实验1：信号时域与频域分析大纲及实验指导书
信号分析与处理实验指导书
实验一时域分析实验一.实验目的(1)熟悉MATLAB开发环境。
(2)掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。
(3)熟悉MATLAB的基本操作(4)熟悉MATLAB中产生信号和绘制信号的基本命令。
(5)熟悉序列的简单运算，如：加法、标量乘法、时间反转、延时、乘法等。
二.实验原理MATLAB (矩阵实验室的简称)是一种专业的计算机程序，用于工程科学的矩阵数学运算。
但在以后的几年内，它逐渐发展为一种极其灵活的计算体系，用于解决各种重要的技术问题。
MA TLAB程序执行MATLAB语言，并提供了一个极其广泛的预定义函数库，这样就使得技术工作变得简单高效。
三.实验任务及步骤1、学习了解MATLAB的实验环境：在Windows桌面上，双击MA TLAB图标，即可进入MA TLAB系统命令窗口。
图1-1 MATLAB系统命令窗口当MA TLAB运行时，有多种类型的窗口，有的用于接收命令，有的用于显示信息。
三个重要的窗口有命令窗口；图像窗口；编辑/调试窗口；它们的作用分别为输入命令；显示图形；充许使用者创建和修改MATLAB程序。
在本节课中我们将会看到这三个窗口的例子。
当MA TLAB程序启动时，一个叫做MATLAB桌面的窗口出现了。
默认的MATLAB桌面结构如图1-1所示。
在MA TLAB集成开发环境下，它集成了管理文件、变量和应用程序的许多编程工具。
在MA TLAB桌面上可以得到和访问的窗口主要有：■命令窗口（The Command Window）■命令历史窗口（The Command History Window）■启动平台（Launch Pad）■编辑调试窗口（The Edit/Debug Window）■工作台窗口和数组编辑器（Workspace Browser and Array Editor）■帮助空间窗口（Help Browser）■当前路径窗口（Current Directory Browser）1.1 命令窗口MA TLAB桌面的右边是命令窗口。
连续时间信号的时域分析和频域分析
时域与频域分析的概述
时域分析
研究信号随时间变化的规律，主 要关注信号的幅度、相位、频率 等参数。
频域分析
将信号从时间域转换到频率域， 研究信号的频率成分和频率变化 规律。
02
连续时间信号的时
域分析
时域信号的定义与表示
定义
时域信号是在时间轴上取值的信号， 通常用 $x(t)$ 表示。
表示
时域信号可以用图形表示，即波形图 ，也可以用数学表达式表示。
05
实际应用案例
音频信号处理
音频信号的时域分析
波形分析：通过观察音频信号的时域波形，可 以初步了解信号的幅度、频率和相位信息。
特征提取：从音频信号中提取出各种特征，如 短时能量、短时过零率等，用于后续的分类或 识别。
音频信号的频域分析
傅里叶变换：将音频信号从时域转换 到频域，便于分析信号的频率成分。
通信系统
在通信系统中，傅里叶变 换用于信号调制和解调， 以及频谱分析和信号恢复。
时频分析方法
01
短时傅里叶变换
通过在时间上滑动窗口来分析信 号的局部特性，能够反映信号的 时频分布。
小波变换
02
03
希尔伯特-黄变换
通过小波基函数的伸缩和平移来 分析信号在不同尺度上的特性， 适用于非平稳信号的分析。
将信号分解成固有模态函数，能 够反映信号的局部特性和包络线 变化。
频域信号的运算
乘法运算
01
在频域中，两个信号的乘积对应于将它们的频域表示
相乘。
卷积运算
02 在频域中，两个信号的卷积对应于将它们的频域表示
相乘后再进行逆傅里叶变换。
滤波器设计
03
在频域中，通过对频域信号进行加权处理，可以设计
实验一 信号的时域与频域分析
实验一信号的时域和频域分析一、实验目的1、了解SystemView图符库的分类；2、掌握SystemView各个功能库常用图符的功能及其使用方法；3、掌握信号的时域与频域的分析方法；4、掌握SystemView分析窗口的使用；5、能利用分析窗口对波形进行时域与频域的分析。
二、实验内容1、按照实例使用图符构建简单的通信系统，并了解每个图符的功能；2、建立简单的调制系统，并使用分析窗口对输出信号进行时域与频域的分析，得出分析结果。
三、SystemView常用图符库SystemView的图符库功能十分丰富，一共分为以下几个大类：1.基本库SystemView的基本库包括信源库、算子库、函数库、信号接收器库等，它为该系统仿真提供了最基本的工具。
（信源库）：SystemView为我们提供了16种信号源，可以用它来产生任意信号（算子库）功能强大的算子库多达31种算子，可以满足您所有运算的要求（函数库）32种函数尽显函数库的强大库容！（信号接收器库）12种信号接收方式任你挑选，要做任何分析都难不倒它2.扩展功能库扩展功能库提供可选择的能够增加核心库功能的用于特殊应用的库。
它允许通信、DSP、射频/模拟和逻辑应用。
（通信库）：包含有大量的通信系统模块的通信库，是快速设计和仿真现代通信系统的有力工具。
这些模块从纠错编码、调制解调、到各种信道模型一应俱全。
（DSP库）：DSP库能够在你将要运行DSP芯片上仿真DSP系统。
该库支持大多DSP芯片的算法模式。
例如乘法器、加法器、除法器和反相器的图标代表真正的DSP 算法操作符。
还包括高级处理工具：混合的Radix FFT、FIR和IIR滤波器以及块传输等。
（逻辑运算库）：逻辑运算自然离不开逻辑库了，它包括象与非门这样的通用器件的图标、74系列器件功能图标及用户自己的图标等。
（射频/模拟库）：射频/模拟库支持用于射频设计的关键的电子组件，例如：混合器、放大器和功率分配器等。
信号与系统的时域分析实验报告
实验一信号与系统得时域分析一、实验目得1.用示波器观察一阶电路得零输入响应,零状态响应及完全响应.2.理解并掌握一阶电路各响应得物理意义.3.观察与测定RLC串联电路得阶跃响应与冲激响应，并研究电路参数对响应波形得影响。
4.观察RＬＣ并联谐振电路对高频脉冲激励得响应,并研究电路参数对响应波形得影响。
5.熟悉与掌握常用得用于信号与系统时域仿真分析得Matlab函数;6.牢固掌握系统得单位冲激响应得概念，掌握ＬTI系统得卷积表二、实验原理(一)实验箱部分１、一阶电路得零输入、零状态响应分析一阶连续时间系统如图所示:图1-1 一阶连续系统实验电路其模型可用微分方程表示.微分方程得解反映了该系统得响应，其中零输入响应由方程得齐次解得到，零状态响应由方程得全解得到。
完全响应由零输入响应与零状态响应得到。
２、二阶电路得瞬态响应图1—2 RＬC串联电路响应实验电路图RＬC串联电路得阶跃响应与冲激响应得观察电路如上图所示,其阶跃响应与冲激响应可以有三种情况。
时为过阻尼情况；时为欠阻尼情况;时为临界情况。
因此对于不同R，其电路响应波形就是不同得。
因为冲激信号就是阶跃信号得导数，所以对线性时不变电路，冲激响应也就是阶跃响应得导数。
为了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波替代阶跃信号,而用周期方波通过微分电路后得到得尖顶脉冲代替冲激信号。
(二）Matｌａb部分1、信号得时域表示方法可将信号表示成独立时间变量得函数,例如x（t）=ｓin(ωt）与x［n］=n（0、5)ｎu［n］分别表示一个连续时间信号与一个离散时间信号。
无论离散信号或就是连续信号，都可以用其信号波形图来描述;对于离散信号,还可以表示成一个数列,例如:x［n]=｛、、、、，0、１, 1、1，—1、2，０,1、3，…、｝↑n=０2、用Matlab仿真连续时间信号与离散时间信号在ｍatlａb中,连续时间信号仿真直接写出其表达式即可，如正弦信号:ｘ＝sin(t)，plot(t，x）；对于离散信号则可用函数steｍ实现,如x［ｎ］=｛、、、、，0、１, 1、１，—1、2, 0, 1、3, …、} 可由下列程序实现：↑n=０x = [0，0，0, 0, ０、１, 1、1,-1、2,0，１、3, 0，０]；sｔem(n,x）；信号得卷积可由ｃｏｎｖ命令实现三、实验内容６、修改程序Pｒｏgrａm1＿１，将dt改为0、2，再执行该程序,瞧瞧所得图形得效果如何？与原程序比,哪一幅图形瞧起来与实际信号波形更像?答:ｐroｇraｍ1_1得图形更加圆滑并贴近实际波形，因为该程序中时间变量得步长更小实验程序：实验截图：7、编写一个Matlａb程序，使之能够在同一个图形窗口中得两个子图中分别绘制信号x（ｎ）=（－2）n u（n)与h（t）=cｏｓ（2πt）［ｕ(t)—u（ｔ-3）］,要求在图形中加上网格线，并使用函数aｘis( )控制图形得时间范围在0～4秒之间,画出所得图形。
信号分析实验一内容
实验一连续时间信号的时域和频域分析一. 实验目的：1. 熟悉MATLAB 软件平台。
2. 掌握MATLAB 编程方法、常用语句和可视化绘图技术。
3. 编程实现常用信号及其运算MATLAB 实现方法。
4. 编程实现常用信号的频域分析。
二. 实验原理：1、连续时间信号的描述：（1）向量表示法连续信号是指自变量的取值范围是连续的，且对于一切自变量的取值，除了有若干个不连续点之外，信号都有确定的值与之对应。
严格来说，MATLAB 并不能处理连续信号，而是用等时间间隔点的样值来近似表示连续信号。
当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似连续信号。
矩阵是MATLAB 进行数据处理的基本单元，矩阵运算是MATLAB 最重要的运算。
通常意义上的数量（也称为标量）在MATLAB 系统中是作为1×1 的矩阵来处理的，而向量实际上是仅有一行或者一列的矩阵。
通常用向量表示信号的时间取值范围，如t = -5:5，但信号x(t)、向量t 本身的下标都是从1 开始的，因此必须用一个与向量x 等长的定位时间变量t，以及向量x，才能完整地表示序列x(t)。
在MATLAB 可视化绘图中，对于以t 为自变量的连续信号，在绘图时统一用plot 函数；而对n 为自变量的离散序列，在绘图时统一用stem 函数。
（2）符号运算表示法符号对象(Symbolic Objects 不同于普通的数值计算)是Matlab 中的一种特殊数据类型，它可以用来表示符号变量、表达式以及矩阵，利用符号对象能够在不考虑符号所对应的具体数值的情况下能够进行代数分析和符号计算(symbolic math operations)，例如解代数方程、微分方程、进行矩阵运算等。
符号对象需要通过sym 或syms 函数来指定, 普通的数字转换成符号类型后也可以被作为符号对象来处理.我们可以用一个简单的例子来表明数值计算和符号计算的区别: 2/5+1/3 的结果为0.7333(double 类型数值运算), 而sym(2)/sym(5)+sym(1)/sym(3)的结果为11/15, 且这里11/15 仍然是属于sym 类型, 是符号数。
信号测试实验报告——基本信号分析实验报告
基本信号分析实验报告一、实验目的掌握基本信号的时域和频域分析方法二、实验原理1. 信号的时域和频域转换：通过Fourier级数展开或变换，可将时域信号变换为频域信号；反之，通过Fourier逆变换可以将频域信号转换为时域信号。
按照时域信号的特点，可以应用不同的方法将其转换为频域信号，分别为：三、实验仪器装有MATLAB软件的计算机1台四、实验内容及结果分析1、产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波，在时域分析这些波形特征（幅值、频率（周期））产生信号：A=1;f=4;正弦波y=A*sin(2*pi*f*t);方波y=A*square(2*pi*f*t);锯齿波y=A*sawtooth(2*pi*f*t);由时域图也可看出三种信号的幅值均为A＝1V，频率为f=4Hz。
2、在Matlab中产生随机噪声、阶跃信号t=0:0.001:3y=randn(size(t));幅值杂乱无绪，为噪声特征。
syms t;f=heaviside(t);ezplot(f,[-1,1]);幅值为A＝1V，t<0时为0。
3、对产生的信号进行Fourier级数展开、Fourier变换，从频域分析信号的特征，并说明方波信号和锯齿波信号的带宽。
fs=1000;det=1/fs; t=0:det:6; f=50; A=1;y=A*sin(2*pi*f*t); Y1=fft(y,512); Y2=abs(Y1); Y=Y2/256*4/pi; ff=fs*(0:256)/512; subplot(4,1,1); plot(ff,Y(1:257));分析：正弦波、方波、锯齿波均为时域连续周期性信号，故通过Fourier 级数展开。
正弦信号的Fourier 级数展开为其本身。
在频谱图的正半轴上，正弦波在时，产生一个尖峰,该尖峰的幅值等于正弦函数的幅值。
其他频率上无尖峰。
方波信号的Fourier 级数展开形式为()()004A 1A(f)[sin 2πf t sin 3*2πf t ]π3=++，其幅频谱只包含基波及奇次谐波的频率分量，各次谐波的幅值以1n的规律收敛。
信号特性分析实验报告
一、实验目的1. 熟悉信号的时域和频域特性分析方法；2. 掌握傅里叶变换、Z变换等信号分析方法；3. 通过实验，加深对信号处理理论的理解，提高信号分析能力。
二、实验内容及方法1. 实验内容（1）信号的时域分析：观察信号的波形，分析其周期性、幅度、相位等特性；（2）信号的频域分析：利用傅里叶变换、Z变换等方法，分析信号的频谱特性，包括频率、幅度、相位等；（3）信号处理：对信号进行滤波、调制、解调等处理，观察处理效果。
2. 实验方法（1）时域分析：利用示波器观察信号波形，记录关键参数；（2）频域分析：利用傅里叶变换、Z变换等方法，将信号从时域转换到频域，分析频谱特性；（3）信号处理：利用MATLAB等软件进行信号处理，观察处理效果。
三、实验结果与分析1. 时域分析（1）观察信号波形，记录其周期性、幅度、相位等参数；（2）分析信号在时域内的变化规律，如幅度调制、相位调制等。
2. 频域分析（1）利用傅里叶变换、Z变换等方法，将信号从时域转换到频域；（2）分析信号的频谱特性，包括频率、幅度、相位等；（3）观察信号在频域内的变化规律，如滤波、调制等。
3. 信号处理（1）对信号进行滤波、调制、解调等处理；（2）观察处理效果，分析处理方法的优劣。
四、实验结论1. 通过实验，掌握了信号的时域和频域特性分析方法；2. 熟悉了傅里叶变换、Z变换等信号分析方法，能够将信号从时域转换到频域进行分析；3. 提高了信号处理能力，能够对信号进行滤波、调制、解调等处理；4. 加深了对信号处理理论的理解，为今后从事信号处理相关领域的研究和工作奠定了基础。
五、实验注意事项1. 实验过程中，注意信号源的选择和调整，确保信号质量；2. 实验过程中，注意观察信号波形和频谱特性，及时调整实验参数；3. 实验数据处理时，注意数据的准确性和完整性；4. 实验过程中，注意安全操作，防止设备损坏。
六、实验拓展1. 研究不同信号处理方法对信号特性的影响；2. 探讨信号处理在实际工程中的应用；3. 结合实际问题，设计信号处理系统，提高信号处理能力。
信号时频域分析方法。实验
通过本实验掌握基本信号的时频域分析方法。
实验仪器（软、硬件）：1、计算机 1台2、 Matlab软件 1套3、激光打印机 1台实验步骤1、在Matlab中产生不同的信号，其中主要包括正弦信号、方波、冲激信号、随机噪声、矩形窗函数、三角波等；2、对产生的信号进行Fourier级数展开、Fourier变换；3、产生一个由正弦信号和随机信号叠加的混合信号，并对其进行进行FFT计算；4、应用不同窗函数对一正弦信号进行采样，其中包括矩形窗、Hamming窗、Hanning窗。
比较不同窗函数采样得到的结果。
实验结果一、单个信号1. 正弦信号及FFT：y=2*sin(2*pi*80*t)2. 随机信号及FFT：y=randn(size(t));3. 方波信号及FFT：y=square(2*pi*10*t);4. 锯齿波信号及FFT：y=sawtooth(2*pi*10*t);二、复合信号1. 三个正弦信号叠加及FFT：y=sin(2*pi*30*t)+2*sin(2*pi*40*t)+3*sin(2*pi*50*t);193分析：由频谱可以看出各个分量的频率及幅度，幅值大的在时域上占的比重大2. 正弦信号叠加随机信号及FFT：y=2*sin(2*pi*50*t)+randn(size(t));分析：随机信号每个频率都有但是比重都不大，时域上正弦信号的趋势还在，频域上除50hz 的以外其他幅度很小。
3. 正弦信号叠加方波信号接FFT：y=2*sin(2*pi*50*t)+square(2*pi*10*t);分析：时域上正弦信号随方波的叠加跳跃性波动，频域上可以看出频率50的正弦波幅值为2，占主导。
三、信号加窗1. 正弦信号加矩形窗：程序：fs=1000;det=1/fs;t=0:det:1.5;L=length(t);w=zeros(1,length(t));window_width = 1*fs;w(1:window_width)=rectwin(window_width);y=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*51*t);y=y.*w;subplot(2,1,1);plot(t,y);subplot(2,1,2);NFFT = 2^nextpow2(L);Y = fft(y,NFFT)/L;f = fs/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);plot(f,2*abs(Y(1:NFFT/2+1)))结果图：2. 正弦信号加hann窗：程序：194将w(1:window_width)=rectwin(window_width);改为w(1:window_width)=hann(window_width);结果图：3. 正弦信号加hamming窗：程序：将w(1:window_width)=hann(window_width);改为w(1:window_width)=hamming(window_width);结果图：分析：加窗时如果窗的长度大于信号长度则信号后面补0，若窗长度小于信号长度则后面的数据丢失。
信号_频域分析实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解信号的频域分析方法及其在信号处理中的应用。
2. 掌握傅里叶变换的基本原理和计算方法。
3. 学习使用MATLAB进行信号的频域分析。
4. 分析不同信号在频域中的特性，理解频域分析在实际问题中的应用。
二、实验原理频域分析是信号处理中一种重要的分析方法，它将信号从时域转换到频域，从而揭示信号的频率结构。
傅里叶变换是频域分析的核心工具，它可以将任何信号分解为不同频率的正弦波和余弦波的线性组合。
三、实验内容及步骤1. 信号生成与傅里叶变换- 使用MATLAB生成一个简单的正弦波信号，频率为50Hz，采样频率为1000Hz。
- 对生成的正弦波信号进行傅里叶变换，得到其频谱图。
2. 频谱分析- 分析正弦波信号的频谱图，观察其频率成分和幅度分布。
- 改变正弦波信号的频率和幅度，观察频谱图的变化，验证傅里叶变换的性质。
3. 信号叠加- 将两个不同频率的正弦波信号叠加，生成一个复合信号。
- 对复合信号进行傅里叶变换，分析其频谱图，验证频谱叠加原理。
4. 窗函数- 使用不同类型的窗函数（如矩形窗、汉宁窗、汉明窗等）对信号进行截取，观察窗函数对频谱的影响。
- 分析不同窗函数的频率分辨率和旁瓣抑制能力。
5. 信号滤波- 设计一个低通滤波器，对信号进行滤波处理，观察滤波器对信号频谱的影响。
- 分析滤波器对信号时域和频域特性的影响。
6. MATLAB工具箱- 使用MATLAB信号处理工具箱中的函数，如`fft`、`ifft`、`filter`等，进行信号的频域分析。
- 学习MATLAB工具箱中的函数调用方法和参数设置。
四、实验结果与分析1. 正弦波信号的频谱分析实验结果显示，正弦波信号的频谱图只有一个峰值，位于50Hz处，说明信号只包含一个频率成分。
2. 信号叠加的频谱分析实验结果显示，复合信号的频谱图包含两个峰值，分别对应两个正弦波信号的频率。
验证了频谱叠加原理。
3. 窗函数对频谱的影响实验结果显示，不同类型的窗函数对频谱的影响不同。
信号处理的实验报告
一、实验目的1. 理解信号处理的基本概念和方法。
2. 掌握信号时域和频域分析的基本方法。
3. 熟悉常用信号处理算法的应用。
4. 提高信号处理实验技能。
二、实验原理信号处理是研究信号的获取、传输、处理、分析和解释的一门学科。
本实验主要研究以下内容：1. 信号时域分析：通过对信号进行时域变换，分析信号的时域特性。
2. 信号频域分析：通过对信号进行频域变换，分析信号的频域特性。
3. 信号处理算法：学习常用的信号处理算法，如滤波、压缩、解调等。
三、实验内容1. 信号时域分析（1）实验目的：观察和分析信号的时域特性。
（2）实验步骤：① 利用MATLAB生成一个简单的信号（如正弦波、方波等）；② 绘制信号的时域波形图；③ 分析信号的时域特性，如幅度、频率、相位等。
2. 信号频域分析（1）实验目的：观察和分析信号的频域特性。
（2）实验步骤：① 对时域信号进行快速傅里叶变换（FFT）；② 绘制信号的频域谱图；③ 分析信号的频域特性，如频谱分布、带宽等。
3. 信号处理算法（1）实验目的：掌握常用信号处理算法的应用。
（2）实验步骤：① 对信号进行滤波处理，如低通滤波、高通滤波等；② 对信号进行压缩处理，如均方根压缩、对数压缩等；③ 对信号进行解调处理，如幅度解调、相位解调等。
四、实验结果与分析1. 信号时域分析结果（1）正弦波信号的时域波形图显示了信号的幅度、频率和相位。
（2）方波信号的时域波形图显示了信号的幅度、频率和相位。
2. 信号频域分析结果（1）正弦波信号的频域谱图显示了信号的频率成分。
（2）方波信号的频域谱图显示了信号的频率成分。
3. 信号处理算法结果（1）低通滤波处理后的信号降低了高频成分，保留了低频成分。
（2）均方根压缩处理后的信号降低了信号的动态范围，提高了信噪比。
（3）幅度解调处理后的信号恢复了原始信号的幅度信息。
五、实验结论通过本次实验，我们掌握了信号处理的基本概念和方法，熟悉了信号时域和频域分析的基本方法，了解了常用信号处理算法的应用。
实验一 时域与频域分析
实验一时域与频域分析控制系统的阶跃响应一 实验目的l ．观察学习控制系统的单位阶跃响应；2．记录单位阶跃响应曲线；3．掌握时间响应分析的一般方法。
二、实验步骤1．开机执行程序2．建立系统模型在MAILAH 命令窗口上，以立即命令方式建立系统的传递函数。
在MATLAB 下，系统数学模型有3种描述方式，在实验中只用到多项式模型和零极点模型。
（a ） 多项式模型 G(s)=)()(s den s num 式中，num 表示分子多项式的系数，den 表示分母多项式的系数，以行向量的方式输入。
例如，程序为num=[0 1 3]; 分子多项式系数den=[1 2 2 1]; 分母多项式系数printsys(num, den); 构造传递函数G(s)并显示（b ） 零极点模型∏∏--=n imj p s z s k s G )()()(；j ＝1，…m; i ＝1，…n式中,k 为增益值，z j 为第j 个零点值，p i 为第i 个极点值。
例如，程序为k=2; 赋增益值，标量z=[1]; 赋零点值，向量p=[-1 2 -3]; 赋零点值，向量[num,den]=zp2tf(z, p, k); 零极点模型转换成多项式模型printsys(num,den); 构造传递函数G(s)并显示3. 相关MA TLAB 函数step(num,den) 给定num,den,求系统的阶跃响应。
时间向量t 的范围自动设定。
step(num,den, t) 时间向量t 的范围人为设定（如：t=0:0.1:10）。
[y,x]=step(num,den) 返回变量格式。
例如， G(s)=442++s s MATLAB 程序为：num=[4];den=[1 1 4];step(num,den);响应曲线如图所示damp(den) 计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率。
Eigenvalue Damping Freq. (rad/s)-5.00e-001 + 1.94e+000i 2.50e-001 2.00e+000-5.00e-001 - 1.94e+000i 2.50e-001 2.00e+000三、实验内容1. 二阶系统为G(s)=102102++s s (1) 键入程序，观察并记录阶跃响应曲线。
信号与系统——时域分析实验报告
实验一信号与系统的时域分析实验目的：1.学习信号和系统的表示方法。
2.掌握信号及线性系统的时域分析方法。
实验内容：1.绘制下列连续时间信号的波形(1)x(t)=(2-exp(t)),取t=0到10。
程序代码：t=0:0.01:10;f=2-exp(t);plot(t,f);实验结果：（2）x(t)=5*|sin(10*π*t)|,取t=0到2。
程序代码：t=0:0.01:2;f=5*abs(sin(10*pi*t));plot(t,f);实验结果：（3）x[n]=(-0.5)^n*u[n]程序代码：n=-5:10;x=(-0.5).^n.*heaviside(n); stem(n,x,'filled');实验结果：（4）x[n]=5*(0.8)^n*cos[0.9*π*n]程序代码：n=-10:10;x=5*((0.8).^n).*cos(0.9*pi*n);stem(n,x,'filled');实验结果：2.用MATLAB绘出下列信号波形，观察是否周期信号，若是，周期为多少。
（1）x(t)=3*sin(π/2*t)+2*sin(π*t)+sin(2*π*t)程序代码：t=0:0.01:10;f=3*sin(pi/2*t)+2*sin(pi*t)+sin(2*pi*t);plot(t,f);实验结果：周期分析：此信号为周期信号，周期是4。
（2）x[n]=2*sin(π/5*n)+3*cos(π/3*n)程序代码：n=-30:30;x=2*sin(pi/5*n)+3*cos(pi/3*n);stem(n,x,'filled');实验结果：周期分析：此信号为周期信号，周期是30。
3．已知某系统可以有如下微分方程描述y''(t)+2*y'(t)+y(t)=x'(t)+2*x(t)如果系统的输入为x（t）=exp(-2*t)*u(t),画出系统零状态响应的时域波形。
信号与系统实验报告实验一信号与系统的时域分析
信号与系统实验报告实验⼀信号与系统的时域分析实验⼀信号与系统的时域分析⼀、实验⽬的1、熟悉和掌握常⽤的⽤于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数；2、掌握连续时间和离散时间信号的MA TLAB产⽣，掌握⽤周期延拓的⽅法将⼀个⾮周期信号进⾏周期信号延拓形成⼀个周期信号的MATLAB编程；3、牢固掌握系统的单位冲激响应的概念，掌握LTI系统的卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算⽅法、卷积的基本性质；4、掌握利⽤MA TLAB计算卷积的编程⽅法，并利⽤所编写的MA TLAB程序验证卷积的常⽤基本性质；掌握MATLAB描述LTI系统的常⽤⽅法及有关函数，并学会利⽤MA TLAB求解LTI 系统响应，绘制相应曲线。
基本要求：掌握⽤MA TLAB描述连续时间信号和离散时间信号的⽅法，能够编写MATLAB程序，实现各种信号的时域变换和运算，并且以图形的⽅式再现各种信号的波形。
掌握线性时不变连续系统的时域数学模型⽤MATLAB描述的⽅法，掌握卷积运算、线性常系数微分⽅程的求解编程。
⼆、实验原理信号（Signal）⼀般都是随某⼀个或某⼏个独⽴变量的变化⽽变化的，例如，温度、压⼒、声⾳，还有股票市场的⽇收盘指数等，这些信号都是随时间的变化⽽变化的，还有⼀些信号，例如在研究地球结构时，地下某处的密度就是随着海拔⾼度的变化⽽变化的。
⼀幅图⽚中的每⼀个象素点的位置取决于两个坐标轴，即横轴和纵轴，因此，图像信号具有两个或两个以上的独⽴变量。
在《信号与系统》课程中，我们只关注这种只有⼀个独⽴变量（Independent variable）的信号，并且把这个独⽴变量统称为时间变量（Time variable），不管这个独⽴变量是否是时间变量。
在⾃然界中，⼤多数信号的时间变量都是连续变化的，因此这种信号被称为连续时间信号（Continuous-Time Signals）或模拟信号（Analog Signals），例如前⾯提到的温度、压⼒和声⾳信号就是连续时间信号的例⼦。
信号实验指导书(2017)
实验一 方波信号的分解与合成一、实验目的1、了解和熟悉波形分解与合成原理。
2、了解和掌握用傅里叶级数进行谐波分析的方法。
二、实验原理信号的时域特性和频域特性是对信号的两种不同的描述方式。
对于一个时域的周期信号)t (f ，只要满足狄利克莱(Dirichlet)条件，就可以将其展开成三角形式或指数形式的傅里叶级数。
对于一个周期为T 的时域周期信号)t (f ，可以用三角形式的傅里叶级数求出它的各次分量，在区间)T t ,t (11+内表示为 )sin cos ()(10t n b t n aa t f n n nΩ+Ω+=∑∞=即将信号分解成直流分量及许多余弦分量和正弦分量，研究其频谱分布情况。
AA（c）图1-1 信号的时域特性和频域特性信号的时域特性与频域特性之间有着密切的内在联系，这种联系可以用图1-1来形象地表示。
其中图(a)是信号在幅度－时间－频率三维座标系统中的图形；图(b)是信号在幅度－时间坐标系统中的图形即波形图；把周期信号分解得到的各次谐波分量按频率的高低排列，就可以得到频谱图。
反映各频率分量幅度的频谱称为振幅频谱。
图(c)是信号在幅度－频率座标系统中的图形即振幅频谱图。
反映各分量相位的频谱称为相位频谱。
在本实验中只研究信号振幅频谱。
周期信号的振幅频谱有三个性质：离散性、谐波性、收敛性。
测量时利用了这些性质。
从振幅频谱图上，可以直观地看出各频率分量所占的比重。
测量方法有同时分析法和顺序分析法。
同时分析法的基本工作原理是利用多个滤波器，把它们的中心频率分别调到被测信号的各个频率分量上。
当被测信号同时加到所有滤波器上，中心频率与信号所包含的某次谐波分量频率一致的滤波器便有输出。
在被测信号发生的实际时间内可以同时测得信号所包含的各频率分量。
在本实验中采用同时分析法进行频谱分析，如图13-2所示。
信号分解信号合成开关三、主要实验仪器NDS102仪器介绍：该模块包含有模拟信号源功能、扫频源、频率计功能以及时钟信号源功能。
信号与系统实验指导书
信号与系统实验指导书实验一：信号与系统实验指导书实验目的：本实验旨在通过对信号与系统的实际应用，加深对信号与系统理论知识的理解和掌握程度。
具体实验目标如下：1. 学习使用示波器和信号发生器进行信号的产生与观测；2. 熟悉信号与系统实验中常用的信号类型，如正弦信号、方波信号等；3. 掌握信号的频谱分析方法，如傅里叶变换和功率谱估计；4. 理解系统的时域和频域特性，如冲激响应、单位脉冲响应和传递函数。
实验器材：1. 示波器（型号：XXXX）2. 信号发生器（型号：XXXX）3. 实验信号源（型号：XXXX）4. 电缆、连接线等实验辅助器材实验步骤：注意：在进行实验之前，请确保所有仪器设备连接正确，且电源线接地良好。
第一步：信号发生与观测1. 将信号发生器的输出端与示波器的输入端连接，在信号发生器上选择合适的信号类型和频率进行输出。
2. 调节示波器的触发模式和水平控制，使得信号在示波器屏幕上显示清晰。
3. 改变信号发生器的输出参数，观察示波器上信号的变化，并记录观测结果。
第二步：信号频谱分析1. 使用信号发生器产生一个频率为f的正弦信号，并将信号输入示波器。
2. 切换示波器的测量模式为频谱分析模式，选择傅里叶变换作为频谱分析方法。
3. 记录示波器上显示的频谱图像，并分析频谱图像中各谐波分量的相对强度和频率。
第三步：系统时域特性测量1. 使用信号发生器产生一个单位冲激信号，并将信号输入系统。
2. 通过示波器观测系统的响应信号，并记录系统对单位冲激信号的响应情况。
3. 切换示波器的触发模式，选择单次触发模式，以便更好地观察系统的响应。
第四步：系统频域特性测量1. 使用信号发生器产生一个频率为f的正弦信号，并将信号输入系统。
2. 通过示波器观测系统的输出信号，并记录观测结果。
3. 将示波器的触发模式设置为频谱分析模式，进行系统输出信号的频谱分析。
4. 根据频谱分析结果，分析系统在不同频率下的增益特性和相位特性。
频域分析综合实验报告
一、实验目的1. 理解和掌握频域分析的基本原理和方法。
2. 熟悉MATLAB在频域分析中的应用。
3. 通过实验，深入理解线性系统在频域中的特性。
4. 培养分析和解决实际问题的能力。
二、实验原理频域分析是研究线性系统的一种重要方法，它将时域信号转换到频域进行分析，从而揭示系统在各个频率分量上的响应特性。
频域分析方法主要包括傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等。
1. 傅里叶变换：将时域信号转换到频域的数学方法，适用于连续时间信号。
其逆变换可以将频域信号转换回时域。
2. 拉普拉斯变换：将时域信号转换到复频域的数学方法，适用于连续时间信号。
其逆变换可以将复频域信号转换回时域。
3. Z变换：将时域信号转换到离散时间域的数学方法，适用于离散时间信号。
其逆变换可以将离散时间域信号转换回时域。
三、实验内容及步骤1. 实验一：连续时间信号的频域分析（1）利用MATLAB实现连续时间信号的傅里叶变换和逆变换。
（2）绘制信号的时域波形图、频谱图、相位图等。
（3）分析信号的频率成分、幅度、相位等特性。
2. 实验二：离散时间信号的频域分析（1）利用MATLAB实现离散时间信号的离散傅里叶变换（DFT）和离散傅里叶逆变换（IDFT）。
（2）绘制信号的时域波形图、频谱图、相位图等。
（3）分析信号的频率成分、幅度、相位等特性。
3. 实验三：线性系统的频域分析（1）利用MATLAB绘制系统的幅频特性曲线、相频特性曲线。
（2）分析系统的截止频率、带宽、稳定性等特性。
（3）比较不同系统的频域特性，分析其对信号处理的影响。
四、实验结果与分析1. 实验一：通过傅里叶变换，将时域信号转换到频域，可以直观地观察到信号的频率成分、幅度、相位等特性。
例如，对于正弦信号，其频谱图显示只有一个频率分量，且幅度和相位保持不变。
2. 实验二：离散傅里叶变换（DFT）是离散时间信号频域分析的重要工具。
通过DFT，可以将离散时间信号分解为多个频率分量，从而分析信号的频率特性。
信号与系统(连续系统的时域分析)实验报告1
信号与系统(连续系统的时域分析)实验报告1本次实验内容是关于连续信号和系统的时域分析，我将按照实验操作流程、实验结果、实验分析和实验总结四个方面进行本次实验报告。
实验操作流程：1、根据实验指导书，找到实验需要使用的硬件设备和软件平台。
3、进行连续信号的产生和输入，根据实验指导书中的要求，选择不同的信号类型，改变其频率、振幅、相位等参数。
5、通过实验软件平台对产生的信号和系统进行采样和采集，并进行大量的数据处理和分析。
6、根据实验结论和实验指导书中的要求，编写实验报告。
实验结果：在本次实验中，我成功产生了三种不同类型的连续信号，分别是正弦信号、方波信号和三角波信号，同时我也成功搭建了两种不同类型的连续系统，分别是低通滤波器和高通滤波器，随着不同的输入信号对系统的测试，产生了一系列不同的实验结果。
主要的实验结果如下：首先是正弦信号的生成和输入，通过改变其频率和幅值，观察到了信号的变化过程及其在系统中被处理的效果，在低通滤波器中，信号的频率被截止，经过系统后的信号相比于输入信号更加平滑；在高通滤波器中，信号的低频部分被丢弃，经过系统后的信号比输入信号更加尖锐。
其次是方波信号的生成和输入，由于方波信号富含基频及其谐波，我们可以在低通滤波器中观察到对基频和谐波的处理效果，在低通滤波器中，我们可以观察到基频及其谐波被通过，而高于截止频率的谐波则被丢掉；在高通滤波器中，方波信号的低频部分被丢掉，越高的谐波被通过，产生重音类的声音。
最后是三角波信号的生成和输入，我们发现三角波信号的频率变化相对于方波信号更加平缓，变化更加连续，因此在经过低通滤波器进行处理的时候，我们可以观察到频率更加平滑，而高通滤波器将产生一个类似于单谐波的效果，快速上升和下降的部分被丢掉，产生一个非常平滑的信号。
实验分析：通过本次实验，我们了解了连续信号和系统的时域分析方法，对不同类型的信号和系统有了更深入的了解，同时也提升了我们对实验平台的掌握能力和实际操作的经验。
实验1 语信号的时域和频域分析
2 、实现简单 、运算量小。 3 、可以得到语音的一些重要参数。
常用短时分析技术
• 短时能量 • 短时平均幅度 • 短时过零率
• 短时自相关函数 • 短时平均幅度差函数 • 短时频谱
• 短时功率谱
短时能量分析
• 能量分析是基于语音信号能量随时间有相当大 的变化 ，特别是清音段的能量一般比浊音段的 小得多。
x),FrameLen4, FrameInc)), 2) ; subplot (5, 1,5) ;plot (amp) ; title ( " 短 时 平 均 能 量 图 "
四 、实验报告要求
1 、简述实验目的和实验原理； 2 、matlab程序清单及结果图形； 3 、实验结果分析
添加：VOICEBOX工具箱
MATLAB\r2007b\toolbox\ voicebox")) • 检验是否成功设置的方法：
which activlev.m
• 短时分析将语音流分为一段一段来处理 ，每一 段称为一“帧 ”。
• 用有限长窗函数进行加权来实现。
不同的窗口选择（形状 、长度） ，将决定短时能量 的特性。
窗口的形状： 窗口有多种形状 ， 他们都是中心对称 的。
窗口的长度： 无论什么形状的窗口 ， 窗口序列的长 度N将起决定性的作用。
N太大 ， 能量随时间变化很小 ， 不能反映语音信号的 幅度变化 ， 波形的变化细节就看不出来；
短时过零分析
• 过零就是信号通过零值。 • 考察连续语音信号其时域波形通过时间轴的情
况。 • 通过相邻取值改变符号判断是否过零 ， 从而计
算过零数。
• 单位时间内的过零数称为平均过零数。
• 对于窄带信号 ，平均过零数计算比较简单。 例： 有一频率为f0的正弦信号 ， 以取样频率fs进
信号时域与频域分析
信号时域与频域分析实验报告姓名：杨班级：机械学号： 213实验数据中，电机转速为1200r/min，采样频率为1280Hz。
Hz3为X位移振幅数据，Hz4为Y位移振幅数据，Hz5为速度振幅数据。
Matlab中信号特征对应函数编程ma = max(Hz) %最大值mi = min(Hz) %最小值me = mean(Hz) %平均值pk = ma-mi %峰-峰值va = var(Hz); %方差st = std(Hz); %标准差ku = kurtosis(Hz); %峭度rm = rms(Hz); %均方根一、X轴位移测量分析plot(Fs3,Hz3)时域图：ma =52.0261mi =56.7010 me =1.8200pk =108.7271 va =1.3870e+03 st =37.2431ku =1.5462rm =37.2693频域图：fs=1280;x=Hz3;N=length(Hz3);df=fs/N;f=0:df:N*df-df;y=fft(x);y=abs(y)*2/N;figure(1);plot(f,y);xlabel('频率/Hz')ylabel('幅值')频谱幅值取得最大值51.9847um，频率为20Hz，与电机转速对应频率一致，应为电机轴未动平衡所致；二倍频处有较大振幅，可能为轴承间隙过大所致。
二、Y轴位移测量分析plot(Fs4,Hz4)时域图：ma =61.3987mi =-74.6488me =-1.1948pk =136.0475av =42.6109va =2.2428e+03st =47.3582ku =1.5135rm =47.3501频域图：fs=1280;x=Hz4;N=length(Hz4);df=fs/N;f=0:df:N*df-df;y=fft(x);y=abs(y)*2/N;figure(1);plot(f,y);xlabel('频率/Hz')ylabel('幅值')频谱幅值取得最大值66.6319um，频率为20Hz，与电机转速对应频率一致，应为电机轴未动平衡所致；二倍频处有较大振幅，可能为轴承间隙过大所致。
信号与测试实验一
实验一、基本信号分析一、实验目的1. 掌握基本信号的时域和频域分析方法2. 掌握信号的自相关和互相关分析，了解其应用二、实验原理（1）信号的时域和频域转换目的：研究分析信号的时域特征（如持续时间、幅值、周期等）和信号的频域特征（如是否含有周期性信号、信号的频率带宽等）转换方法：时域有限长序列 频域有限长序列： 离散傅里叶变换 （2）信号相关性相关是用来描述一个随机过程自身在不同时刻的状态间，或者两个随机过程在某个时刻状态间线性依从关系的数字特征。
自相关函数定义为： xx 01()lim()()TT R x t x t dt T ττ→∞=+⎰互相关函数定义为： xx 01()lim ()()TTR x t x t dt Tττ→∞=+⎰三、实验内容与步骤（1）产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波信号，在时域分析这些波形特征（幅值、频率（周期））。
上图为幅值为2频率为20Hz的正弦信号时域图，下图为快速傅里叶变换之后获得的频谱图。
从频谱图上看出，f=20Hz时频域的幅值最大，和时域图吻合。
上图为幅值为3频率为5Hz的方波信号时域图，下图为快速傅里叶变换之后获得的频谱图。
从频谱图上看出，方波信号傅里叶分解后由一个频率为5Hz的基波和无数个高次谐波组成。
以幅值衰减十倍为带宽，由图可知此方波信号带宽约为35Hz上图为幅值为4频率为10Hz的三角波信号时域图，下图为快速傅里叶变换之后获得的频谱图。
从频域图看出，在10Hz的整数倍频率上，频域幅值出现了峰值，其后有无数个谐波和基波一起组成了三角波。
以幅值衰减十倍为带宽，由图可知此三角波信号带宽约为80Hz（2）在Matlab中产生随机噪声、阶跃信号（选作）、矩形脉冲（选作）上图为平均振幅为5的噪声信号，下图为快速傅立叶变换得出的频谱图，从频谱图可以看出，白噪声信号的频谱杂乱无章，随机分布，无明显规律。
上图为阶跃信号，下图为快速傅立叶变换得出的频谱图，从频谱图可以看出，阶跃信号的频谱杂在0处为峰值，随着频率的增大谐波峰值逐渐衰减。
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第二章：信号时域与频域分析实验指导书
一.实验目的
本实验结合《机械系统故障诊断》课程第二章“信号时域与频域分析”的课堂教学内容，通过实验进一步了解振动信号的获取过程与时域、频域分析方法，加深对所学的理论知识的掌握与理解。
二.教学基本要求
要求学生学习并掌握信号调理、采集与时域分析、频域分析方法。
搭建由振动传感器、数据采集箱、计算机组成的信号调理与采集系统，测量故障模拟试验系统的振动信号，用Matlab软件编写信号的时域分析和频域分析程序，学会数字信号的获取与分析方法，掌握振动信号的测量系统搭建的基本方法。
三.实验内容
搭建用于信号调理、采集测试系统，测量振动信号，用Matlab软件编写信号的时域分析和频域分析软件，并对所测信号进行时域分析和频域分析，撰写实验报告。
具体要求如下：
1.利用实验室现有设备搭建由振动传感器、信号调理箱、A/D板、计算机组成的振动数据采集系统；
2.采集转子试验台的电涡流信号、速度传感器信号、加速度传感器信号，对比不同传感器信号区别，总结不同传感器适用场合。
3.找出电涡流信号/速度传感器/加速度传感器信号的时域信号特征（波形、峰值、脉冲、峭度等）、频域信号特征。
4.对加速度信号/速度传感器信号做自相关、互相关分析。
5. 在Matlab软件中编写时域、频谱、自相关、互相关分析软件；
6. 利用自编软件分析所测数据并编写实验报告。
四. 使用的主要仪器
电涡流式位移、速度、加速度传感器、信号采集箱、计算机。
五.实验报告要求
1．实验报告内容包括计算分析的图、表或数值结果，以及对结果的简要分析、自编软件；
2．实验报告应独立完成；六.实验注意事项
1．开启电源前检查传感器安装、电源线、信号线连接是否正确；
2．实验完成后，关闭仪器的电源、清洁好实验台。