测试技术-信号处理技术89页PPT

《信号检测技术》
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Hale Waihona Puke 《信号检测技术》

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)
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4）积分特性 如系统的初始状态均为零，则系统对输入

第11章 信号处理
11.1 波形调理
波形调理主要用于对信号进行数字滤波和加窗处理。波形调理VI节点位于 “函数选板”→“信号处理”→“波形调理”子选板中，
波形调理子选板
11.1.1 数字FIR滤波器
数字FIR滤波器可以对单波形和多波形进行滤波。如果对多波形进行滤波， 则VI将对每一个波形进行相同的滤波。信号输入端和FIR滤波器规范输入端 的数据类型决定了使用哪一个VI多态实例。
Express VI用于通过滤波器和窗对信号进行处理。在“函数选板 ”→“Express”→“信号分析”子选板中也包含该VI。
滤波器
配置滤波器窗口
11.1.5 课堂练习——对正弦信号进行仿真滤波
演示滤波器Express VI的使用。
前面板
滤波器的配置
程序框图
11.2 波形测量
使用波形测量选板中的VI进行最基本的时域和频域测量，例如直流，平均值， 单频频率/幅值/相位测量，谐波失真测量、信噪比及FFT测量等。波形测量VI在 “函数选板”→“信号处理”→“波形测量”子选板中
幅值和电平测量Express VI
配置幅值和电平测量
11.3 信号处理
使用信号运算选板中的VI进行信号的运算处理。信号运算VI在“函数选 板”→“信号处理”→“信号运算”子选板中。
信号运算选板上的VI节点的端口定义都比较简单，因此使用方法也比较简 单，下面只对该选板中包含的两个Express VI 进行介绍。
11.5 滤波器
使用滤波器VI进行IIR、FIR和非线性滤波。滤 波器选板上的VI可以返回一个通用LabVIEW错误 代码或一个特定的信号处理代码。滤波器VI在“ 函数选板”→“信号处理”→“滤波器”子选板 中。
11.6 谱分析

2021/6/10
31
水平频率… 48.1 千赫兹
代表每秒形成的线条种数
• 每画条横线需要多长时间呢?
更高速率表示图象更清晰 计算法
• (实际线条[解析度])乘(更新速率) • (801线条) 乘 (60赫兹)
等于 48.1千赫兹
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32
视频频率… 70.8 兆赫兹
每一秒形成的象素数量
VGA 计算计标准输出
• RGBS-
复合同步
旧产品
• RGsB-
绿带同步
SUN, SGI, 工作站系统
• RsGsBs- 红绿蓝带同步
SGI 工作站
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24
回顾信号的处理…
信号源 译码矩阵
2021/6/10
Y/C 复合输出 复合器
25
用那一类信号？
Composite
YC YUV
但现在正转变中
问题发生在模拟与数码之间的处理
• 模拟至数码与数码的转换
数码系统只能代表单位… 1, 2, 3, 4 怎样显示2 ½ ?
• 举例,以英语菜单….
翻译成日语…然后再译回英语
• 是否与先前的一样?
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45
数码信号的种类
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46
USB (Universal Serial Bus)
• 同样的根据 Molex MicroCross™ 所用的DVI.
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20
S-视频信号(或称 Y/C)
质量胜过于复合视频信号 用于S-视频信号的4-针微
型DIN插座或 BNC 端口 (共二端)
• 一芯带亮度 (Y) • 一芯带色度 (C)

数字信号分析仪或计
显
算机
示
骤
(信号处理)
测试技术第5章5章
采样保持电路用于高频信号的采样
数
字
信
号
处
理
的
基
本
步
骤
s：场效应管，用做采样开关
返回
s闭合，C充电，s断开测试，技术C第放5章5电章 ，保持跟随器的输入值
5.2 信号数字化出现的问题及解决方法
1. 数字化过程
信 a. 时域原信号
号
数
字 b. 时域信号采样（离散化）
测试技术第5章5章
信 c. 频域信号采样
号
数
字
采样点
化
出
现
的
问 问题3：分析得到的频谱也需要离散化表示，这可能
题 会漏选频率成分，如何避免？
测试技术第5章5章
返回
3. 解决方法 1）时域采样信号的频谱分析
信 号 原信号 数 字 化 出 现 的 信号 问 采样 题 （离散
化）
原信号 采样函数 采样信号
第五章 信号处理初步
测试技术第5章5章
1) 信号处理目的
a. 分离信号和噪声，提高信噪比；
信
b. 从信号中提取有用的特征信号；
号
c. 修正测试系统的某些误差。
调 理
2) 信号处理系统有模拟信号处理系统和数字信号处理
处 系统
理
与
分
析
测试技术第5章5章
本章主要内容
信
5.1 数字信号处理的基本步骤
号
调
5.3 相关分析及其应用
相关指变量之间的线性关系，变量x，y之间的相关
程度常用相关系数ρxy来描述。在两个变量相关的情

对于一阶装置：主要确定其时间常数
，
A()
1
1 ()2
() arctg()
2021/4/23
24
对于二阶装置：
1) 从相频特性
() 直接估计其动态特性参数 ，n
——但准确测定相角较难。
2) 从幅频特性曲线估计动态特性参数：
对 1 的欠阻尼系统， A() 的峰值稍偏离 n 的 r 处，
r n 1 2 2 或
2021/4/23
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二、系统对单位阶跃输入的响应
输入
输出
单位阶跃输入
X(s)=1/s
x(t)=u(t) 0 t<0
= 1 t>0
一阶系统响应
H(S)
S
1
1
Y(S)
1
S(S
1)
二阶系统响应
H(s )
s2
n2 2ns
n2
Y(S)
S(S2
2n 2 nS
n2
)
x(t )
1
0
y(t )
1
y( t )
2021/4/23
M max 为超调量
32
M e
1 2
所以
1
2
，
ln
M
1
作 M 图， 求阻尼比
若：测响应较长的瞬变过程，用
求阻尼比
2021/4/23
M
和
i
M i n
33
则对应的 ti ,tin y有:
2
n
2
n
4 2n 2
n
ln
Mi M in
当 时0，.以3 1代替 ，则 1 2
x(t)
x(n t ) t

(3)数字信号处理的优势
1)用数学计算和计算机显示代替复杂的电路 和机械结构
2019/10/29
E[x2 (t)] 1 N x2 (n)
N n0
5
数字信号的分析与处理
2)计算机软硬件技术发展的有力推动 a)多种多样的工业用计算机。
2019/10/29
6
数字信号的分析与处理
b)灵活、方便的计算机虚拟仪器开发系统
数字信号的分析与处理
b.脉冲函数的采样特性与卷积特性
时域脉冲函数
t
频域脉冲函数
f
0 Ts
相
乘
x(t)
t
0
Fs
f
X(f)
卷 积
0 t
x(t) · t
x(Ts)
0 Ts
t
201利9/1用0/29脉冲函数的采样特性：摘取
0
f
X(f) f
0
Fs f
利用脉冲函数的卷积特性：搬移 13
数字信号的分析与处理
用计算机进行测试信号处理时，不可能对无 限长的信号进行测量和运算，而是取其有限的时 间片段进行分析，这个过程称信号截断。
2019/10/29
20
（1） 用于截断的窗函数
数字信号的分析与处理
2019/10/29
21
数字信号的分析与处理
（2） 截断过程的图解表示法
2019/10/29
A/D 转换
数字信号
展开
放大
低通滤波 (0～Fs/2)
2019/10/29
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数字信号的分析与处理
f. 正确采样的方法：步骤２满足采样定理
为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信 号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高 频率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为采 样定理。

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
7
波形描述
按照函数随自变量的变化关系，把信号的波 形画出来。
Sa(t) 1
-4 -3 -2 - 0 2 3 4 t
Sa(t) sin( t) t
8
2、信号的分类
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。
2
§1.1.1信号处理及其目的
1、信号处理
对信号进行提取、变换、分析和综合等处理过程的统称。
2、信号处理的目的
去伪存真 特征抽取
去除信号中冗余和次要的成分，包括没有任 何意义反而会带来干扰的噪音。
把信号变成易于进行分析和识别的形式。
编码解码 编码:把信号变成易于传输、交换与存储的形式; 解码:从编码信号中恢复出原始信号。
T
lim

1 2T
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 a) 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
b) 频域有限信号
在频率区间(f1，f2 )内有定义，其外恒等于
零．
正弦波幅值谱
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4 连续时间信号与离散时间信号 a) 连续时间信号:在所有时间点上有定义
准简单周周期期信信号号:由多个周期信号合成，但各信号频率不成 公倍数。如：x(t) = sin(t)+sin(√2.t)
瞬态信号:持续时间有限的信号，
如 x(t)= e-Bt . Asin2*pi*f*t)9确定性信号