工程信号处理(耿飞宇).doc

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1、重庆大学学生实验报告实验课程名称工程信号处理实验开课实验室综合实验大楼329室学院机械工程学院年级2011专业班传动三班学生姓名耿飞宇学号20110702132开课时间2012至2013学年第一学期总成绩教师签名机械工程学院制《工程信号处理》实验报告开课实验室：综合实验大楼329室2012年11月14日学院机械工程学院年级、专业、班2011级传动3班姓名耿飞宇成绩课程名称工程信号处理实验项目名称数据采集与波形显示指导教师汤宝平教师评语教师签名：年月日一、实验目的1．加深对A/D转换原理及采样定理的理解；2．

2、掌握几种常用的采样触发方式；3．掌握采样参数的选择方法；4．学习信号采集程序的编制。二、使用仪器、材料信号发生器；测试传感器与预处理器；数据采集器；数据采集与波形显示软件；计算机。三、实验步骤1、按图1.1所示连接仪器信号发生器预处理器传感器数据采集器计算机(数据采集与波形显示软件)Ch1Ch2图1.1数据采集实验装置2、下面是以虚拟式波形显示与数据记录仪的操作为例来说明。1．手动触发采集，按“示波”按钮，开始信号采集，从显示屏上可看出采集到的信号的波形。按“暂停”按钮，可停止采集；2．电平触发采集，按“电

3、平触发”按钮；3．采样频率选择，旋动频率旋钮；4．数据记录长度选择，旋动长度旋钮。四、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)实验原始记录如下图1.2~1.5所示：图1.2频率为100Hz，采样频率为4000Hz的矩形信号图1.3频率为100Hz，采样频率为4000Hz的正弦信号图1.4频率为100Hz，采样频率为1000Hz的正弦信号图1.5频率为100Hz，采样频率为500Hz的正弦信号五、实验结果及分析对信号作频域分析时，为了避免混叠，采样频率fs必须大于或等于信号中最高频率fc的2倍，即fs≥2fc，

4、这就是采样定理。在实际分析中，一般取fs=(5~10)fc。实验结果表明：在对信号作时域分析时，采样频率越高，信号的复原性越好。不过采样频率高，所采得的信号记录长度就短，会影响信号的完整性。所以在选取fs时要与采样长度相互兼顾。同样值得注意的是，有些信号处理设备作频域分析时采样点数为固定值，这时提高fs，就会使分析频带宽度值加，从而频率分辨率变差。六、思考题1、对瞬变信号采用什么采样触发方式采集比较合适？答：对于瞬变信号采用外触发即电平触发比较合适，当瞬变信号幅值增加到一定值就开始触发。2、做数据记录时，记

5、录所花的时间与哪些参数有关？答：数据记录所花的时间与以下参数有关：采样点数、采样频率。采样频率是等间隔采样间隔时间T的倒数，是一个表示采样快慢的物理量。一个信号采集系统，采样频率一般在0Hz至几十kHz的范围内，其最高频率受到系统内A/D转换器的限制。进行时域分析时，采样点数尽可能多一些，采样点数越多信号越容易复原。进行频域分析时，为了快速傅里叶变换计算的方便，采样点数一般取2的幂数。当fs和采样点数N确定之后，被分析信号的长度就相应确定了。《工程信号处理》实验报告开课实验室：综合实验大楼329室2012年

6、11月14日学院机械工程学院年级、专业、班2011级传动3班姓名耿飞宇成绩课程名称工程信号处理实验项目名称时域、幅值域及时差域幅分析指导教师汤宝平教师评语教师签名：年月日一、实验目的1．学习信号的时域波形分析，数据统计特征值的计算方法；2．了解信号的概率密度函数及其应用；3．了解信号的相关函数的性质及其应用。二、实验原理1．均值：表达信号变化的中心趋势，称之为直流分量。2．均方值：也叫平均功率。3．方差：4．概率密度函数5．实能量信号的相关函数定义如下：互相关函数：自相关函数：三、使用仪器、材料图2.1实验

7、装置原理图四、实验步骤按图2.2连接实验设备信号发生器信号发生器数据采集器计算机（虚拟式FFT分析软件）Ch1Ch2图2.2实验装置五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)实验原始记录如下图2.3~2.19所示：图2.3正弦信号的波形图图2.4正弦信号的特征值表图2.5正弦信号的概率密度图图2.6正弦信号的自相关函数图2.7随机信号的波形图图2.8随机信号的特征值列表图2.9随机信号的概率密度图图2.10随机信号的自相关函数图2.11两同频率的正弦信号的互相关函数图2.12正弦信号和方波信号的互相关函数图

8、2.13两个不同频率的正弦信号的互相关函数图2.14正弦信号和随机信号的互相关函数图2.15正弦信号的概率分布图图2.16随机信号的概率分布图图2.17同频率正弦波和方波的波形图图2.18正弦波和随机噪声的波形图图2.19正弦波和随机噪声的互相关函数六、思考题1、均值、均方值、方差三者之间有何关系？答：均值用μx表示，即；均方值；方差。可以证明，，，有如下关系：。描述了信号的波动量，对应电信号中交流成分的功率；描