实验一信号的相关分析与谐波分析实验指导书

《实验一信号的相关分析与谐波分析实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实验一、信号的相关分析与谐波分析一、实验目的1.通过实验熟悉典型信号的波形和频谱特征，进一步认识复杂周期信号的组成(观察各成份的幅值、频率、相位关系)，建立信号的时域表达和频域表达的概念。了解信号频谱分析的基本方法及仪器设备。2.进一步理解傅立叶变换的基本思想和物理意义，通过本实验熟悉复杂周期信号的合成、分解原理，了解信号频谱的含义。3•利用相关分析的原理，完成周期信号、菲周期信号的相关分析，加深对相关分析概念、性质、作用的理解。掌握用相关分析法测量信号屮周期成分的方法。4.能够综合运用信号分析

2、的原理分析解决工程实际问题。二、实验设备1.计算机若干台2.DRV1快速可重组虚拟仪器平台1套3.打印机1台三、实验原理1.典型信号及其频谱分析的作用正弦波、方波、三角波和白噪声信号是实际工程测试中常见的典型信号，这些信号时域、频域之间的关系很明确，并且都具有一定的特性，通过对这些典型信号的频谱进行分析，对掌握信号的特性，熟悉信号的分析方法大有益处，并且这些典型信号也可以作为实际工程信号分析时的参照资料。2.周期信号的频谱分析任何一个周期信号X(t),若满足狄里赫莱条件，则可用傅里叶级数展开如下

3、形式：00工(ancosnM+bnsinncoot)n=l(n=l,2,3…oo)其屮:2r()a0=—^X(t)dt1022TOan=一JXX(t)cosna)()dtTo227*0bn一jXX(r)sinnco^dtTo727T(Do=—To上述表达式也可改写为：ooX⑴=—+(C“•cos(ncoot-9)其屮:2n=lCn~Cln+bnOn=arctg(—)a,.也就是说，若满足狄里赫莱条件的周期信号，都可以分解成为一个平均值为号和无限多个成谐波关系的正谐波关系的正弦分量，且相邻频率的间

4、隔为誓，即所有频率成分都是妙邂的整数倍，称畑唏基频，而把n次倍频成分称为n次谐波。工程上习惯将计算结果用频谱图的方式表示，频谱是构成信号的各频率分量的集合，它完整地表示了信号的频率结构，即信号由哪些谐波组成，各谐波分量的幅值大小及初始相位，从而揭示了信号的频率信息。3•相关分析相关是指客观事物变化量之间的相依关系，在统计学中是用相关系数来描述两个变量x,y之间的相关性的，B

5、J：6巧-{SK—舛yjfiKx-舛『1严式中pxy是两个随机变量波动量Z积的数学期望，称Z为协方茅或相关性,表征了x、y

6、Z间的关联程度；ox、oy分别为随机变量x、y的均方差，是随机变量波动量平方的数学期望。如杲所研究的随机变量x,y是与时间有关的函数，即x(t)与y(t),这时可以引入一个与吋间t有关的量pxy(T),称为相关系数，并有：【门论Q论F式屮假定x（t）、y（t）是不含直流分量（信号均值为零）的能量信号。分母部分是一个常量，分子部分是时移t的函数，反映了二个信号在时移中的相关性，称为相关函数。因此和关函数定义为：如果x（t）=y（t）,则称为口相关函数，B

7、j：若X（t）与y（t）为功率信号，则其相

8、关函数为:相关函数描述了两个信号或一个信号自身波形不同时刻的相关性（或相似程度），揭示了信号波形的结构特性，通过相关分析我们可以发现信号屮许多有规律的东西。相关分析作为信号的时域分析方法之一，为工程应用提供了重要信息，特别是对于在噪声背景下提取有用信息，更显示了它的实际应用价值。四、实验内容1、实验任务（1）熟悉典型信号的波形和频谱特征，利用“快速可重组综合实验台”所提供的四个典型的复杂周期信号进行分解，并对所获得的频谱图作详细检索，求得各成分的频率值、幅值以及彼此间的相位关系。（2）利用傅氏逆

9、变换，完成复杂周期信号的合成，观察合成过程，完成任意止弦信号的合成。（3）利用计算机信号分析软件对两个时间信号进行自相关、互相关分析,用相关分析法测量信号屮周期成分。2、操作步骤(1)启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的”联机注册”图标，选择其屮的”DRVI采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，分别从DRVII具栏和快捷工具条屮启动”DRVI微型Web服务器”和”内置的Web服务器”，开始监听8500和8600端口

10、o(1)打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的”联机注册”图标，选择其屮的“DRVI局域网服务器检测”，在弹出的对话框中输入服务器IP地址(例如：192.168.0.1)，点击”发送”按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕后即可正常运行客户端所有功能。(2)点击附录屮”实验脚木文件”的链接，将设定的实验的脚木文件贴入并运行。%1典型信号频谱分析依次点击DRVI“典型信号频谱分析”实验屮的“三角波”、“方波”等按钮，产生三角波、方波等典型信号，分析