信号的频谱分析.ppt

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1、信号的频谱分析§1-1信号及其分类§1-2信号的时域及频域描述§1-3周期信号的频谱分析§1-4非周期信号的频谱分析§1-5信号的相关分析§1-6数字信号的处理与应用§1-7三维DFT谱的概念及应用教学目的了解信号分类。掌握信号的时域及频域描述的含义。掌握常用的信号时域、频域分析方法的基本原理、频谱特点和应用。掌握周期信号、非周期信号的频谱特点，了解其频谱分析过程。§1-1信号及其分类测试：利用测量系统测出变化中的物理量。被测参量具有三个特征：物理特征：物理性质量值特征：量值大小时变特征：随时间变化的情况信号：只涉及被测参量的量值

2、特征和时变特征，而不涉及其物理特征。信号分析运用数学工具对信号加以分析研究，提取有用的信号，从中得到一些对工程有益的结论和方法。信号的分类与描述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信号波形：被测信号信号幅度随时间的变化历程称为信号的波形。波形§1-1信号及其分类为深入了解信号的物理实质，将其进行分类研究是非常必要的，从不同角度观察信号，可分为：1、从信号描述上分--确定性信号与非确定性信号；2、从分析域上--时域与频域；3、从信号波形的形态--连续时间信号与离散时间信号；§1-1信号及其

3、分类连续信号和离散信号如果在某一时间间隔内，对任意时间值，除若干不连续点外，该函数都能给出确定的函数值，称为连续信号。和连续信号相对应的是离散信号。代表离散信号的时间函数只在某些不连续的时间值上给定函数值。§1-1信号及其分类静态信号动态信号信号离散信号连续信号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b)离散时间信号:在若干时间点上有定义采样信号§1-1信号及其分类动态信号和静态信号动态信号：信号的幅值、相位、周期等特征参数随时间的变化而变化的信号。静态信号：信号的幅值、相位、周期等特征参数不随时间变化的信

4、号。如直流量通常把一些缓变信号近似地看成静态信号§1-1信号及其分类确定性信号与随机信号可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。随机（非确定性）信号：具有随机的特点，每次的结果都不同，无法用精确地数学关系描述。§1-1信号及其分类噪声信号(平稳)统计特性变异噪声信号(非平稳)周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号x(t)=x(t+nT)n=1,2,3……周期信号又可分为简谐信号(单一频率)和复杂周期信号(多个频率）。§1-1信号及其分类按正弦或余弦规律变化的信号，工程称为简谐信号；复杂周期信号波形可看成是由若干个频率比为有

5、理数的正弦信号叠加而成。简谐信号（简单周期信号）复杂周期信号§1-1信号及其分类非周期信号：再不会重复出现的信号。准周期信号: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.Asin(2*pi*f*t)§1-1信号及其分类§1-2信号的时域及频域描述时域描述：信号用幅值随时间的变化来表示，通常称为时域分析（波形分析）。最常用的时域描述方法是用示波器、万用表等普通仪器直接显示信号波形，读取特征参数。时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况

6、，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。图例：受噪声干扰的多频率成分信号§1-2信号的时域及频域描述为了研究信号的频率结构和各频率成分的幅值、相位关系，应对信号进行频谱分析，把信号的时域描述通过适当方法变成信号的频域描述，以频率为独立变量来表示信号。频域描述：以频率为横坐标描述信号的频率结构和频率成分的幅值、相位关系。频谱分析：对复杂时变信号按谐波进行展开研究其频率构成的过程。信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。§1-2信号的时域及频域描述信号

7、不同的描述方法不能改变信号的性质，只是分析问题的角度不同。时间幅值频率时域分析频域分析§1-2信号的时域及频域描述§1-2信号的时域及频域描述3246大型空气压缩机传动装置故障诊断§1-2信号的时域及频域描述eg:右图是一个方波的一种时域描述，而下式是其时域描述的另一种形式若该周期方波应用傅立叶级数展开，即得：§1-2信号的时域及频域描述思考题：一个复杂周期信号的基本形状一般由什么成分决定？方波的尖角理论上由什么成分构成？近似方波的叠加演示—复频信号发生器.exe周期方波的描述§1-2信号的时域及频域描述第三节周期信号的频谱分析信

8、号的表示：★时间域表示，例如，简称时域信号；★频率域表示，例如，简称频域信号；它们的关系：IFT信号频谱分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。8563ASPECTRUMANALYZE