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在生产实践和科学实验中，需要观测大量的现象及其参量的变化。这些变化量可以通过测量装置变成容易测量、记录和分析的电信号。一个信号包含着反映被测系统的状态或特性的某些有用的信息，它是人们认识客观事物内在规律、研究事物之间的相互关系、预测未来发展的依据。这些信号通常用时间的函数（或序列）来表述该函数的图形称为信号的波形。 本章学习要求1.了解信号分类方法2.掌握信号波形分析方法3.掌握信号频谱分析方法.了解其它信号分析方法 为了深入了解信号的物理实质，将其进行分类研究是非常必要的。以不同的角度来看待信号，可以将信号 图1.1-1 信号的分类描述确定性信号　　可以用明确的数学关系式描述的信号称为确定性信号。它可以进一步分为周期信号、非周期信号与准周期信号。 图1.1-1 信号的分类描述周期信号是指经过一定时间可以重复出现的信号，满足条件。 　x ( t )　 =　 x ( t + nT ) (1.1-1) 式中T——周期，T=2π/ω0；ω0——基频； n=0,±1, …例如，下面图1.1-2是一个50Hz正弦波信号10sin(2π50t)的波形，信号周期为1/50=0.02秒。 图1.1-2 50Hz正弦波信号波形机械系统中，回转体不平衡引起的振动，往往也是一种周期性运动。例如，图1.1-是某钢厂减速机上测得的振动信号波形(测点3)，可以近似地看作为周期信号。 图1.1-3 某钢厂减速机振动测点布置图 图1.1-4 某钢厂减速机测点3振动信号波形非周期信号是不会重复出现的信号。例如，锤子的敲击力、承载缆绳断裂时的应力变化、热电偶插入加热炉中温度的变化过程等，这些信号都属于瞬变非周期信号，并且可用数学关系式描述。例如，图是单自由度振动模型在脉冲力作用下的响应。 图1.1-5 单自由度振动模型脉冲响应信号波形准周期信号是非周期信号的特例，处于周期与非周期的边缘情况，是由有限个周期信号合成的，但各周期信号的频率相互间不是公倍数关系，其合成信号不满足周期条件，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。下面是其信号波形　图1.1-6 准周期信号波形这种信号往往出现于通信、振动系统，应用于机械转子振动分析、齿轮噪声分析、语音分析等场合。(2)非确定性信号 非确定性信号不能用数学关系式描述，其幅值、相位变化是不可预知的，所描述的物理现象是一种随机过程。例如，汽车奔驰时所产生的振动、飞机在大气流中的浮动、树叶随风飘荡、环境噪声等。 图1.1-7 加工过程中螺纹车床主轴受环境影响的振动信号波形然而，必须指出的是，实际物理过程往往是很复杂的，既无理想的确定性，也无理想的非确定性，而是相互的。1.1.2 能量信号与功率信号 (1)能量信号　　在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件 　 (1.1-2) 　　关于信号的能量，可作如下解释：对于电信号，通常是电压或电流，电压在已知区间（t1，t2）内消耗在电阻上的能量 　 (1.1-3) 对于电流，能量 　 (1.1-4) 　　在上面每一种情况下，能量都是正比于信号平方的积分。讨论消耗在电阻上的能量往往是很方便的，因为当R=1Ω时，上述两式具有相同形式，采用这种规定时，就称方程 　 (1.1-5) 为任意信号x(t) 的能量。 (2)功率信号 　　有许多信号，如周期信号、随机信号等，它们在区间（-∞，∞）内能量不是有限值。在这种情况下，研究信号的平均功率更为合适。在区间（t1，t2）内，信号的平均功率 　 (1.1-6) 若区间变为无穷大时，上式仍然是一个有限值，信号具有有限的平均功率，称之为功率信号。具体讲，功率信号满足条件 (1.1-7) 对比上式，显而易见，一个能量信号具有零平均功率，而一个功率信号具有无限大能量。　1.1.3 时限信号与频限信号 时域有限信号是在有限区间（t1，t2 ）内有定义，而其在有限区间外恒等于零。例如，矩形脉冲、三角脉冲、余弦脉冲等。而周期信号、指数衰减信号、随机过程等，则称为时域无限信号。 图1.1-8 时域有限信号 　　频域有限信号是指信号经过傅里叶变换，在频域内占据一定带宽（f1 ，f2），其外恒等于零。例如，正弦信号、sinc（t）函数、限带白噪声等，为频域有限信号。白噪声、理想采样信号等，则为频域无限信号。 图1.1-9 频域有限信号 时间有限信号的频谱，在频率轴上可以延伸至无限远。由时、频域对称性可推论，一个具有有限带宽的信号，必然在时间轴上延伸至无限远处。显然，一个信号不能够在时域和频域都是有限的。　1.1.4 连续时间信号与离散时间信号 连续时间信号：在所讨论的时间间隔内，对于任意时间值(除若干个第一类间断点外)都可给出确定的函数值，此类信号称为连续时间信号或模拟信号。连续信号的