠0,bn=0 傅立叶级数为? 常数项+余弦项 ■如果x(t)为奇函数 a0=an=0,bn≠0 ?傅立叶级数为? 正弦项 ■如果为x(t)=-x(t+T/2)称旋转对称函数 a0=0,a2n=0,b2n=0;a2n+1≠0,b2n+1≠0, 傅立叶级数为奇次谐波函数 式（1-7）改写为 上式可化为： 负频率说明 三、周期信号的强度表述 周期信号的强度以峰值、绝对均值、有效值和平均功率来表述 1.峰值和峰——峰值 一般希望信号的峰一峰值 在测试系统的线性区域内，使所观测(记录)到的信号正比于被测量的变化状态。如果进入非线性区域， 则信号将发生畸变，结果不但不能正比于被测信号的幅值，而且会增生大量谐波。 2。均值和绝对均值 3。均方值和均方根值（有效值） 信号的峰值、绝对均值和有效值可用三值电压表来测量，也可用普通的电工仪表来测量。 峰值可根据波形折算或用能记忆瞬峰示值的仪表测量，也可以用示波器来测量。 均值可用直流电压表测量。 ◆当信号是周期交变的，如果交流频率较高，交流成分只影响表针的微小晃动，不影响均值读数。 ◆当频率低时，表针将产生摆动，影响读数。这时可用一个电容器与电压表并接，将交流分量旁路，但应注意这个电容器对被测电路的影响。 值得指出，虽然一般的交流电压表均按有效值刻度，但其输出量(例如指针的偏转角) 并不一定和信号的有效值成比例，而是随着电压表的检波电路的不同，其输出量可能与信号的有效值成正比例，也可能与信号的峰值或绝对均值成比例。 不同检波电路的电压表上的有效值刻度，都是依照单一简谐信号来刻度的。 □这就保证了用各种电压表在测量单一简谐信号时都能正确测得信号的有效值，获得一致的读数。 □然而，由于刻度过程实际上相当于把检波电路输出和简谐信号有效值的关系“固化”在电压表中。这种关系不适用于非单一简谐信号，因为随着波形的不同，各类检波电路输出和信号有效值的关系已经改变了，从而造成电压表在测量复杂信号有效值时的系统误差。这时应根据检波电路和波形来修正有效值读数。 三、周期信号的频域描述 ■幅频谱 幅频谱——是指周期信号各谐波分量的幅值与频率或角频率之间的关系。 ★单边幅频谱图An——ω ???? ★双边幅频谱图│Cn│——ω ???? ★实频谱图Re(