信號及描述課件

測試的基礎(chǔ)知識一、量、量綱、單位1.量、量綱：1)基本量：長度L、品質(zhì)M、時間T、溫度θ、電流I、發(fā)光強度N、物質(zhì)的量J2)導出量：基本量－－（函數(shù)關(guān)係）－－導出量力量綱：電阻量綱：2.單位：基本單位：m，kg，s，K，A，cd，Mol

輔助單位：平面角rad，立體角sr

導出單位：由基本和輔助單位導出第一章、信號及描述§1信號的分類與描述

信號的分類主要是依據(jù)信號波形特徵來劃分的，在介紹信號分類前，先建立信號波形的概念。信號波形：被測信號信號幅度隨時間的變化歷程稱為信號的波形。波形返回目錄0At信號波形圖：用被測物理量的強度作為縱坐標，用時間做橫坐標，記錄被測物理量隨時間的變化情況。

為深入瞭解信號的物理實質(zhì)，將其進行分類研究是非常必要的，從不同角度觀察信號，可分為：1從信號描述上分--確定性信號與非確定性信號；2從信號的幅值和能量上--能量信號與功率信號；3從分析域上--時域與頻域；4從連續(xù)性--連續(xù)時間信號與離散時間信號；5從可實現(xiàn)性

--物理可實現(xiàn)信號與物理不可實現(xiàn)信號。1確定性信號與非確定性信號

可以用明確數(shù)學關(guān)係式描述的信號稱為確定性信號。不能用數(shù)學關(guān)係式描述的信號稱為非確定性信號。週期信號：經(jīng)過一定時間可以重複出現(xiàn)的信號

x(t)

=

x(t+nT)簡單週期信號複雜週期信號b)非週期信號：再不會重複出現(xiàn)的信號。

準週期信號:由多個週期信號合成，但各信號頻率不成公倍數(shù)。如：x(t)=sin(t)+sin(√2.t)瞬態(tài)信號:持續(xù)時間有限的信號，如x(t)=e-Bt.Asin(2*pi*f*t)c)非確定性信號：不能用數(shù)學式描述，其幅值、相位變化不可預(yù)知，所描述物理現(xiàn)象是一種隨機過程。

雜訊信號(平穩(wěn))統(tǒng)計特性變異雜訊信號(非平穩(wěn))2能量信號與功率信號

a)能量信號

在所分析的區(qū)間（-∞，∞），能量為有限值的信號稱為能量信號，滿足條件：一般持續(xù)時間有限的瞬態(tài)信號是能量信號。b)功率信號

在所分析的區(qū)間（-∞，∞），能量不是有限值．此時，研究信號的平均功率更為合適。一般持續(xù)時間無限的信號都屬於功率信號:3時限與頻限信號

a)時域有限信號在時間段(t1，t2)內(nèi)有定義，其外恒等於零．

b)頻域有限信號在頻率區(qū)間(f1，f2)內(nèi)有定義，其外恒等於零．三角脈衝信號正弦波幅值譜4連續(xù)時間信號與離散時間信號

a)連續(xù)時間信號:在所有時間點上有定義

b)離散時間信號:在若干時間點上有定義幅值是否連續(xù)，模擬信號（連續(xù)）、數(shù)字信號（離散）。採樣信號5物理可實現(xiàn)信號與物理不可實現(xiàn)信號物理可實現(xiàn)信號：又稱為單邊信號，滿足條件：

t＜0時，x(t)=0，即在時刻小於零的一側(cè)全為零。b)物理不可實現(xiàn)信號：在事件發(fā)生前(t<0)就已知信號。信號時域和頻域描述方法

時域描述法：主要反映信號的幅值隨時間變化的特徵。分析系統(tǒng)時，除採用經(jīng)典的微分或差分方程外，還引入單位脈衝回應(yīng)和單位序列回應(yīng)的概念，借助於卷積積分的方法。頻域分析法：將信號和系統(tǒng)的時間變數(shù)函數(shù)或序列變換成對應(yīng)頻率域中的某個變數(shù)的函數(shù)，來研究信號和系統(tǒng)的頻域特性。對於連續(xù)系統(tǒng)和信號來說，常採用傅裏葉變換和拉普拉斯變換；對於離散系統(tǒng)和信號則採用Z變換。頻域分析法將時域分析法中的微分或差分方程轉(zhuǎn)換為代數(shù)方程，給問題的分析帶來了方便。實際信號的形式常常是比較複雜的。因此常常將複雜的信號分解成某些特定類型（易於實現(xiàn)和分析）的基本信號之和，如正弦信號、複指數(shù)型信號、階躍信號、沖激信號等等。信號的頻域描述即是將一個時域信號變換為一個頻域信號，將該信號分解成一系列基本信號的頻域表達形式之和，從頻率分佈的角度出發(fā)研究信號的結(jié)構(gòu)及各種頻率成分的幅值和相位關(guān)係。－－幅頻譜、相頻譜。例：P21：方波的幅頻和相頻譜§2週期信號與離散頻譜一、傅裏葉級數(shù)的三角函數(shù)展開式週期信號可展開成傅裏葉級數(shù)，即週期信號可由多個不同頻率的諧波疊加而成。二、傅裏葉級數(shù)的複指數(shù)函數(shù)展開式

週期信號按傅裏葉級數(shù)展開後，可作出其幅頻譜圖和相頻譜圖，其特點：1.週期信號是離散的；2.每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整數(shù)倍上；3.各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角，諧波幅值總趨勢隨諧波次數(shù)的增高而減小。三、週期信號的強度表述週期T，頻率f=1/T峰值，雙峰值，均值，絕對均值，均方根值，均方值A(chǔ)tT

PPp-p§3非週期信號與頻譜準週期信號（幾個簡諧信號疊加，頻比非公約數(shù)）瞬變非週期信號（T為無窮大，頻率為0）信號的頻域分析手段是傅立葉變換?；蚯蠼猓?/p>

與週期信號相似，非週期信號也可以分解為許多不同頻率分量的諧波和，所不同的是，由於非週期信號的週期T

∞，基頻fdf，它包含了從零到無窮大的所有頻率分量，各頻率分量的幅值為X(f)df，這是無窮小量，所以頻譜不能再用幅值表示，而必須用幅值密度函數(shù)描述。

另