《信号检测技术》PPT幻灯片

平方检测算法是一种简单而有效的信 号检测算法，它通过比较输入信号的 平方和与阈值来判断是否存在信号。
信号估计理论
02
信号估计的基本概念
信号估计
利用观测数据对未知信号或系统状态进行推断或预测 的过程。
信号估计的目的
通过对信号的处理和分析，提取有用的信息，并对未 知量进行估计和预测。
信号估计的应用
在通信、雷达、声呐、图像处理、语音识别等领域有 广泛应用。
阈值设置
03
在信号检测中，阈值是一个关键参数，用于区分信号和噪声。
通过调整阈值，可以控制错误判断的概率。
信号检测的算法
最大后验概率算法
最大后验概率算法是一种常用的信号 检测算法，它基于贝叶斯决策准则， 通过计算后验概率来判断是否存在信 号。
平方检测算法
多重假设检验算法
多重假设检验算法是一种处理多个假 设的信号检测算法，它通过比较不同 假设下的似然比来确定最佳假设。
医学影像信号处理
X光影像处理
通过对X光影像进行去噪、增强、分割等处理，可以提取出 病变组织和器官的形态特征，为医生提供诊断依据。
MRI影像处理
磁共振成像（MRI）是一种无创的医学影像技术，通过对MRI 影像进行三维重建、分割、特征提取等技术处理，可以更准确
地诊断疾病。
超声影像处理
超声影像是一种实时、无创的医学影像技术，通过对超声影像 进行实时采集、动态分析、目标检测等技术处理，可以为临床
03
估计的精度和效率。
深度学习在信号检测与估计中的应用
01
深度学习是人工智能领域的一种重要技术，在信号检
测与估计中信号进行高效的特征
提取和分类，提高信号检测的准确性和稳定性。

移相器使q＝0，输出电压的幅度值最大，实
现监频监相。
• 2、 x(t)为正弦波，r(t)为方波
x(t)=Vscos(w0t+q)
r(t)

4Vr



(1)n1
n1 2n 1
cos[(2n
1)w0t]
• PSD输出为：
u p (t)

2VsVr



n1
(1)n1 2n 1
cos[(2n
为q＋ 90°
• 正交矢量型锁定放大器的同相输出：
I Vs cosq
• 正交输出：
Q Vs sin q
• 被测信号的幅度和相位：
Vs I 2 Q2
q arctan(Q / I )
4.3.3 外差式锁定放大器
• 利用频率变换器将输入信号的频率变换到 一个固定频率上，然后进行带通滤波和相 敏检测，以便带通滤波器和相敏检测器的 最佳设计，以及避免带通滤波器的调节。
• 信号通道：交流放大输入信号，以满足推 动PSD；滤除带外噪声和干扰； 与信号源进行噪声匹配。
• 参考通道：调理参考信号和调整相位。
• 相敏检测器：对输入信号和参考信号完成乘 法运算，得到二者的和频与差频 的谐波信号。
• 低通滤波器：滤掉高次谐波和高频信号成 分，提取深埋在噪声中的微弱信号。
4.2 相敏检测
• x(t)与r(t)相乘，结果为： up(t)=x(t). r(t)
= 0.5Vscosq Vscos(2w0t+q) +0.5Vncos[(wn+w0) t+a] +0.5Vncos[(wn-w0) t+a]
• 4、 x(t)和r(t)均为方波

信号 处理
数据显示 与记录
为了准确的获得被测对象的信息，要求测试系统中的 每一个环节的输出量与输入量之间必须具有一一对应关系。 而且，其输出的变化能够准确地反映出其输入的变化，即 实现不失真的检测。
绪论
传感器
传感器是感受被 测量并将其转换成可 用信号输出，这种输 出量通常是电信号。
绪论
调理环节
• 信号的调理环节是把来 自传感器的信号转换成 更适合于进一步传输和 处理的形式。这种信号 的转换，多数是电信号 之间的转换。如幅值放 大，将阻抗的变化转换 成电压的变化或频率的 变化等等。
现测量自动化。
为提高测量精度和 自动化程度，以便 于和其它环节一起 构成自动化装置， 通常先将被测物理 量转换为电量，再 对电信号进行处理 和输出。如图所示 的声级计。
检测系统是指由相关的器件、仪器和测试装置有机组合 而成的具有获取某种信息之功能的整体。如下图所示。
被测对象
传感器
信号 调理
反馈、控制
绪论
4、家庭与办公自动化
在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用 了传感器和检测技术来提高产品性能和质量。
想一想
指纹传感器
1、全自动洗衣机中应检测哪些物理量？ 2、举出一些生活中常见的家电及办公自动化产品应用 传感器的例子
绪论
5、其他应用
航天
农业
交通
医学
绪论
6、PC机中的测试技术应用
鼠标:光电位移传感器 摄象头:CCD传感器
特性等方面的信息的问题。
您在发烧， 请……
• 检测技术的研究内容：
检测技术是实验科学的 一部分，主要研究各种物理 量和几何量的测量原理和测 量信号的分析处理方法。

5）频率保持性 若输入为某一频率的简谐（正弦或余弦）
信号， 则系统的稳态输出必是、也只是同频率的简谐信号；即输 出y(t)唯一可能解只能是
上页 目录
重要结论
线性系统具有频率保持特性的含义是输入 信号的频率成分通过线性系统后仍保持原 有的频率成分。如果输入是很好的正弦函 数，输出却包含其他频率成分，就可以断 定其他频率成分绝不是输入引起的，它们 或由外界干扰引起，或由装置内部噪声引 起，或输入太大使装置进入非线性区，或 该装置中有明显的非线性环节。
测试装置的静态特性就是在静态测试情况下描述实际测试装置与理想定 常线性系统的接近程度。 下面来讨论一些重要的静态特性。
上页 目录
一、线性度
线性度：输入输出保持常值比例关系的程度—校准曲线接近 拟合直线的程度。 两种拟合方法：端基直线、独立直线 线性误差=B/A*100% B为校准曲线与拟合直线的最大偏差。 A为装置的标称输出范围。
由频率保持性，简谐输入得到简谐输出，频率相同而幅
值不同，其幅值比A＝Y0/X0是频率ω的函数记为A(ω)， 定义为幅频特性；相位差也是ω的函数,记为 ，定义
为相频特性。统称系统的频率特性。
上页
目录
（一）幅频特性、相频特性和频率响应函数
定常线性系统在简谐信号的激励下，系统的频率特性： 称为频率响应函数
常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的
常数倍，即:
若
x(t) → y(t)
则
kx(t) → ky(t)
3)微分性
系统对原输入信号的微分等于原输出信号的微
分，即
若
x(t) → y(t)
则
x'(t) → y'(t)
上页
4）积分特性 如系统的初始状态均为零，则系统对输入

运算放大器电路（位移测量传感器）
4)应变片测量电路
R1
R2
E
V
R4 R3
V R2R4R1R3 E (R1R4)(R2R3)
V R2R4R1R3 E (R1R4)(R2R3)
令： R1 R R2 R3 R
R4 RdR
V R(RdR )RRE E dR (RRdR )(RR) 4 R
金属丝应变片：
dR (1 2 )
R
V与应变成线性关系，可以用电桥测量电压测量应变
5.焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。
6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应 大于500M欧。
7.应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止 受潮。
6) 标准产品
7) 应用 电阻应变式传感器的应用：测力
7) 应用
案例：
案例：桥梁固有频率测量
案例：冲床生产记数 和生产过程监测
电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器
R l
A
按工作的原理可分为:
变阻器式 电阻应变式 热敏式 光敏式 电敏式
电阻应变式传感器--应变片
金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变 效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电 阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变 化的现象。
电阻丝应变片(康铜)
金属箔式应变片
1) 工作原理
R 金属应变片的电阻R为
l
A
dR R ldl R d R AdA
A r2 d A 2 rd r
dR dl
Rl
d2drr
d r r ll ,d E
dR R(12E)
(1) 金属应变片（不变）

微
弱
信
号
检
测
两种计算方法：①所有数据采集完毕后计算； ②边采集边计算；
~ x (0) x (1) R xy (0) ~ x (1) x (0) ~ R xy (1) 1 1 R xy (k ) y ( 0 ) y ( 1 ) N N ~ R (M 1) x (1 M) x (2 M) xy x ( N 1) x ( N 2) 1 y( N 1) N x ( N M)
1. 算法： ~
1 T R xy () sgn[ y( t )] sgn[ x ( t )]dt T 0
~
其中sgn[y(t)]和sgn[X(t-τ)]分别表示y(t)和x(t-τ) 的符号函数。
1 N1 数字累加平均算法： R xy (k) sgn[y(n)]sgn[x(n k)] N n 0
由式知，尽管T有限，Rxy(τ)是Rxy(τ)的无偏估计。
微弱信ຫໍສະໝຸດ 号检测估计值的均方误差为:
~ ~ 2 varR xy () E (R xy () R xy ()) 1 ~ 2 varR xy () R x (0)R y (0) R xy ()) 2BT
~ varR xy () 2 1 1 xy () R xy () 2BT xy ()
微
弱
信
号
检
测
1 一般情况下ρxy(τ)＜1/3，故 xy () 2BT 3.Rxy(τ)估计值的信噪比 ~ E R xy () 定义为 SNR ~ varR xy () ~ 有 E R xy () R xy () R xy () 得 SNR ~ varR xy ()

测试 技术
可得相关函数
相 关 分 析 及 应 用
Rxy (τ ) = ρ xy (τ )σ xσ y + µ x µ y
ρ xy ≤ 1
互相关函数取值范围
µ x µ y − σ xσ y ≤ Rxy (τ ) ≤ µ x µ y + σ xσ y
测试 技术
相 关 分 析 及 应 用
1 T Rxy (τ ) = lim ∫0 x(t ) y (t + τ )dt T →∞ T 1 T = lim ∫0 x(t − τ ) y (t )dt T →∞ T = Ryx (−τ )
测试 技术
频域采样
数 字 信 号 处 理
测试 技术
3、量化和量化误差 、
A/D转换过程 转换过程
数 字 信 号 处 理
量化――把采样信号x(nTs)经过舍入变为只有有限个有效 量化――把采样信号x(nTs) 经过舍入变为只有有限个有效 ――把采样信号x(nTs) 数字的数，这一过程称为量化． 数字的数，这一过程称为量化．
数 字 信 号 处 理
测试 技术
1）信号采样
时域采样过程是将采样脉冲序列 与信号 时域采样过程是将采样脉冲序列g(t)与信号 相乘 过程是将采样脉冲序列 与信号x(t)相乘 来．
数 字 信 号 处 理
g (t ) =
n =−∞
∑ δ (t − nT )
s
∞
1 G ( jf ) = Ts
n ∑ δ( f −T ) n =−∞ s
测试 技术
第六章 信号分析与处理
主要研究内容： 主要研究内容： 1.数字信号处理基本知识 2.掌握信号采样定理 3.信号截断、能量泄露 信号截断、 4.掌握信号相关分析和功率谱分析

ˆ b
若对所有的 ，估计的偏矢量 b 的每一个分量都为零，则称为
无偏估计矢量。
非随机矢量情况
克拉美-罗界
如果ˆi 是被估计的M维非随机矢量 的第i个参量 i的任意无偏估计 量，则估计量的均方误差为
E
ˆi
2
2 ˆi
Var
ˆi
2 ˆi
,
i 1, 2,..., M
该估计量的均方误差满足
Mθˆ
ˆ
ˆ
T
克拉美-罗界
如果ˆ 是 的任意无偏估计矢量，利用柯西-施瓦兹不等式，估计
矢量的均方误差阵满足
Mˆ JT1
式中，信息矩阵 JT JD JP ，其元素分别为
2 ln p( x | )
J Dij
E
i j
, i, j 1, 2,..., M
2 ln p( )
随机矢量情况
如果被估计矢量 是M维随机矢量，则构造的估计矢量 ˆ是观
测矢量 x 的函数。x 和 的联合概率密度函数 p x,
无偏性
根据随机矢量估计无偏性的定义，如果满足：
E ˆ = E
就称 ˆ是 的无偏估计矢量。
估计量的误差矢量：
ˆ
1 2
ˆ1 ˆ2
M ˆM
估计量的均方误差阵
如果 p( | x) 最大值的解存在，则 ˆmap 可以由最大后验方程组解得，
该最大后验方程组为
ln p( | x)
0,
j
θ = θˆmap
M个方程组成的联立方程
j = 1,2,...,M
ln p( | x)
0
θ =θˆmap
其中
5.5.1非随机矢量的最大似然估计
如果被估计矢量 是非随机矢量，则应采用最大似然估计，求出 使似然函数 p(x | )为最大的 ，将它作为最大似然估计量 ˆml。 如果最大值的解存在，则ˆml 可以由最大似然方程组解得，该最大 似然程组为

信 号 源
xi
放 大 器
xo 负
载
ii Rs us
+ ui -
io Ri
RO u ’o RL
+ uo -
输出电流
输出电压 输出电阻
输入电阻Ri：——从放大电路输入端看进去的等效电阻。
Ri ui / ii ,
用来描述放大电路对信号源索取电流的大小，也表 示放大器对信号源的影响程度。
Company Logo
Pno / Psi Psi / Pni SNRi F Pni K p / Psi Pso / Pno SNRo
（2）电流放大器：
ii is
io
+ Ro uo RL Aioii -
RS 输入电阻Ri：R u / i , ii is , i i i RS Ri 为使ii尽可能接近is 提高电源利用率，Ri越小越好。
电流增益Ai： i
输入信号是电流，输出 信号也是电流，是一种 电流控制电流源。
Rs
+ ui Ri -
Company Logo
6.1 光电信号检测电路的噪声
6.1.3 前置放大器的噪声 前置放大器在放大有用信号的同时也将噪声放大。 对于微弱信号检测仪器或设备，前置放大器是引入噪声的 主要部件之一。 整个检测系统的噪声系数主要取决于前置放大器的噪声系 数。 仪器可检测的最小信号也主要取决于前置放大器的噪声。
lg10db613前置放大器的噪声61光电信号检测电路的噪声companylogowwwthemegallerycom为简单计设级数m3各级放大器本身产生的噪声功率分别为p1p2p3第一级放大器的输入噪声功率为pni则最后一级的输出噪声功率pno为增益k放大器1放大器2放大器mpipo1po2porses多联放大器的噪声系数61光电信号检测电路的噪声companylogowwwthemegallerycom级联放大器总的噪声系数f可推导出计算m级级联放大器总的噪声系数f的弗里斯公式级联放大器中各级的噪声系数对总噪声的影响是不同的越是前级影响越大第一级影响最大

固定阈值
固定阈值是指设定一个固定的值作为信号检测的阈值。这种方法简单易行，但可能不适用于所有情况，因为不同情况下信号和噪声的分布可能会有所不同。
自适应阈值
自适应阈值是指根据信号和噪声的分布自动调整阈值。这种方法能够更好地适应不同情况，提高信号检测的准确性和可靠性。
信号检测的阈值
灵敏度是指信号检测器能够正确识别有效信号的能力。高灵敏度意味着检测器能够准确地捕捉到较弱的信号。
在信号检测过程中，似然比是指对于给定的观察结果，某个假设（例如信号存在或不存在）成立的概率。通过比较不同假设下的似然比，可以判断哪个假设更有可能为真。
详细描述
信号检测的似然比原理
总结词
贝叶斯决策理论基于贝叶斯定理，通过计算信号存在的先验概率和观察结果的概率，来决定是否接受或拒绝信号存在的假设。
详细描述
信号检测的基本理论
目 录
CONTENCT
信号检测理论概述 信号检测理论的基本概念 信号检测理论的基本原理 信号检测理论的参数估计 信号检测理论的性能评价 信号检测理论的应用实例
01
信号检测理论概述
信号检测理论是一种统计决策理论，用于描述和预测观察者对信号的检测行为。它基于观察者对信号的存在与否做出判断，并考虑了观察者的判断标准和心理因素对判断结果的影响。
通信工程
03
在通信工程领域，信号检测理论用于研究信号处理和通信系统中的噪声抑制和信号提取问题，以提高通信系统的性能和可靠性。
信号检测理论的应用领域
20世纪40年代
20世纪50年代
20世纪60年代至今
信号检测理论最初由美国心理学家J.A.Swets等人提出，旨在解决军事侦察和雷达探测中的信号检测问题。
通信信号检测