工程信號處理實驗報告模版

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1、重慶大學(xué)學(xué)生實驗報告實驗課程名稱工程信號處理開課實驗室綜合實驗大樓329學(xué)院機械工程學(xué)院年級2011專業(yè)班機電3班學(xué)生姓名朱睿學(xué)號20110702038開課時間2011至2012學(xué)年第二學(xué)期總成績教師簽名機械工程學(xué)院制《工程信號處理》實驗報告開課實驗室：綜合實驗大樓329時間：2012年月日學(xué)院機械工程學(xué)院年級、專業(yè)、班2011級機造專業(yè)，機電3班姓名朱睿成績課程名稱工程信號處理實驗項目名稱工程信號處理指導(dǎo)教師湯寶平教師評語教師簽名：年月日一、實驗?zāi)康膶嶒炓弧　?shù)據(jù)采集與波形顯示1)加深對A/D轉(zhuǎn)換原

2、理及采樣定理的理解；2)掌握幾種常用的采樣觸發(fā)方式；3)掌握采樣參數(shù)的選擇方法；4)學(xué)習(xí)信號采集程序的編制。實驗二　　時域、幅值域及時差幅分析1)學(xué)習(xí)信號的時域波形分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征值的計算方法。2)了解信號的概率密度函數(shù)及其應(yīng)用3)了解信號的相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)及其應(yīng)用實驗三　　頻譜分析1)學(xué)習(xí)信號頻譜的分析方法，加深對信號頻譜概念的理解。2)學(xué)會用FFT分析儀對信號進行頻譜分析。實驗四　　傳遞相干分析1)掌握系統(tǒng)傳遞函數(shù)的測定方法及其估算方法。2)熟悉傳遞函數(shù)的多種表現(xiàn)形式及其應(yīng)用。3)掌握相干函數(shù)計算

3、方法及其應(yīng)用。實驗五　　小波分析實驗1)理解小波變換的變焦特性或多分辨特性（俗稱“數(shù)學(xué)顯微鏡”特性）。2)通過方波信號、變頻信號和疊加信號等幾種特殊信號的連續(xù)小波變換、小波分解（離散小波變換）和小波包分解的結(jié)果，了解小波分析的原理。3)了解不同母小波對連續(xù)小波變換、小波分解和小波包分解結(jié)果的影響，認(rèn)識小波分析有許多小波基可供選擇的特點。4)了解正交小波、半正交小波、雙正交小波和非正交小波的小波分解和重構(gòu)。5)了解小波分解和小波包分解識別微弱奇異信號的能力。二、實驗原理實驗一　　數(shù)據(jù)采集與波形顯示對模擬

4、信號進行采集，就是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，即模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，然后送入計算機或?qū)Ｓ迷O(shè)備進行處理。模數(shù)轉(zhuǎn)換包括三個步驟：采樣，量化和編碼。在數(shù)據(jù)采集時需要注意采樣頻率、采樣點數(shù)、信號的記錄長度和觸發(fā)方式選擇的選擇。采樣頻率fs最小必須大于或等于信號中最高頻率fc的2倍，即fs≥2fc-10-，這就是采樣定理。在實際分析中，一般取fs=(5~10)fc；為了快速傅里葉變換（FFT）計算的方便，采樣點數(shù)一般取2的冪數(shù)；當(dāng)fs和采樣點數(shù)N確定之后，被分析信號的長度就相應(yīng)確定了。每一段樣本的長度為T=N-

5、（1/fs）；觸發(fā)方式有手動觸發(fā)、信號電平觸發(fā)、預(yù)觸發(fā)和外觸發(fā)。實驗二　　時域、幅值域及時差幅分析實驗三　　頻譜分析均值表示集合平均值或數(shù)學(xué)期望值，表達了信號變化的中心趨勢，稱之為直流分量；均方值，信號x(t)的均方值，或稱為平均功率，在電信號中均方根值又稱有效值；方差描述了信號的波動量，對應(yīng)電信號中交流成分的功率；概率密度函數(shù)表示信號幅值落在指定區(qū)間內(nèi)的概率；相關(guān)函數(shù)計算公式見下表。均值均方值方差概率密度函數(shù)相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)實驗四　　傳遞相干分析一、傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)表示電氣系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)物的

6、振動傳遞系統(tǒng)等的輸入和輸出間的關(guān)系，用輸出的傅里葉頻譜Y（f）與輸入的傅里葉頻譜X（f）之比表示，對傳遞函數(shù)H(f)作逆傅里葉變換，得系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)：h(t)=IFFT[H(f)]二、相干函數(shù)相干函數(shù)定義如公式4.1。相干函數(shù)是譜相關(guān)分析的重要參數(shù)，通過相干函數(shù)可計算系統(tǒng)的信噪比SN（公式4.2）。（4.1）（4.2）實驗五　　小波分析實驗三、使用儀器、材料-10-1）信號發(fā)生器2）測試傳感器與預(yù)處理器3）數(shù)據(jù)采集器4）數(shù)據(jù)采集與波形顯示軟件5）計算機三、實驗步驟實驗一　　數(shù)據(jù)采集與波形顯

7、示1.按圖1-1連接儀器2.操作步驟如下：（1）手動觸發(fā)采集，按“示波”按鈕，開始信號采集，從顯示屏上可看出采集到的信號的波形。按“暫停”按鈕，可停止采集。（2）電平觸發(fā)采集，按“電平觸發(fā)”按鈕。（3）采樣頻率選擇，旋動頻率旋鈕。（4）數(shù)據(jù)記錄實驗二　　時域、幅值域及時差幅分析1.按圖1-2連接實驗器材圖1-22.周期信號分析（特征值、概率密度函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)）3.隨機信號分析（特征值、概率密度函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)）4.信號的互相關(guān)函數(shù)分析（同頻正弦信號的互相關(guān)、正弦信號和方波信號的互相關(guān)、不同頻正弦信號

8、的互相關(guān)、正弦信號和隨機信號的互相關(guān)）實驗三　　頻譜分析1.按圖1-1連接實驗儀器2.周期信號幅值譜的測量（觀察時域波形及幅值譜）3.隨機信號自功率譜密度的測量（觀察時域波形及自功率譜密度）4.頻譜細(xì)化分析5.信號解調(diào)分析（導(dǎo)入調(diào)制信號數(shù)據(jù)）觀察時域波形及解調(diào)前后的幅值譜實驗四　　傳遞相干分析1.按圖1-3連接實驗儀器-10-圖1-32.對雙通道信號進行傳遞函數(shù)分析（增益特性、實部虛部、波德圖及奈奎斯特圖）3.對雙通道信號進行相干函數(shù)分析（相關(guān)函數(shù)的譜圖