现代信号处理第1章全解
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第一章基本概念1 信号的概念(1)“信号”是信息的表现形式,“信息”则是信号的具体内容。
(2)现实世界中的信号有两种:(i) 自然和物理信号;(ii) 人工产生信号经自然的作用和影响而形成的信号。
(3)信号:代表一个实际的物理信号,或数学上的函数和序列。
2 信号的描述方法(1)数学描述:描述为一个或若干个自变量的函数或序列的形式。
(2)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。
3 信号的分类(1)确定信号与随机信号要点:给定的自变量是否对应唯一且确定的信号取值。
区分方法:任意给定一个自变量的值,如果可以唯一确定其信号的取值,则该信号是确定信号;否则,如果取值是不确定的随机值,则是随机信号。
难点:体会“取值是不确定的随机值”的含义。
(2)周期信号与非周期信号要点:关系式R=),+()(是否成立。
∀tTtff∈t区分方法:对于信号)(t f,如果它满足关系R=),+(∀)(,其足T是有限的,则是周期ttTff∈t信号;否则为非周期信号。
周期信号的周期是:正的最小T值。
非周期信号可以“看成是”周期信号在周期趋于无穷大时的特例。
上述结论对序列同样成立(序列是只在整数点取值的信号)。
难点:如何正确确定信号的周期T(存在与不存在、数值大小)。
(3)时间连续信号与时间离散信号要点:自变量的定义域是否是整个连续区间。
区分方法:如果信号的自变量在整个连续区间内都有定义,则是时间连续信号;否则,如果信号仅在一些离散的点上才有定义,则称为时间离散信号。
通常,时间离散信号被称为序列。
难点:理解“信号仅在一些离散的点上才有定义”的含义。
(4)模拟信号与数字信号要点:信号的定义域和值域是否均连续。
区分方法:如果信号的定义域和值域都是连续的,则是模拟信号。
如果信号的定义域和值域都是离散的,则是数字信号。
数字信号肯定是时间离散信号。
难点:体会得到数字信号的方法和它的重要性。
(5)因果信号与非因果信号要点:在信号自变量小于0时信号是否有非零值。
《现代信号处理技术及应用》第一章绪论1.试举例说明信号与信息这两个概念的区别与联系。
2.什么是信号的正交分解?如何理解正交分解在机械故障诊断中的重要价值?3.为什么要从内积变换的角度来认识常见的集中信号处理方法?如何选择合适的信号处理方法?4.对于基函数的各种性质的物理意义如何理解?第二章信号的时域分析1.解释理想滤波器的特点。
2.描述实际滤波器的参数有哪些?其物理含义是什么?3.图示说明采样定理的基本原理,实际测试时如何确定采样频率和数据长度?4.窗函数为什么会导致频谱泄露?试讨论检测两个频率接近幅度不同的信号,选择哪种窗函数比较合适?5.有量纲指标与无量纲指标各有什么优缺点?试举例说明。
6.结合你自己的研究方向,谈谈如何应用自相关函数与互相关函数。
第三章信号的频域分析1.谈谈你对信号频谱的物理本质是如何理解的?结合傅里叶变换的性质,试举例说明其重要作用。
2.解释机械信号在离散化过程中产生频率混叠现象及其原因?在工程实践中如何避免频率混叠现象?3.在进行信号频谱分析时,为何要加窗函数?如果要求频谱分析结果的幅值精度高,泄露量小,应该选择什么窗函数?为什么?4.什么是倒频谱?倒频谱的量纲物理单位是什么?你如何利用倒频谱原理将时域中两个卷积信号转换为倒频域中相应的两个线性相加的倒频谱?5.请说明旋转机械故障诊断中二维全息谱的原理。
工频全息谱椭圆较扁说明转子系统存在什么状态现象?第四章循环平稳信号分析1.给出循环平稳信号的定义,并解释机械设备循环平稳信号的特点。
2.为什么齿轮、轴承等机械设备在故障发生时,其振动信号往往具有循环平稳性?3.对于时间序列x(k), k=1,2,…,N, N∈Z,试给出其循环自相关函数的算法步骤。
4.如何通过循环谱识别调幅信号的调制频率和载波频率?第五章非平稳信号处理方法1.请结合时频平面划分的不同,对比说明短时傅里叶变换与小波变换时频分辨率的区别?2.解释尺度函数和小波函数的功能,并给出小波分解三层和小波包分解三层的频带划分示意图。