機(jī)械振動測試與

第五章信號分析與處理主要研究內(nèi)容：1.數(shù)字信號處理基本知識2.掌握信號采樣定理3.信號截斷、能量泄露4.掌握信號相關(guān)分析和功率譜分析測試技術(shù)基礎(chǔ)

5.1數(shù)字信號處理

1、數(shù)字信號處理的基本步驟

物理信號x(t)傳感器電信號信號調(diào)理電信號A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號數(shù)字信號分析儀或計算機(jī)顯示第六章信號分析與處理物理信號y(t)傳感器電信號信號調(diào)理電信號A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號2、采樣、混疊和采樣定理

1）信號采樣時域采樣過程是將采樣脈沖序列g(shù)(t)與信號x(t)相乘來．?dāng)?shù)字信號處理

1）信號采樣時域采樣過程是將采樣脈沖序列g(shù)(t)與信號x(t)相乘來．?dāng)?shù)字信號處理

2）頻混現(xiàn)象

數(shù)字信號處理

頻域解釋（混疊）時域解釋（頻混）3）采樣(香農(nóng)）定理

為保證采樣后信號能真實(shí)地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱為采樣定理。fs＞2fmax

工程實(shí)際中采樣頻率通常大于信號中最高頻率成分的3到4倍。在對信號進(jìn)行采樣時，滿足了采樣定理，只能保證不發(fā)生頻率混疊，只能保證對信號的頻譜作逆傅立葉變換時，可以完全變換為原時域采樣信號xs(t)，而不能保證此時的采樣信號能真實(shí)地反映原信號x(t)。數(shù)字信號處理

數(shù)字信號處理

頻域采樣

3、量化和量化誤差A(yù)/D轉(zhuǎn)換過程量化――把采樣信號x(nTs)經(jīng)過舍入變?yōu)橹挥杏邢迋€有效數(shù)字的數(shù)，這一過程稱為量化．?dāng)?shù)字信號處理

量化誤差：模擬信號采樣后的電壓幅值變成為離散的二進(jìn)制數(shù)碼時，舍入到相近的一個量化電平上引起的隨機(jī)誤差。數(shù)字信號處理

量化誤差實(shí)驗(yàn)：

數(shù)字信號處理

4、信號的截斷、能量泄漏和窗函數(shù)

為便于數(shù)學(xué)處理，通常對截斷的信號做周期延拓，得到虛擬的無限長的信號。

不可能對時間歷程無限的信號進(jìn)行處理，因而取其有限的時間片段進(jìn)行分析，這個截取過程成為信號的截斷。（將無限長的信號乘以有限寬的窗函數(shù)）

數(shù)字信號處理

周期延拓后的信號與真實(shí)信號是不同的。

設(shè)有余弦信號x(t),用矩形窗函數(shù)w(t)與其相乘，得到截斷信號:y(t)=x(t)w(t)將截斷信號譜XT(ω)與原始信號譜X(ω)相比較可知，它已不是原來的兩條譜線，而是兩段振蕩的連續(xù)譜.原來集中在f0處的能量被分散到兩個較寬的頻帶中去了，這種現(xiàn)象稱之為頻譜能量泄漏。數(shù)字信號處理

能量泄漏分主瓣泄漏和旁瓣泄漏，主瓣泄漏可以減小因柵欄效應(yīng)帶來的譜峰幅值估計誤差，有其好的一面，而旁瓣泄漏則是完全有害的。數(shù)字信號處理

常用的窗函數(shù)

1）矩形窗2）三角窗數(shù)字信號處理

3）漢寧窗常用窗函數(shù)數(shù)字信號處理

能量泄漏實(shí)驗(yàn)：

數(shù)字信號處理

5.2相關(guān)分析及應(yīng)用

1相關(guān)的概念相關(guān)指變量之間的線性關(guān)系，變量x，y之間的相關(guān)程度常用相關(guān)系數(shù)來描述。

xyxyxyxy例如，玻璃管溫度計液面高度(Y)與環(huán)境溫度(x)的關(guān)系就是近似理想的線形相關(guān)，在兩個變量相關(guān)的情況下，可以用其中一個可以測量的量的變化來表示另一個量的變化。

第六章信號分析與處理2相關(guān)系數(shù)如果所研究的變量x,y是與時間有關(guān)的函數(shù)，即x(t)與y(t)，這時引入一個與時間位移τ有關(guān)的量，稱為函數(shù)的相關(guān)系數(shù)：分子是時移τ的函數(shù)，反映了二個信號在時移中的相關(guān)性，稱為相關(guān)函數(shù)。（變量不同時刻乘積的平均）相關(guān)分析及應(yīng)用

計算時，令x(t)、y(t)二個信號之間產(chǎn)生時差τ，再相乘和積分，就可以得到τ時刻二個信號的相關(guān)性。

x(t)y(t)時延器

乘法器

y(t-τ)X(t)y(t-τ)積分器

Rxy(τ)相關(guān)分析及應(yīng)用

3自相關(guān)分析如y(t)=x(t),可得自相關(guān)系數(shù)，并有：定義自相關(guān)函數(shù)相關(guān)分析及應(yīng)用

可得自狠相關(guān)系污數(shù)自相關(guān)匯函數(shù)取擊值范圍相關(guān)分炕析及應(yīng)垃用當(dāng)τ=師0x(t)賣在同一時狼刻的記錄振樣本完全符成線性x(t牢)與x醬(t＋鎮(zhèn)∞）彼贏此無關(guān)相關(guān)分析鑒及應(yīng)用自相關(guān)函史數(shù)是偶函廳數(shù)相關(guān)分析續(xù)及應(yīng)用保留幅認(rèn)值和頻臂率信息樓，丟失親初始相輛位信息相關(guān)分央析及應(yīng)隆用4互相繪關(guān)分析對x(t斥)和y(華t)兩個倆不同信號季：定義互跡相關(guān)函風(fēng)數(shù)互相關(guān)臺系數(shù)相關(guān)分陳析及應(yīng)杯用可得相關(guān)棗函數(shù)互相關(guān)頸函數(shù)取宰值范圍相關(guān)分奇析及應(yīng)維用互相關(guān)遠(yuǎn)函數(shù)非霞奇非偶相關(guān)分背析及應(yīng)腥用不同頻匯率不相爹關(guān)正余弦函拍數(shù)正交性相關(guān)分里析及應(yīng)毫用同頻率甜相關(guān)，在不同頻別率不相塘關(guān)相關(guān)分析懶及應(yīng)用互相關(guān)函堡數(shù)的性質(zhì)峰值點(diǎn)相關(guān)分析壓及應(yīng)用相關(guān)函數(shù)紐奉的性質(zhì)（1）長自相關(guān)語函數(shù)是的簡偶函數(shù)擾，RX()=竿Rx(-懂)；（2）囑當(dāng)厭=0立時，自相關(guān)函送數(shù)具有最顯大值。（3）周病期信號的欠自相關(guān)函絲式數(shù)仍然是柄同頻率的鉤周期信翅號，但轎不保留原輔信號的相專位信息。（4）臘兩周期班信號的稈互相關(guān)鄭函數(shù)仍枯然是同喘頻率的釘周期信號，且保何留原了信肥號的相位拘信息。（5）望兩個非互同頻率顯的周期販信號互證不相關(guān)愈。（6）李隨機(jī)信梁號的自磚相關(guān)函警數(shù)將隨的增錘大快速衰扔減。相關(guān)分析謀及應(yīng)用案例：自相關(guān)分泊析測量轉(zhuǎn)千速理想信號干擾信號實(shí)測信號自相關(guān)系男數(shù)提取周期胳性轉(zhuǎn)速成孤分。自相關(guān)分析的主要應(yīng)用：用來檢測混肴在干擾信號中的確定性周期信號成分。相關(guān)分析撲的工程應(yīng)及用案例：地下輸奧油管道束漏損位嶄置的探庭測相關(guān)分析佳及應(yīng)用傳輸通路江分析相關(guān)分萄析及應(yīng)間用5.3功率譜分劃析及應(yīng)用1、自譜定義第六章信號分模析與處踩理物理意華義功率譜桿分析及灘應(yīng)用物理意義功率譜分斤析及應(yīng)用物理意義功率譜吐分析及沸應(yīng)用線性系薄統(tǒng)輸入臘輸出有輸入、金輸出的窮自譜存蓋在如下自譜分析鼠可得系統(tǒng)膊幅頻特性夠，缺相頻涂特性功率譜呆分析及左應(yīng)用2、互譜定義功率譜燙分析及佳應(yīng)用線性系苗統(tǒng)輸入淚輸出有輸入自域譜與輸峽入、輸袍出的互年譜的存欺在如下互譜分醫(yī)析可得答系統(tǒng)幅杜頻特性拳，相頻車特性功率譜炭分析及敗應(yīng)用功率譜應(yīng)頑用互譜排噪功率譜殿分析及執(zhí)應(yīng)用3、相干荷函數(shù)評測輸削入、輸烈出信號春間的因挺果性，縱即輸出座信號的目功率譜汁中有多胃少是所恒測試輸牢入量引伯起的響悅應(yīng)。功率譜挎分析及宵應(yīng)用測試中有仍外界干擾輸出y鍋(t)幣是輸入韻x(t表)和其伐它輸入做的綜合趣輸出聯(lián)系x黨(t)倘與y(盞t)的墳系統(tǒng)是顏非線性漏的功率譜分愁析及應(yīng)用船用柴些油機(jī)潤叫滑油泵跌壓油管材振動和刊壓力脈鞋動間的破相干分項析油壓脈旦動自譜油管振艱動自譜功率譜分鑼析及應(yīng)用謝謝觀看/歡迎下載BY洽FAI倦TH螞IM喝EAN喬A億VIS靠ION關(guān)OF筑GO李OD斧ONE霉CH兇ERI求SHE若SA全ND