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《傳感與測試技術(shù) 教學(xué)課件 作者 978-7-302-28748-3第2章 測試技術(shù)基礎(chǔ).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、2021/9/181第2章測試技術(shù)基礎(chǔ)BasicKnowledgeofTestingTechnology第2章測試技術(shù)基礎(chǔ)2.1信號(hào)分析基礎(chǔ)2.1.1信號(hào)分類2.1.2信號(hào)的頻譜分析2.1.3信號(hào)的強(qiáng)度描述2.2測試系統(tǒng)性能分析2.2.1測試系統(tǒng)的一般數(shù)學(xué)模型2.2.2測試系統(tǒng)的特性與指標(biāo)2.2.3不失真測量2.1信號(hào)的分析基礎(chǔ)一個(gè)信號(hào)(signal)或，可以代表一個(gè)實(shí)際信號(hào)，也可以是一個(gè)數(shù)學(xué)上的函數(shù)（function）或序列（sequence）。比如，它既是正弦信號(hào)，也是正弦函數(shù)。而數(shù)字化了的語音信號(hào)序列則是蘊(yùn)含了人類語音信息的語音信號(hào)，同時(shí)在數(shù)學(xué)上也可以看成是一個(gè)序列?，F(xiàn)實(shí)世界中
2、的信號(hào)有兩種：自然和物理信號(hào)；人工產(chǎn)生信號(hào)經(jīng)自然作用和影響而形成的信號(hào)；2.1.1信號(hào)分類1.確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)若信號(hào)可以由一確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式所表示，或者信號(hào)的波形是唯一確定的，這種信號(hào)就是確定性信號(hào)。反之，如果信號(hào)具有不可預(yù)知的不確定性，則稱之為隨機(jī)信號(hào)或不確定信號(hào)。2.周期信號(hào)和非周期信號(hào)周期信號(hào)：2.1.1信號(hào)分類準(zhǔn)周期信號(hào)3.時(shí)間連續(xù)信號(hào)和時(shí)間離散信號(hào)在自變量的整個(gè)連續(xù)區(qū)間內(nèi)都有定義的信號(hào)是時(shí)間連續(xù)信號(hào)或連續(xù)時(shí)間信號(hào)(continuous-timesignal)，簡稱連續(xù)信號(hào)。僅在一些離散的點(diǎn)上才有定義的信號(hào)稱為時(shí)間離散信號(hào)或離散時(shí)間信號(hào)(discrete-timesign
3、al)，簡稱離散信號(hào)。2.1.1信號(hào)分類4.模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)(analogsignal)是指定義域或值域均連續(xù)的信號(hào)，因此模擬信號(hào)肯定是時(shí)間連續(xù)的。數(shù)字信號(hào)(digitalsignal)是指定義域和值域均離散的信號(hào)，因此數(shù)字信號(hào)肯定是時(shí)間離散的。數(shù)字信號(hào)一般都是通過把模擬信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換(analog-to-digitalconversion，ADC)后得到。2.1.1信號(hào)分類5.因果信號(hào)和非因果信號(hào)如果一個(gè)信號(hào)只在自變量的非負(fù)半軸左閉區(qū)間才取非零值，而在開區(qū)間內(nèi)取值均為0，那么這樣的信號(hào)就稱為因果信號(hào)(causalsignal)，否則就稱為非因果信號(hào)。6.能量信號(hào)和功率信
4、號(hào)如果一個(gè)信號(hào)其能量是有限的，即，則稱之為能量有限信號(hào)(energy-limitedsignal)，簡稱能量信號(hào)。2.1.1信號(hào)分類對(duì)于能量無限的信號(hào)，如非零周期信號(hào)，我們往往研究它的功率。信號(hào)的功率分別定義為：如果信號(hào)是周期信號(hào)，且周期為，那么其功率為若信號(hào)的功率是有限的，即，則稱之為功率有限信號(hào)(power-limitedsignal)，簡稱功率信號(hào)。2.1.1信號(hào)分類7.實(shí)信號(hào)和復(fù)信號(hào)信號(hào)取值為實(shí)數(shù)的信號(hào)稱為實(shí)值信號(hào)(real-valuedsignal)，簡稱實(shí)信號(hào)；而取值為復(fù)數(shù)的信號(hào)稱為復(fù)值信號(hào)(complex-valuedsignal)，簡稱復(fù)信號(hào)。為原函數(shù)的角頻率，、、為
5、傅里葉系數(shù)。2.1.2信號(hào)的頻譜分析周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)(1)傅里葉級(jí)數(shù)的基本形式2.1.2信號(hào)的頻譜分析周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)(2)傅里葉級(jí)數(shù)的正弦形式2.1.2信號(hào)的頻譜分析周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)(3)傅里葉級(jí)數(shù)的指數(shù)形式歐拉公式：2.1.2信號(hào)的頻譜分析周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)(3)傅里葉級(jí)數(shù)的指數(shù)形式2.1.2信號(hào)的頻譜分析周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)(4)傅里葉級(jí)數(shù)的指數(shù)形式2.1.2信號(hào)的頻譜分析周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)(4)傅里葉級(jí)數(shù)的指數(shù)形式例2.1已知周期信號(hào)繪出該信號(hào)的頻譜圖。解1只要將直接展開成傅里葉級(jí)數(shù)，即得到正弦和余弦的線性組合，就可以直接得到傅里葉級(jí)數(shù)的系數(shù)。為了表示各頻率點(diǎn)
6、的幅度，需要計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)的幅度信息，即解2只要將按照復(fù)指數(shù)信號(hào)的線性組合方式直接展開，就可以直接得到傅里葉級(jí)數(shù)的系數(shù)。根據(jù)歐拉公式，有2.1.2信號(hào)的頻譜分析非周期信號(hào)的傅里葉變換(1)非周期信號(hào)的頻譜頻譜密度函數(shù)式中，其中為的偶部，為的奇部。若對(duì)信號(hào)作奇偶分解，即(2)幾種非周期信號(hào)的傅里葉變換2.1.2信號(hào)的頻譜分析非周期信號(hào)的傅里葉變換單位脈沖信號(hào)單位直流信號(hào)單位直流信號(hào)可以看成是雙邊指數(shù)信號(hào)時(shí)的極限，即單位階躍信號(hào)符號(hào)函數(shù)矩形脈沖信號(hào)高斯信號(hào)指數(shù)函數(shù)單邊指數(shù)衰減函數(shù)指數(shù)函數(shù)偶雙邊指數(shù)衰減函數(shù)指數(shù)函數(shù)虛指數(shù)信號(hào)虛指數(shù)信號(hào)的傅里葉變換為指數(shù)函數(shù)復(fù)指數(shù)信號(hào)對(duì)復(fù)指數(shù)信號(hào)峰-峰值是信號(hào)在
7、一個(gè)周期內(nèi)的最大幅值與最小幅值之差。峰值用于描述信號(hào)在時(shí)域中出現(xiàn)的最大瞬時(shí)幅值。2.1.2信號(hào)的頻譜分析(1)峰值與峰-峰值(2)均值與絕對(duì)均值2.1.2信號(hào)的頻譜分析(3)有效值(4)平均功率測量系統(tǒng)的輸入量和輸出量之間的關(guān)系可以用下述的微分方程描述：2.2測試系統(tǒng)性能分析2.2.1測試系統(tǒng)的一般數(shù)學(xué)模型1.微分方程均為與傳感器結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)2.2.1測試系統(tǒng)的一般數(shù)學(xué)模型2.傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)表達(dá)了線性測量系統(tǒng)的輸入量與輸出量之間的關(guān)系。只要知道三者中任
