工程测试技术2-PPT精选

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2.1 信号的分类与描述
信号的分类主要是依据信号波形特征 来划分的，在介绍信号分类前，先建立信 号波形的概念。
信号波形：被测信号信号幅度随时间的变化历程 称为信号的波形(waveform)。
波形
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2.1.1 基本概念
信号波形图
A
0
t
信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐标， 用时间做横坐标，记录被测物理量随时间的变化 情况。
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5. 均方值 – Ψ2
信号的均方值Ψ2(Psi)，表达了信号的强 度；其正平方根值，又称为有效值(RMS)，
也是信号平均能量的一种表达。
2 x
lim1 TT
Tx2(t)d
0
t
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6. 方差 – σ2
信号x(t)的方差定义为：
x(t)eBtA si2 n f(t)
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3) 非确定性信号
p(x)
不能用数学式描述，信其随号时的间统幅变计化量的是值、噪相声信位号变(平稳)
化不可预知，所描述物理现象是一种随机
过程。
0
x
p(x)
信的号概各率个是量相值等噪出的现声信号(非平稳)
0
x
统计特性变异
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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：
x2(t)dt
一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。
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2). 功率信号
在所分析的区间（-∞，∞），能量不是有限 值。此时，研究信号的平均功率更为合适。
函数。它们都是正弦函数和单调递减函数 1/x的乘积：
归一 ： s化 c i(t) n s函 it,n(数 t ) t
非归一s化 icn (t) 函 sitn ,数 ( ： t ) t
在这两种情况下，函数在 0 点的奇异点有时显式 地定义为 1，sinc 函数处处可解析。
7百度文库
1) 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
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2) 非周期信号
不会重复出现的信号！
准周期信号:由多个周期信号合成，但各信号频率不成
公倍数。如： x(t)sitn)(sin2(t)
瞬态信号:持续时间有限的信号，如：
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sinc函数的波形
在 x = −6π 到 6π 区间显示 在同样尺度上 的归一化 sinc(x) (蓝色) 与非归一化 sinc 函数（红 色）
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sinc 函数的性质
偶函数； 闸门(或抽样)函数； 滤波函数； 内插函数。
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(t t0) 0,,tttt00
(t
t0)dt1
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函数特性：
1). 乘积特性（抽样）
f ( t )( t ) f ( 0 )( t )f , ( t )( t t 0 ) f ( t 0 )( t t 0 )
t＜0时，x(t) = 0， 即在时刻小于零的一侧全为零。
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2). 物理不可实现信号（非因果信号）
在事件发生前(t<0)就预知的信号。
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2.1.3 信号分析中常用的函数
1. 函数（单位冲激函数）
函数表示一个瞬间的脉冲，是一个理想 函数，也是物理不可实现信号。
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第二章 信号分析基础
本章学习要求： 1. 了解信号分类方法； 2. 掌握信号时域波形分析方法； 3. 掌握信号时差域相关分析方法； 4. 掌握信号频域频谱分析方法； 5. 了解其它信号分析方法。
本章目录
2.1 信号的分类与描述 2.2 信号的时域波形分析 2.3 信号的时差域相关分析 2.4 信号的频域分析 2.5 卷积分
1. 信号类型识别
2. 基本参数识别
Pp-p
3. 超门限报警
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案例2.1：汽车速度测量
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案例2.2：索道钢缆检测
超门限报警
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正弦波幅值谱
一个严格的频域有限信号不能同时又是时间有限信 号，反之亦然。
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4. 连续时间信号与离散时间信号
1). 连续时间信号:在所有时间点上有定义
2). 离散时间信号:在若干时间点上有定义
采样信号
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5. 物理可实现信号与不可实现信号
1). 物理可实现信号（因果信号） 又称为单边信号，满足条件：
4. 从连续性上--连续时间信号（模拟信号）与离散
时间信号（数字信号）
5. 从可实现性上--物理可实现信号与物理不可实现
信号
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1. 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。
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2xT l i m T 10 T(x(t)x)2dt
大方差
小方差
方差：反映了信号绕均值的波动程度。
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7. μ, Ψ2, σ2 三者之间的关系
x2 x2x2
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演示实验
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2.2.2 波形分析的应用

(s)
(t)estd t1

5). 傅氏变换

(f)
(t)ej2 ftd t1

0
f
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2. sinc 函数（采样函数）
又称闸门函数、滤波函数，用sinc(x)表示，有两个
定义，有时区分为归一化sinc函数和非归一化的sinc
2). 复指数函数 e 的st 微分、积分和通过线性系统
时总会存在于所分析的函数中。
d d e s t tss,t e e s d t e s t /s t,e s t H H ( s ) e s
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2.2 信号的时域分析
信号的时域分析又称为波形分析或时域 统计分析，它是通过信号的时域波形计算信 号的均值、均方值、方差等统计参数。信号 的时域分析很简单，用示波器、万用表等普 通仪器就可以直接显示信号波形，读取特征 参数。
T l i m 21T
T x2(t)dt
T
一般持续时间无限的信号都属于功率信号:
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3. 时限与频限信号
1). 时域有限信号 在时间段 (t1，t2)内有定义，其外
恒等于零．
三角脉冲信号
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2) 频域有限信号
在频率区间(f1，f2 )内有定义，其外恒 等于零。
2). 积分特性（筛选）


f( t)( t) f( 0 ), f( t)( t t0 ) f( t0 )
3). 卷积特性
f(t)* (t) f()(t )d f(t)
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函数特性（续）：
4). 拉氏变换
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常见波形
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2.1.2 信号的分类
1进. 从行信分为号类深描研入述上究了-是解-确非信定常号性必信的号要物与的理非，实确定从质性不，信同将号角其 2度. 从观信察号信的号幅值，和可能分量为上：--能量信号与功率信号
3. 从分析域上--时域信号与频域信号
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2.2.1. 信号波形图
A Pp-p
P t
T
1. 1周期 - T，频率 - f=1/T
2. 峰值 - P
3. 双峰值 - Pp-p
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4. 均值 - μ
均值μ表示集合平均值或数学期望值。
x
lim1 TT
T
x(t)dt
0
x
均值：反映了信号变化的中心趋势，也 称之为直流分量。
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3. 复指数函数
estet ejt
t
etcot setsin t ; sj
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复指数函数性质：
1). 实际中遇到的任何时间函数总可以表示为复 指数函数的离散和与连续和。
x(t) r
cresrt
ssA Bcsestds