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《重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院研究生工程信號處理實驗報告》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
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(jī)械年級2014專業(yè)班機(jī)電1班學(xué)生姓名汶睿學(xué)號20120713094t開課時間2014至2015學(xué)年第一學(xué)期總成績教師簽名機(jī)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:2014年11月25日學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院2014級機(jī)電1班機(jī)電一班姓名汶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:年月日實驗一數(shù)據(jù)采集與波形顯示一、實驗?zāi)康?加深對A/D轉(zhuǎn)換原理及采樣定理的理解2掌握
2、幾種常用的采樣觸發(fā)方式3掌握采樣參數(shù)的選擇方法二、實驗原理1)模數(shù)轉(zhuǎn)換及其控制模數(shù)轉(zhuǎn)換三個步驟:(1)采樣,(2)量化,(3)編碼。模擬信號經(jīng)過三步轉(zhuǎn)換后,變在了時間上離散,幅值上量化的數(shù)字信號。2)信號采集的參數(shù)選擇采樣頻率:采樣頻率是采樣時間T的倒數(shù);采樣頻率越高,信號的復(fù)原性越好,但數(shù)據(jù)量會劇增。根據(jù)采樣定理,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。在實際分析中,一般取fs=(5~10)fc。采樣點數(shù):進(jìn)行時域分析時,采樣點數(shù)盡可能多一些,采樣點數(shù)越多信號越容易復(fù)原。
3、進(jìn)行頻域分析時,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),如512、1024、2048、4096等。有許多信號處理設(shè)備固定取為1024點。觸發(fā)方式:觸發(fā)信號是啟動A/D開始采樣的信號,觸發(fā)方式選擇即選擇不同形式的觸發(fā)信號。一般有手動觸發(fā)、電平觸發(fā)、外觸發(fā)等方式。三、使用儀器、材料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四、實驗步驟1)連接儀器如下圖所示2)選擇儀器上示波功能進(jìn)行信號采集并同步顯示3)選擇儀器的數(shù)據(jù)采集功能進(jìn)行手動觸發(fā)、外觸發(fā)等信號
4、采集五、實驗過程原始記錄(數(shù)據(jù)、圖表、計算等)1)數(shù)據(jù)采集示意圖圖1較低采樣頻率采獲的正弦波形圖2較高采樣頻率采獲的正弦波形圖3外觸發(fā)方式采集脈沖信號示意圖六、實驗結(jié)果及分析1.對瞬變信號采用什么采樣觸發(fā)方式采集比較合適?對瞬變信號采用預(yù)觸發(fā)方式最合適,因為預(yù)觸發(fā)方式在信號到來之前就進(jìn)行采樣,可以采集到信號的完整信息,而其他幾種方式都不具備這個能力。2.做數(shù)據(jù)記錄時,記錄所花的時間與哪些參數(shù)有關(guān)?記錄所花的時間與采樣頻率和采集點數(shù)有關(guān);根據(jù)fs=1/Δt,T=N*Δt,可得T=N/fs。即采集時間與采集點
5、數(shù)成正比,與采樣頻率成反比。實驗二時域,幅值域及時差域幅分析一、實驗?zāi)康?掌握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掌握信號的概率密度函數(shù)及其應(yīng)用3理解信號的相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)及其應(yīng)用二、實驗原理1)信號統(tǒng)計量計算方法1、均值2、均方值3、方差2)概率密度函數(shù)信號的概率密度函數(shù)是表示信號幅值落在指定區(qū)間內(nèi)的概率。定義為。3)相關(guān)函數(shù)分析實能量信號相關(guān)函數(shù)定義如下:自相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù)三、實驗步驟1)分析典型周期信號的相關(guān)性和概率密度函數(shù)2)分析隨機(jī)信號的相關(guān)性和概率密度函數(shù)3)分析兩個信號的互相關(guān)性質(zhì)
6、四、實驗過程記錄1)典型周期信號分析圖1周期正弦信號及其頻譜幅值圖2周期矩形信號及其頻譜幅值圖3周期正弦信號概率密度函數(shù)圖4周期矩形信號概率密度函數(shù)圖5正弦信號自相關(guān)函數(shù)圖6矩形信號自相關(guān)函數(shù)2)隨機(jī)信號分析圖7隨機(jī)信號幅值譜圖8隨機(jī)信號概率密度函數(shù)圖9隨機(jī)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)3)兩個信號的互相關(guān)分析圖10兩個同頻率正弦信號互相關(guān)函數(shù)圖11兩個不同頻率正弦信號互相關(guān)函數(shù)圖12兩個隨機(jī)信號互相關(guān)函數(shù)五、實驗結(jié)果及分析1、均值、均方值、方差三者之間有何關(guān)系?均值、均方值、方差三者之間具有如下關(guān)系:,描述了信號的波動
7、量,對應(yīng)電信號中交流成分的功率;描述了信號的靜態(tài)量,對應(yīng)電信號中直流成分的功率。2、典型信號的概率密度函數(shù)圖形特點有哪些?平穩(wěn)隨機(jī)信號的概率密度函數(shù)服從什么分布?正弦信號的概率密度函數(shù)是偶函數(shù),在零點概率最小,在峰值概率最大,這是因為正弦信號在經(jīng)過零值時變化最快,在到達(dá)峰值時變化最慢,因此具有這種特征。矩形信號只有兩個離散的取值,故其在峰值的概率為0.5,在其他取值的概率為0。平穩(wěn)隨機(jī)信號的概率密度呈正態(tài)分布。3、自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)有哪些?互相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)有哪些?自相關(guān)函數(shù)是關(guān)于時間的偶函數(shù),在τ=0時取最
8、大值,且等于該信號的均方值。周期信號的自相關(guān)函數(shù)仍是同頻率的周期信號,但丟失相位信息。隨機(jī)信號的自相關(guān)函數(shù)隨著|τ|的增大很快衰減至零?;ハ嚓P(guān)函數(shù)是非奇非偶函數(shù)。兩周期信號的互相關(guān)函數(shù)仍然是同頻率的周期信號,但保留了原信號的相位差信息。兩個不同頻周期信號互不相關(guān)。實驗三頻譜分析一、實驗?zāi)康?信號頻譜的分析方法2學(xué)習(xí)用FFT分析儀對信號進(jìn)行頻譜分析二、實驗原理傅立葉變換法是對平穩(wěn)信號進(jìn)行頻域分析的有效手段。變換公式如下:實際上信