创新性实验设计报告
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2、实验内容
利用Maltab自行设计一个正弦信号，对之进行频谱分析，并与理论频谱进行对比和讨论。
记录一段汽车发动机声音，利用Maltab对之进行频谱分析，得出相关结论。
3、实验步骤和计划
（1）复习DFT的定义、性质和用DF Nhomakorabea作谱分析的有关内容。复习FFT算法原理与编程思想。
（2）利用Maltab设计一个正弦信号，改变采样频率等条件进行采样，观察频谱变化。
三、实验设计方案
1、实验原理
用FFT对模拟信号进行谱分析，首先要把模拟信号转换成数字信号，转换时要求知道模拟信号的最高截止频率，以便选择满足采样定理的采样频率。一般选择采样频率是模拟信号中最高频率的3～4倍。另外要选择对模拟信号的观测时间，如果采样频率和观测时间确定，则采样点数也确定了。这里观测时间和对模拟信号进行谱分析的分辨率有关，最小的观测时间和分辨率成倒数关系。要求选择的采样点数和观测时间大于它的最小值。
一般频率混叠发生在折叠频率附近，分析时要注意因频率混叠引起的误差。最后要注意一般模拟信号是无限长的，分析时要截断，截断的长度和分辨率有关，但也要尽量取长一些，取得太短因截断引起的误差会很大。举一个极端的例子，一个周期性正弦波，如果所取观察时间太短，例如取小于一个周期，它的波形和正弦波相差太大，肯定误差很大，但如果取得长一些，即使不是周期的整倍数，这种截断效应也会小一些。
如果要进行谱分析的模拟信号是周期信号，最好选择观测时间是信号周期的整数倍。如果不知道信号的周期，要尽量选择观测时间长一些，以减少截断效应的影响。
用FFT对模拟信号作谱分析是一种近似的谱分析。首先一般模拟信号（除周期信号外）的频谱是连续频谱，而用FFT作谱分析得到的是数字谱，因此应该取FFT的点数多一些，用它的包络作为模拟信号的近似谱。另外，如果模拟信号不是严格的带限信号，会因为频谱混叠现象引起谱分析的误差，这种情况下可以预先将模拟信号进行预滤，或者尽量将采样频率取高一些。
（3）对正弦信号进行不同的观测时间的频谱分析，观察频谱变化。
（4）采用不同长度的矩形窗对正弦信号进行截断，观察频谱变化。
（5）分析以上现象，找到合适的方法解决以上问题，总结正弦信号进行频谱分析的方法及注意问题。
（6）运用此方法汽车发动机声音进行频谱分析。
（7）进行实验总结，完成结题报告。
四、实验仪器、设备和材料：
实验项目名称基于Matlab的信号频谱分析
一、实验摘要
本实验以正弦信号的频谱分析为引导，研究正弦信号频谱分析所产生的分析误差，说明对正弦信号进行频谱分析应注意的问题，并总结出一种针对正弦信号相对完善的频谱分析方法。最后将这种方法应用于汽车发动机声音的频谱分析。
二、实验目的
深入理解FT、DFT、FFT的概念和原理，学会利用FFT获得信号频谱，掌握信号频谱特征的分析方法，熟悉Matlab及其数字信号处理工具箱的使用方法，学习创新性实验报告的撰写方法。
PC兼容机一台，Matlab编程软件。
五、指导老师对实验设计方案的意见：
指导老师签名：年月日
六、创新实验室负责教师审查意见及工位分配：
负责老师签名：年月日
利用Maltab自行设计一个正弦信号，对之进行频谱分析，并与理论频谱进行对比和讨论。
记录一段汽车发动机声音，利用Maltab对之进行频谱分析，得出相关结论。
3、实验步骤和计划
（1）复习DFT的定义、性质和用DF Nhomakorabea作谱分析的有关内容。复习FFT算法原理与编程思想。
（2）利用Maltab设计一个正弦信号，改变采样频率等条件进行采样，观察频谱变化。
三、实验设计方案
1、实验原理
用FFT对模拟信号进行谱分析，首先要把模拟信号转换成数字信号，转换时要求知道模拟信号的最高截止频率，以便选择满足采样定理的采样频率。一般选择采样频率是模拟信号中最高频率的3～4倍。另外要选择对模拟信号的观测时间，如果采样频率和观测时间确定，则采样点数也确定了。这里观测时间和对模拟信号进行谱分析的分辨率有关，最小的观测时间和分辨率成倒数关系。要求选择的采样点数和观测时间大于它的最小值。
一般频率混叠发生在折叠频率附近，分析时要注意因频率混叠引起的误差。最后要注意一般模拟信号是无限长的，分析时要截断，截断的长度和分辨率有关，但也要尽量取长一些，取得太短因截断引起的误差会很大。举一个极端的例子，一个周期性正弦波，如果所取观察时间太短，例如取小于一个周期，它的波形和正弦波相差太大，肯定误差很大，但如果取得长一些，即使不是周期的整倍数，这种截断效应也会小一些。
如果要进行谱分析的模拟信号是周期信号，最好选择观测时间是信号周期的整数倍。如果不知道信号的周期，要尽量选择观测时间长一些，以减少截断效应的影响。
用FFT对模拟信号作谱分析是一种近似的谱分析。首先一般模拟信号（除周期信号外）的频谱是连续频谱，而用FFT作谱分析得到的是数字谱，因此应该取FFT的点数多一些，用它的包络作为模拟信号的近似谱。另外，如果模拟信号不是严格的带限信号，会因为频谱混叠现象引起谱分析的误差，这种情况下可以预先将模拟信号进行预滤，或者尽量将采样频率取高一些。
（3）对正弦信号进行不同的观测时间的频谱分析，观察频谱变化。
（4）采用不同长度的矩形窗对正弦信号进行截断，观察频谱变化。
（5）分析以上现象，找到合适的方法解决以上问题，总结正弦信号进行频谱分析的方法及注意问题。
（6）运用此方法汽车发动机声音进行频谱分析。
（7）进行实验总结，完成结题报告。
四、实验仪器、设备和材料：
实验项目名称基于Matlab的信号频谱分析
一、实验摘要
本实验以正弦信号的频谱分析为引导，研究正弦信号频谱分析所产生的分析误差，说明对正弦信号进行频谱分析应注意的问题，并总结出一种针对正弦信号相对完善的频谱分析方法。最后将这种方法应用于汽车发动机声音的频谱分析。
二、实验目的
深入理解FT、DFT、FFT的概念和原理，学会利用FFT获得信号频谱，掌握信号频谱特征的分析方法，熟悉Matlab及其数字信号处理工具箱的使用方法，学习创新性实验报告的撰写方法。
PC兼容机一台，Matlab编程软件。
五、指导老师对实验设计方案的意见：
指导老师签名：年月日
六、创新实验室负责教师审查意见及工位分配：
负责老师签名：年月日