测试技术(第二章-信号描述).ppt

（三）周期信号的强度表示1、峰值与峰-峰值2、均值与绝对均值3、有效值，即均方根值4、平均功率三、非周期信号的频谱分析准周期信号的频谱也是离散的，与周期信号的频谱无本质区别，只是各离散频率不成整倍数关系。通常所说的非周期信号指的是瞬态信号。（一）傅立叶变换非周期信号的傅立叶变换可以从周期信号的傅立叶级数分析引申开来。周期信号可认为是非周期信号的周期延拓；而非周期信号为周期信号的周期，则则取：此即傅立叶变换对取f(Hz)为自变量时,为傅立叶变换的条件——狄利克利(Dirichlet)、绝对可积。与周期信号相似，非周期信号也可以分解为许多不同频率分量的谐波和。所不同的是：（1）由于非周期信号的周期，基频，它包含了从零到无穷大的所有频率分量,使非周期信号的频谱为连续谱；（2）非周期信号的幅值频谱的量纲——单位频宽上的幅值，故称频谱密度函数。因为各频率分量的幅值X(ω)dω/(2π)为无穷小量，不能表示频谱，而必须用幅值密度函数X(ω)描述。非周期信号x(t)的傅里叶变换X(f)是复数，所以有式中|X(f)|——信号在频率f处的幅值谱密度；

——信号在频率f处的相位。

工程上习惯将计算结果用图形方式表示：以f为横坐标，Re[X(f)]、Im[X(f)]为纵坐标画图，绘出的曲线图称为实频、虚频密度谱图（实频图，虚频图）；以f为横坐标，|X(f)|、为纵坐标画图，绘出的曲线图称为幅值、相位密度谱（幅频图，相频图）；以f为横坐标，|X(f)|2为纵坐标画图，绘出的曲线图称为功率密度谱。 频谱分析的应用：频谱分析主要用于识别信号中的周期分量，是信号分析中最常用的一种手段。例如，在机床齿轮箱故障诊断中，可以通过测量齿轮箱上的振动信号，进行频谱分析，确定最大频率分量，然后根据机床转速和传动链，找出故障齿轮。再例如，在螺旋浆设计中，可以通过频谱分析确定螺旋桨的固有频率和临界转速，确定螺旋桨转速工作范围。在生活中也有许多应用频谱分析的场合，例如可以用频谱分析仪来对电子琴校音，看各琴键产生的音的频率是不是准确。*工程测试技术第二章信号及其描述一、信号的描述与分类信号与信息间的关系信号可为时间、空间、频率等自变量的函数，本课程中“信号”与“函数”不加区分。本课程主要研究一维时间动态信号。从不同角度观察信号，可有不同的分类方法：1从信号变化规律上分--确定性信号与非确定性信号；2从分析域上分--时域与频域；3从连续性上分--连续时间信号与离散时间信号；确定性信号与非确定性信号可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。此时信号的分类主要依据信号时域波形变化特征划分。信号波形：用被测物理量的强度作为纵坐标，用时间做横坐标，记录被测信号幅度随时间的变化历程称为信号的波形。周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号x(t)=x(t+nT)简单周期信号复杂周期信号例如，下面是一个50Hz正弦波信号10sin(2*π*50*t)的波形，信号周期为1/50=0.02秒。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，下图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。某钢厂减速机振动测点布置图某钢厂减速机测点3振动信号波形复杂周期信号b)非周期信号：在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，下图是单自由度振动模型在脉冲力作用下的响应,为衰减振荡形式。瞬态信号:持续时间有限的信号准周期信号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。c)信号分析中常用的函数常用的函数即典型时域信号，有以下几种(1)正弦信号、余弦信号正弦函数三要素：A、ω、θ