安全监测监控技术及应用

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1、学习要求：1.了解信号分类2.掌握信号波形分析方法3.掌握信号相关分析方法4.掌握信号频谱分析方法5.了解其它信号分析方法第三章：信号及信号分析基础问题：1什么是信号？2为什么要做信号分析？3信号分析有哪些方法？第三章：信号及信号分析基础信号：随时间和空间或者任何其它的独立变量变化而变化的物理量。3.1：信号分类第三章：信号及信号分析基础以不同的角度来看待信号，可以将信号分为1.确定性信号与非确定性信号；2.能量信号与功率信号；3.时限信号与频限信号；4.连续时间信号与离散时间信号；5.物理可实现信号。3.1：信号分类1）确定性信号与非确定性信号各态历经随机信号非各态历经一般平稳随机过程随

2、机过程第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类1）确定性信号与非确定性信号确定性信号：可以用明确的数学关系式描述的信号。周期信号：是指经过一定时间可以重复出现的信号，满足条件：x(t)=x(t+nT)第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类1）确定性信号与非确定性信号回转体不平衡引起的振动，往往也是一种周期性运动第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类1）确定性信号与非确定性信号非周期信号：是不会重复出现的信号单自由度振动模型脉冲响应信号波形（瞬变非周期信号）第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类1）确定性信号与非确定性信号准周期信号：非周期信号的特例，处于周期与非周期的边缘情况

3、，是由有限个周期信号合成的，但各周期信号的频率相互间不是公倍数关系，其合成信号不满足周期条件。准周期信号波形第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类1）确定性信号与非确定性信号非确定性信号（随机信号）：不能用数学关系式描述，其幅值、相位变化是不可预知的，所描述的物理现象是一种随机过程。加工过程中螺纹车床主轴受环境影响的振动信号波形第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类1）确定性信号与非确定性信号非确定性信号（随机信号）第三章：信号及信号分析基础①样本函数：Xi(t)，随机信号按时间历程所作的各次长时间观测记录；②样本记录（样本）：在有限的时间上的样本函数；③随机过程：{X(t)}，全

4、部样本的集合。3.1：信号分类1）确定性信号与非确定性信号平稳随机过程第三章：信号及信号分析基础统计参量不随时间变化而变化的随机过程。各态历经平稳随机过程任何一个样本记录时间平均的统计参数与该过程按集合平均的统计特征参数相等3.1：信号分类2）能量信号与功率信号能量信号：在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件：功率信号：在区间（-∞，∞）内能量不是有限值。在这种情况下，研究信号的平均功率更为合适。在区间（t1，t2）内，信号的平均功率：第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类3）时限信号与频限信号时域有限信号：是在有限区间（t1，t2）内有定义，而其在有限区

5、间外恒等于零。时域有限信号例如，矩形脉冲、三角脉冲、余弦脉冲等。而周期信号、指数衰减信号、随机过程等，则称为时域无限信号。第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类3）时限信号与频限信号频域有限信号：信号经过傅里叶变换，在频域内占据一定带宽（f1，f2），其外恒等于零。例如，正弦信号、限带白噪声等，为频域有限信号。白噪声、理想采样信号等，则为频域无限信号。频域有限信号第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类4）连续时间信号与离散时间信号连续时间信号：在所讨论的时间间隔内，对于任意时间值(除若干个第一类间断点外)都可给出确定的函数值，此类信号称为连续时间信号或模拟信号。连续信号的幅值可以是

6、连续的也可以是不连续的。第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类4）连续时间信号与离散时间信号离散时间信号：离散时间信号在时间上是离散的。只是在某些不连续的规定瞬时给出函数值，而在其它时间没有定义的信号。第三章：信号及信号分析基础3.1：信号分类5）物理可实现信号物理可实现信号又称为单边信号：满足条件t＜0时，x(t)=0，即在时刻小于零的一侧全为零，信号完全由时刻大于零的一侧确定。物理可实现信号第三章：信号及信号分析基础3.2：时域分析第三章：信号及信号分析基础信号时域分析又称为波形分析或时域统计分析，它是通过信号的时域波形计算信号的均值、均方值、方差等统计参数。3.2：时域分析第三章

7、：信号及信号分析基础1）信号类型确定三种不同特征的信号根据信号的分类和各类信号的特点确定信号的类型。然后再根据信号类型选用合适的信号分析方法。3.2：时域分析第三章：信号及信号分析基础2）周期T信号周期测量3.2：时域分析第三章：信号及信号分析基础3）均值（直流分量）均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望值。均值又或称之为直流分量，表达了信号变化的中心趋势。3.2：时域分析第三章：信号及信号分析基础4）方差（波动分量