机械工程测试技术基础ppt(共70张PPT).pptx

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第一章信号及其描述;第一节信号的分类与描述;确定性信号又分为周期信号和非周期信号。

周期信号:

定义:满足下面关系式的信号:

x(t)=x(t+nT0)

式中,T0——周期。

非周期信号:

定义:不具有周期重复性确实定性信号。

非周期信号又可分成准周期信号和瞬态信号两类。;非周期信号又可分成准周期信号和瞬变非周期信号两类。

准周期信号:由多个具有不成比例周期的正弦波之和形成,或者称组成信号的正〔余〕弦信号的频率比不是有理数。

瞬变非周期信号:或在一定时间内存在,或随着时间的增长而衰减至零的信号。;x(t)—矩形脉冲信号;

y(t)-衰减指数脉冲信号;

z(t)-正弦脉冲;;;2、连续信号和离散信号

分类依据:

自变量〔即时间t〕是连续的还是离散的。

信号的幅值是连续的还是离散的;

连续信号:

自变量和幅值均为连续的信号称为模拟信号;

自变量是连续、但幅值为离散的信号,那么称为量化信号。

离散信号:

信号的自变量为离散值、但其幅值为连续值时,那么称该信号为被采样信号。

信号的自变量及幅值均为离散的,那么称为数字信号;;;3、能量信号和功率信号

能量信号:

例如:

在右图所示的电路中,x(t)表示电压,

瞬时功率P〔t)=x2(t)/R;假设R=1,P〔t)=x2(t)。

瞬时功率对时间的积分即为能量。

定义:当x〔t〕满足关系式

那么称信号x〔t〕为有限能量信号,简称能量信号。

矩形脉冲、衰减指数信号等均属这类信号。;功率信号:

假设信号在区间〔-∞,+∞〕的能量是无限的

但它在有限区间〔t1,t2)的平均功率有限,即

亦即信号具有有限的〔非零〕平均功率,那么称信号为功率有限信号,简称功率信号。;二、随机信号的主要特征参数

从第二项依次向下分别称信号的基波或一次谐波、二次谐波、三次谐波、……、n次谐波;

设x〔t〕为(-T0/2,T0/2)区间上的一个周期函数。

对随机过程常用的统计特征参数:

按理论分析和经验估计,振源可能来自水轮机或发电机的机械振动,或来自流道某一部份〔如引水管、涡壳、导叶、尾水管〕的水体振动。

不能用确定的数学关系式描述;

An称信号频率成分??幅值,称初相角。

这就是傅里叶级数的复指数展开形式。

试验时,用多台磁带记录仪同步记录近百个测点的振动及压力波动。

在ε时间内矩形脉冲Sε(t),其面积为1,当ε→0时,Sε(t)的极限称为δ函数,也称为单位脉冲函数。

正、余弦函数的频谱密度函数

函数的幅频谱和相频谱分别为

f(0)δ(t)的函数值无穷大,强度为f(0)。

信号x〔t〕的另一种形式的傅里叶级数表达式:;上式可改写为:;;;表1-1的说明:

每个信号都有其特有的幅频谱和相频谱,因此,在频域中每个信号都需要同时用幅频谱和相频谱描述才是完整的。;为什么要对信号进行频域描述:

信号的时域描述反映了信号瞬时值随时间变化的情况,频域描述反映了信号的频率组成及其幅值、相角的大小。

为解决不同问题,需掌握信号不同方面的特征,因而可采用不同的描述方式。例如:评定机器振动烈度〔时域描述〕和寻找振源〔频域描述〕。

两种描述方法能互相转换,而且包含同样的信息量。;例如某大型水电站在某一发电工况下,其厂房产生强烈振动。按理论分析和经验估计,振源可能来自水轮机或发电机的机械振动,或来自流道某一部份〔如引水管、涡壳、导叶、尾水管〕的水体振动。为查找振源及振源向厂房传递的路径,在水轮发电机组和厂房的多处安置拾振器,在流道多处安置压力传感器。试验时,用多台磁带记录仪同步记录近百个测点的振动及压力波动。试验完后,对记录的信号进行频谱分析,查找出强振振源来自导叶与尾水管间的局部水体共振。;第二节周期信号与离散频谱;信号x〔t〕的另一种形式的傅里叶级数表达式:

式中,

An称信号频率成分的幅值,称初相角。;讨论:

式中第一项a0为周期信号中的常值或直流分量;

从第二项依次向下分别称信号的基波或一次谐波、二次谐波、三次谐波、……、n次谐波;

将信号的角频率ω0作为横坐标,可分别画出信号幅值An和相角随频率ω0变化的图形,分别称之为信号的幅频谱图和相频谱图。

由于n为整数,各频率分量仅在nω0的频率处取值,因而得到的是关于幅值An和相角的离散谱线。

★周期信号的频谱是离散的!

例题1-1,求图1-6中周期三角波的傅里叶级数。

;二、傅里叶级数的复指数函数展开式

由欧拉公式可知:

代入式〔1-7〕有:

;那么;求傅里叶级数的复系数Cn;绘制复指数形式的频谱:

幅频谱图和相频谱图

实频谱图和虚频谱图;例题1-2:画出余弦、正弦函数的实、虚部频谱图。

周期信号的频谱的特点:

周期信号的频谱是离散谱;

周期信号的

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