第7章計算機數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng).ppt

1、7計算機數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是7-1單選問題1，信號中最高的頻率fc應(yīng)該是1000Hz，在以下選擇中，采樣頻率fs至少應(yīng)該是() Hz。 若矩形窗函數(shù)為(A)2560 (B)1000 (C)2100 (D)2000 2，則其傅立葉變換為() (a )、 (b )、 (c )、 (d )、3關(guān)于虛擬機器，以下記述中不正確的是() (a )有開放性和靈活性，與計算機技術(shù)同步，(b )可以發(fā)展機器的功能，(c )基于硬件的(d )網(wǎng)絡(luò)和外圍設(shè)備的連接方便，4漢寧窗函數(shù)和矩形窗函數(shù)比較，記述不正確。 (a )漢寧窗的頻率窗是三個矩形窗的頻譜之和(b )漢寧窗的主閥窄(c )漢寧窗的旁瓣衰減快(d )

2、漢寧窗的旁瓣低(5)在進行頻域采樣的情況下，為了減少柵欄效應(yīng)，采取()的措施是正確的(a )減小采樣間隔，即頻率分辨率；(b )在滿足采樣定理的條件下，對于采用頻率細分技術(shù)的(c )周期信號，使分析的時間長度為信號周期的整數(shù)倍；(d )減少采樣的數(shù)量，且(a )增加間隔模擬高通濾波器(c )模擬低通濾波器(d )模擬濾波器和數(shù)字濾波器均可以使用，并且這兩者之間的混淆現(xiàn)象稱為(疊加)，以致未正確地選擇采樣時間間隔。 2 .如果采樣頻率過低而不滿足采樣定理，則在采樣后的信號上發(fā)生重疊現(xiàn)象。 在A/D轉(zhuǎn)換器中，如果模擬信號的頻率上限由fc限定，則采樣頻率fs必須大于(2 fc )。 4 .由于時域中

3、的間隔而使頻域加上頻率分量的現(xiàn)象稱為(泄漏)。 5 .在數(shù)字處理中，由于經(jīng)常利用窗函數(shù)截斷較長時間的信號序列，并且由于會發(fā)生泄漏現(xiàn)象，因此為了盡可能減少泄漏而選擇主瓣(窄)、旁瓣(低)的窗函數(shù)。 設(shè)時間窗函數(shù)為w(t )，對于漢寧窗、漢明窗、矩形窗都有w(0)=(1)。 7-3簡單解答1，自功率譜和振幅頻譜有什么區(qū)別？ 又有什么聯(lián)系？自功率譜對振幅頻譜的平方取時間平均。 都是信號的頻域描述，分別表示單位帶寬上的振幅和功率。 2 .如何發(fā)生頻率重疊，有什么解決辦法？ 由于在時域中未適當(dāng)?shù)剡x擇采樣的時間間隔，所以頻域中的高低頻率彼此混淆。 為了避免頻率折疊，采樣頻率fs應(yīng)大于頻帶限制信號的最高頻率

4、fc的倍數(shù)。 3、什么是窗函數(shù)？ 窗函數(shù)的頻域指標是什么？ 你能說明什么樣的問題？ 窗函數(shù)是在模數(shù)變換中(或數(shù)據(jù)處理中)對時域的信號進行采樣時的截斷函數(shù)。 描述窗函數(shù)的頻域指標主要在3dB帶寬b、b小時主閥變窄，頻率分辨率高的最大旁瓣峰值a、旁瓣峰值的漸減速度d、a越小則和d越大，由旁瓣引起的頻譜失真越小。 4、什么是泄漏？ 為什么會發(fā)生泄漏？ 窗函數(shù)為什么能減少泄漏？ 由于時域中的截斷而在頻域中出現(xiàn)附加頻率成分的現(xiàn)象稱為泄漏。 信號的頻譜與加窗以前的頻譜不同，窗函數(shù)的頻譜是無限頻帶的函數(shù)，所以即使是限帶信號，在截斷后也必然成為無限頻帶的信號，從而產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。 為了減少泄漏，頻域中接近單位脈

5、沖函數(shù)的窗函數(shù)，即，主瓣較窄的、旁瓣較小的窗函數(shù)應(yīng)當(dāng)盡可能尋找。 5 .相關(guān)函數(shù)和相關(guān)系數(shù)有什么區(qū)別？ 以相關(guān)分析的主要用途為例進行說明。 a :相關(guān)函數(shù)表示信號的相關(guān)功率，作為具有維數(shù)的函數(shù)的相關(guān)系數(shù)表示相關(guān)概率的大小，是無量綱的函數(shù)。 可消除干擾，提高信噪比通過兩個信號之間的延遲來確定信號源之間的距離或移動體的速度，或確定信號的主要傳輸線路或起主要作用的信號源。什么是柵欄效果？ 如何減少“柵欄效應(yīng)”的影響？ 對一個函數(shù)進行采樣實質(zhì)上是“提取”采樣點上的對應(yīng)函數(shù)值。 其效果就像從柵欄的縫隙看外景一樣，只能看到落在縫隙前面的微小景象，其侑景被柵欄遮擋，這種現(xiàn)象稱為柵欄效果。 時域采樣時滿足采樣

6、定理的要求，柵欄效應(yīng)影響不大。 通過在頻率采樣時提高頻率分辨率，即減小頻率采樣間隔，可以減小阻擋效果。 或者采用頻率細分技術(shù)。 對于周期信號，頻率采樣間隔f對特定的f0減小，頻譜曲線不一定下降到f0上，而且頻譜曲線下降到f0上的條件是f0/f=整數(shù)。 7、數(shù)字信號處理的一般步驟是什么？ 值得注意的問題是什么？ a :數(shù)字信號處理的一般步驟： (1)信號調(diào)整。 這是因為，1 )如果在為了適合采樣而包含電壓振幅調(diào)整的2 )濾波器信號的高頻噪聲3 )信號中沒有直流成分，則隔離信號的直流成分。 4 )如果原始信號是調(diào)制信號，則應(yīng)該解調(diào)。 (2) A/D轉(zhuǎn)換。 信號的具體情況，根據(jù)量化精度的要求，適當(dāng)選

7、擇A/D轉(zhuǎn)換器。 為了選擇適當(dāng)?shù)牟蓸娱g隔，如果采樣間隔過小，則該數(shù)字序列對于一定長的時間記錄會變長，校正作業(yè)量急速增大。如果數(shù)字序列的長度固定，則只能處理短的時間歷史，可能產(chǎn)生大的誤差的采樣間隔大(采樣頻率) (3)數(shù)字信號分析。 在數(shù)字信號處理過程中，為了降低截止誤差的影響，必須適當(dāng)選擇窗函數(shù)，根據(jù)需要進行數(shù)字濾波。 (4)輸出結(jié)果。 運算結(jié)果可以直接顯示、打印、進行D/A轉(zhuǎn)換后輸入被控制設(shè)備，也可以根據(jù)需要進行后續(xù)的處理。 應(yīng)用問題1、測量的最高頻率分量是已知的頻率是100Hz，并且要求量化信噪比大于70dB。 ADC的采樣速度和位數(shù)應(yīng)該如何選擇？ 反采樣頻率fs=1002.56=256h

8、z的SNR=706 n-1.24dbn=(70.24 )6=12，因此取12位ADC，而采樣頻率為256hz。 對2，4個正弦信號x1(t)=sin2t，x2(t)=sin4t，x3(t)=sin6t，x4(t)=sin10t進行采樣解調(diào)：采樣頻率為4Hz，所以采樣周期為1/4。 獲取采樣序列：如從校正計算結(jié)果和采樣脈沖模式可以看出的，雖然四個信號的頻率不同，但是在采樣后輸出的四個脈沖序列相同，發(fā)生頻率重疊，該脈沖序列反映這四個信號的頻率特征原因在于x2(t )、x3(t )和x4(t )的頻率分別為2Hz、3Hz和5Hz，采樣頻率必須分別大于其2倍的頻率，即分別大于4Hz、6Hz和10Hz。

9、 對于、3和三個偽正弦信號x1(t)=cos2t、x2(t)=cos6t和x3(t)=cos10t分別執(zhí)行理想的采樣，并且采樣頻率是f=4Hz。 由于解的采樣頻率為4Hz，所以采樣周期為1/4。 求取采樣序列：從圖7-3、校正運算結(jié)果和采樣脈沖模式可知，3個信號的頻率不同，但采樣后輸出的3個脈沖序列相同，頻率重疊，該脈沖序列反映3個信號的頻率特性原因是x2(t )和x3(t )的頻率分別為3Hz和5Hz，采樣頻率必須分別大于6Hz和10Hz。 使用、4、矩形窗函數(shù)求積分，求解矩形窗函數(shù)，并對它取傅立葉變換，其中，能量方程式是將方程式(1)和(2)代入方程式(3)，代入方程式(3)，有，有，有，(1)、(2)、(3)、(4)、(5)是的，有。 由于假設(shè)x=f、yes、yes，x2=1.940，即x=1.393，所以6，若x (n ) n=0，1.即A/D采樣周期=計數(shù)值/時鐘頻率，時鐘頻率為1.6384 MHz，被測定信號由于分解寫入值C=時鐘頻率/采樣頻率=1. 63841000/20=82，82/16=52，所以十六進制寫入值為52，二進制寫入值為01010010，8，成為某個2位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與解3.215 V對應(yīng)的量化單位數(shù)： x=273.215/5=82(q)=165