信号分析基础.ppt

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1、第二章、信号分析基础,本章学习要求：,1.了解信号分类方法 2.掌握信号时域波形分析方法3.掌握信号时差域相关分析方法4.掌握信号频域频谱分析方法5.了解其它信号分析方法,工程测试技术基础,第二章、信号分析基础,2.1 信号的分类与描述,信号的分类主要是依据信号波形特征来划分的，在介绍信号分类前，先建立信号波形的概念。,信号波形：被测信号信号幅度随时间的变化历程称为信号的波形。,2.1 信号的分类与描述,信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐标，用时间做横坐标，记录被测物理量随时间的变化情况。,第二章、信号分析基础,为深入了解信号的物理实质，将其进行分类研究是非常必要的，从不同角度观察信号，可

2、分为：,第二章、信号分析基础,5 从可实现性-物理可实现信号与物理不可实现信号。,2.1 信号的分类与描述,1 确定性信号与非确定性信号,可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。,2.1 信号的分类与描述,周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号 x(t)=x(t+nT),简单周期信号,复杂周期信号,2.1 信号的分类与描述,b)非周期信号：在不会重复出现的信号。,准周期信号:由多个周期信号合成，但各信号频率不成公倍数。如：x(t)=sin(t)+sin(2.t),瞬态信号:持续时间有限的信号，如 x(t)=e-Bt.Asin(2*pi*f*t

3、),2.1 信号的分类与描述,c)非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。,噪声信号(平稳),2.1 信号的分类与描述,2 能量信号与功率信号,a)能量信号 在所分析的区间（-，），能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件：,一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。,2.1 信号的分类与描述,b)功率信号 在所分析的区间（-，），能量不是有限值此时，研究信号的平均功率更为合适。,一般持续时间无限的信号都属于功率信号:,2.1 信号的分类与描述,3 时限与频限信号,a)时域有限信号在时间段(t1，t2)内有定义，其外恒等于零,b)频域有限信号在频率区

4、间(f1，f2)内有定义，其外恒等于零,2.1 信号的分类与描述,4 连续时间信号与离散时间信号,a)连续时间信号:在所有时间点上有定义,b)离散时间信号:在若干时间点上有定义,2.1 信号的分类与描述,5 物理可实现信号与物理不可实现信号,物理可实现信号：又称为单边信号，满足条件：t0时，x(t)=0，即在时刻小于零的一侧全为零。,2.1 信号的分类与描述,b)物理不可实现信号：在事件发生前(t0)就预制知信号。,2.1 信号的分类与描述,a)函数:是一个理想函数，是物理不可实现信号。,6 信号分析中常用的函数,2.1 信号的分类与描述,特性：,1）乘积特性（抽样）,2）积分特性（筛选）,3

5、）卷积特性,2.1 信号的分类与描述,4）拉氏变换,5）傅氏变换,2.1 信号的分类与描述,b)sinc 函数,性质：偶函数；闸门(或抽样)函数；滤波函数；内插函数。,2.1 信号的分类与描述,c)复指数函数,;,2.1 信号的分类与描述,性质：,（1）实际中遇到的任何时间函数总可以表示为复指数函数的离散和与连续和。,（2）复指数函数 的微分、积分和通过线性系统时总会存在于所分析的函数中。,2.2 系统的分类和描述,2.2 系统的分类与描述,有若干个相互作用、相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体,2.2 系统的分类和描述,2.2 系统的分类与描述,1 连续时间系统与离散时间系统,连续时间

6、系统：输入和输出都是连续时间信号的系统。数学模型用微分方程来描述。,离散时间系统：输入和输出都是离散时间信号的系统。数学模型用差分方程来描述。,2.2 系统的分类和描述,1 连续时间系统,涉及“改变”、“变化”、“增加”、“减少”、“衰变”、“边际”、“速度”、“运动”、“追赶”、“逃跑”等等词语的确定性连续问题。,微分方程的对象,一般说来微分方程问题都遵循这样的文字等式：变化率（微商）=单位增加量-单位减少量 等式通常是利用已有的原则或定律。,2.2 系统的分类和描述,1 连续时间系统,案例1 生物种群数量问题,设某生物种群在其适应的环境下生存，试讨论该生物种群的数量变化情况。,Malthu

7、s模型,1.假设时刻t生物种群数量为N(t)，由于N(t)的数量很大，可视为时间t的连续可微函数。2.假设在t=0时刻该生物种群的数量为N0,2.2 系统的分类和描述,1 离散时间系统,差分方程,2.2 系统的分类和描述,2 即时系统与动态系统,即时系统（无记忆系统）：系统输出信号只决定于同时刻的激励信号。与它过去的工作状态无关。用代数方程描述。,动态系统（有记忆系统）：系统输出信号不净取决于同时刻的信号，而且与过去的工作状态有关。数学模型是微分或者差分方程。,2.2 系统的分类和描述,3 集总参数系统与分布参数系统,集总参数系统：由集总参数元件（系统变量和参数与空间位置无关）组成。用常微分方程描述。,分布参数系统：含有分布参数元件的系统。数学模型是偏微分，独立变量是时间，而且与空间位置有关。,2.2 系统的分类和描述,4 线性系统与非线性系统,线性系统：具有叠加性、齐次性。,非线性系统：不具有叠加性和齐次性。,2.2 系统的分类和描述,5 时变系统与非时变系统,时不变系统：系统的参数不随时间变化。（定常系统,时变系统：系统的参数随时间变化。（非定常系统）,2.2 系统的分类和描述,6 因果系统与非因果系统,因果系统：激励是产生相应的原因，而响应是激励引起的后果因果性。所有物理系统都是因果。,非因果系统：反之。,