传感与检测实验报告.docx

传感与检测实验报告一、实验目的：1、掌握周期信号频谱分析方法；2、加深对加窗、泄漏等概念的理解；3、加深对采样定理和频谱混叠的理解；二、实验原理：（1）采样问题。若要使带限信号不丢失信息，采样频率必须满足采样定理，否则将出现 频率混叠现象；（2）截断问题。信号截断以后产生能量泄露是必然的，从采样定理可知，无论采用多高 的采样频率，只要信号一经截断，就不可避免的混叠。为了减少频谱能量泄露，可采用不同 的窗函数对信号进行截断；解决方法：a）采样问题。非周期信号频谱宽度是无限的，采样过程若不能满足采样定理的要求， 必然引起频谱混叠现象，提高采样率可以降低混叠；b）截断问题。对模拟信号的截断将出现频谱泄漏现象，选择合适的窗函数可以降低泄 漏；c）利用FFT计算非周期信号的频谱只能得到有限个离散值，不能得到相邻两个谱线 之间的频率上的频谱，这一现象即为“栅栏现象”。通过缩小相邻两谱线间距的方 法来降低“栅栏现象”的影响，但需要增加采样点数，即增加N。对于瞬态信号， 可以通过在原信号采样序列的尾部补零的方法抑制“栅栏效应”。三、实验内容与步骤：（1）打开信号分析与处理实验系统。（2）选择信号类型为正弦波、窗类型为矩形窗、频率为60Hz、幅值为1、采样频率为 1280Hz、采样点数为2048，观察信号时域波形及频谱（如图一1）（3）分别选择信号类型为三角波、方波、白噪声，重复步骤（2），观察信号时域波形及 频谱变化情况。（4）在信号类型为正弦波、幅值为1、频率为60Hz、采样频率为1280 Hz条件下，分别 将窗类型设置为矩形窗、Hanning窗、Hamming窗、指数窗，观察信号加不同类型窗函数后 波形及频谱变化情况。（5）在信号类型为正弦波、幅值为1、频率为60Hz、加指数窗条件下，改变分析频宽为图一1,正弦波图-2，方波图一3,三角波图一4,白噪声图6，正弦波加指数窗分析频宽1000 Hz