第7章計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng).ppt

1、7計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是7-1單選問(wèn)題1，信號(hào)中最高的頻率fc應(yīng)該是1000Hz，在以下選擇中，采樣頻率fs至少應(yīng)該是() Hz。 若矩形窗函數(shù)為(A)2560 (B)1000 (C)2100 (D)2000 2，則其傅立葉變換為() (a )、 (b )、 (c )、 (d )、3關(guān)于虛擬機(jī)器，以下記述中不正確的是() (a )有開(kāi)放性和靈活性，與計(jì)算機(jī)技術(shù)同步，(b )可以發(fā)展機(jī)器的功能，(c )基于硬件的(d )網(wǎng)絡(luò)和外圍設(shè)備的連接方便，4漢寧窗函數(shù)和矩形窗函數(shù)比較，記述不正確。 (a )漢寧窗的頻率窗是三個(gè)矩形窗的頻譜之和(b )漢寧窗的主閥窄(c )漢寧窗的旁瓣衰減快(d )

2、漢寧窗的旁瓣低(5)在進(jìn)行頻域采樣的情況下，為了減少柵欄效應(yīng)，采取()的措施是正確的(a )減小采樣間隔，即頻率分辨率；(b )在滿足采樣定理的條件下，對(duì)于采用頻率細(xì)分技術(shù)的(c )周期信號(hào)，使分析的時(shí)間長(zhǎng)度為信號(hào)周期的整數(shù)倍；(d )減少采樣的數(shù)量，且(a )增加間隔模擬高通濾波器(c )模擬低通濾波器(d )模擬濾波器和數(shù)字濾波器均可以使用，并且這兩者之間的混淆現(xiàn)象稱為(疊加)，以致未正確地選擇采樣時(shí)間間隔。 2 .如果采樣頻率過(guò)低而不滿足采樣定理，則在采樣后的信號(hào)上發(fā)生重疊現(xiàn)象。 在A/D轉(zhuǎn)換器中，如果模擬信號(hào)的頻率上限由fc限定，則采樣頻率fs必須大于(2 fc )。 4 .由于時(shí)域中

3、的間隔而使頻域加上頻率分量的現(xiàn)象稱為(泄漏)。 5 .在數(shù)字處理中，由于經(jīng)常利用窗函數(shù)截?cái)噍^長(zhǎng)時(shí)間的信號(hào)序列，并且由于會(huì)發(fā)生泄漏現(xiàn)象，因此為了盡可能減少泄漏而選擇主瓣(窄)、旁瓣(低)的窗函數(shù)。 設(shè)時(shí)間窗函數(shù)為w(t )，對(duì)于漢寧窗、漢明窗、矩形窗都有w(0)=(1)。 7-3簡(jiǎn)單解答1，自功率譜和振幅頻譜有什么區(qū)別？ 又有什么聯(lián)系？自功率譜對(duì)振幅頻譜的平方取時(shí)間平均。 都是信號(hào)的頻域描述，分別表示單位帶寬上的振幅和功率。 2 .如何發(fā)生頻率重疊，有什么解決辦法？ 由于在時(shí)域中未適當(dāng)?shù)剡x擇采樣的時(shí)間間隔，所以頻域中的高低頻率彼此混淆。 為了避免頻率折疊，采樣頻率fs應(yīng)大于頻帶限制信號(hào)的最高頻率

4、fc的倍數(shù)。 3、什么是窗函數(shù)？ 窗函數(shù)的頻域指標(biāo)是什么？ 你能說(shuō)明什么樣的問(wèn)題？ 窗函數(shù)是在模數(shù)變換中(或數(shù)據(jù)處理中)對(duì)時(shí)域的信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)的截?cái)嗪瘮?shù)。 描述窗函數(shù)的頻域指標(biāo)主要在3dB帶寬b、b小時(shí)主閥變窄，頻率分辨率高的最大旁瓣峰值a、旁瓣峰值的漸減速度d、a越小則和d越大，由旁瓣引起的頻譜失真越小。 4、什么是泄漏？ 為什么會(huì)發(fā)生泄漏？ 窗函數(shù)為什么能減少泄漏？ 由于時(shí)域中的截?cái)喽陬l域中出現(xiàn)附加頻率成分的現(xiàn)象稱為泄漏。 信號(hào)的頻譜與加窗以前的頻譜不同，窗函數(shù)的頻譜是無(wú)限頻帶的函數(shù)，所以即使是限帶信號(hào)，在截?cái)嗪笠脖厝怀蔀闊o(wú)限頻帶的信號(hào)，從而產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。 為了減少泄漏，頻域中接近單位脈

5、沖函數(shù)的窗函數(shù)，即，主瓣較窄的、旁瓣較小的窗函數(shù)應(yīng)當(dāng)盡可能尋找。 5 .相關(guān)函數(shù)和相關(guān)系數(shù)有什么區(qū)別？ 以相關(guān)分析的主要用途為例進(jìn)行說(shuō)明。 a :相關(guān)函數(shù)表示信號(hào)的相關(guān)功率，作為具有維數(shù)的函數(shù)的相關(guān)系數(shù)表示相關(guān)概率的大小，是無(wú)量綱的函數(shù)。 可消除干擾，提高信噪比通過(guò)兩個(gè)信號(hào)之間的延遲來(lái)確定信號(hào)源之間的距離或移動(dòng)體的速度，或確定信號(hào)的主要傳輸線路或起主要作用的信號(hào)源。什么是柵欄效果？ 如何減少“柵欄效應(yīng)”的影響？ 對(duì)一個(gè)函數(shù)進(jìn)行采樣實(shí)質(zhì)上是“提取”采樣點(diǎn)上的對(duì)應(yīng)函數(shù)值。 其效果就像從柵欄的縫隙看外景一樣，只能看到落在縫隙前面的微小景象，其侑景被柵欄遮擋，這種現(xiàn)象稱為柵欄效果。 時(shí)域采樣時(shí)滿足采樣

6、定理的要求，柵欄效應(yīng)影響不大。 通過(guò)在頻率采樣時(shí)提高頻率分辨率，即減小頻率采樣間隔，可以減小阻擋效果。 或者采用頻率細(xì)分技術(shù)。 對(duì)于周期信號(hào)，頻率采樣間隔f對(duì)特定的f0減小，頻譜曲線不一定下降到f0上，而且頻譜曲線下降到f0上的條件是f0/f=整數(shù)。 7、數(shù)字信號(hào)處理的一般步驟是什么？ 值得注意的問(wèn)題是什么？ a :數(shù)字信號(hào)處理的一般步驟： (1)信號(hào)調(diào)整。 這是因?yàn)椋? )如果在為了適合采樣而包含電壓振幅調(diào)整的2 )濾波器信號(hào)的高頻噪聲3 )信號(hào)中沒(méi)有直流成分，則隔離信號(hào)的直流成分。 4 )如果原始信號(hào)是調(diào)制信號(hào)，則應(yīng)該解調(diào)。 (2) A/D轉(zhuǎn)換。 信號(hào)的具體情況，根據(jù)量化精度的要求，適當(dāng)選

7、擇A/D轉(zhuǎn)換器。 為了選擇適當(dāng)?shù)牟蓸娱g隔，如果采樣間隔過(guò)小，則該數(shù)字序列對(duì)于一定長(zhǎng)的時(shí)間記錄會(huì)變長(zhǎng)，校正作業(yè)量急速增大。如果數(shù)字序列的長(zhǎng)度固定，則只能處理短的時(shí)間歷史，可能產(chǎn)生大的誤差的采樣間隔大(采樣頻率) (3)數(shù)字信號(hào)分析。 在數(shù)字信號(hào)處理過(guò)程中，為了降低截止誤差的影響，必須適當(dāng)選擇窗函數(shù)，根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)字濾波。 (4)輸出結(jié)果。 運(yùn)算結(jié)果可以直接顯示、打印、進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后輸入被控制設(shè)備，也可以根據(jù)需要進(jìn)行后續(xù)的處理。 應(yīng)用問(wèn)題1、測(cè)量的最高頻率分量是已知的頻率是100Hz，并且要求量化信噪比大于70dB。 ADC的采樣速度和位數(shù)應(yīng)該如何選擇？ 反采樣頻率fs=1002.56=256h

8、z的SNR=706 n-1.24dbn=(70.24 )6=12，因此取12位ADC，而采樣頻率為256hz。 對(duì)2，4個(gè)正弦信號(hào)x1(t)=sin2t，x2(t)=sin4t，x3(t)=sin6t，x4(t)=sin10t進(jìn)行采樣解調(diào)：采樣頻率為4Hz，所以采樣周期為1/4。 獲取采樣序列：如從校正計(jì)算結(jié)果和采樣脈沖模式可以看出的，雖然四個(gè)信號(hào)的頻率不同，但是在采樣后輸出的四個(gè)脈沖序列相同，發(fā)生頻率重疊，該脈沖序列反映這四個(gè)信號(hào)的頻率特征原因在于x2(t )、x3(t )和x4(t )的頻率分別為2Hz、3Hz和5Hz，采樣頻率必須分別大于其2倍的頻率，即分別大于4Hz、6Hz和10Hz。

9、 對(duì)于、3和三個(gè)偽正弦信號(hào)x1(t)=cos2t、x2(t)=cos6t和x3(t)=cos10t分別執(zhí)行理想的采樣，并且采樣頻率是f=4Hz。 由于解的采樣頻率為4Hz，所以采樣周期為1/4。 求取采樣序列：從圖7-3、校正運(yùn)算結(jié)果和采樣脈沖模式可知，3個(gè)信號(hào)的頻率不同，但采樣后輸出的3個(gè)脈沖序列相同，頻率重疊，該脈沖序列反映3個(gè)信號(hào)的頻率特性原因是x2(t )和x3(t )的頻率分別為3Hz和5Hz，采樣頻率必須分別大于6Hz和10Hz。 使用、4、矩形窗函數(shù)求積分，求解矩形窗函數(shù)，并對(duì)它取傅立葉變換，其中，能量方程式是將方程式(1)和(2)代入方程式(3)，代入方程式(3)，有，有，有，(1)、(2)、(3)、(4)、(5)是的，有。 由于假設(shè)x=f、yes、yes，x2=1.940，即x=1.393，所以6，若x (n ) n=0，1.即A/D采樣周期=計(jì)數(shù)值/時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘頻率為1.6384 MHz，被測(cè)定信號(hào)由于分解寫(xiě)入值C=時(shí)鐘頻率/采樣頻率=1. 63841000/20=82，82/16=52，所以十六進(jìn)制寫(xiě)入值為52，二進(jìn)制寫(xiě)入值為01010010，8，成為某個(gè)2位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與解3.215 V對(duì)應(yīng)的量化單位數(shù)： x=273.215/5=82(q)=165