信号的频谱分析ppt课件

1、信号的频谱分析、1-1信号和分类1-2信号的时域和频域描述1-3周期信号的频谱分析1-4非周期信号的频谱分析1-5信号的相关分析1-6数字信号处理和应用1-7 3D DFT频谱的概念和应用、1、PPT学习交流、教育目的、理解信号的时域和应用了解常用信号时域、频域分析方法的基本原理、频谱特性和应用。掌握周期信号、非周期信号的频谱特性，了解频谱分析过程。2，PPT学习交流，1-1信号和分类，测试：使用测量系统测量变化的物理量。测试的参数仅包括物理特性：物理特性值特性：测量大小时变特性：随时间变化的情况信号：测试的参数的测量特性和时变特性，不包括物理特性。信号分析利用数学工具分析和研究信号，提取有用

2、的信号，得到对工程有益的结论和方法。3、PPT学习交流、信号分类和描述信号的分类主要根据信号波形特性进行划分，在介绍信号分类之前，首先建立信号波形的概念信号波形。经过测试的信号振幅随时间变化的过程称为信号波形。需要进行分类研究，以便深入了解1-1信号及其分类，4，PPT学习交流，信号的物理实体，可以从不同角度观察信号。1、从信号描述中分离-决定信号和不确定性信号；2、分析域中的-时域和频域；3、信号波形的形式-连续时间信号和离散时间信号；1-1信号及其分类，5，PPT学习交流，连续信号和离散信号在一定时间间隔内的情况下，除了随机时间值的几个离散点外，该函数可以提供称为连续信号的恒定函数值。对应

3、于连续信号的是离散信号。表示离散信号的时间函数仅对特定离散时间值提供函数值。1-1信号及其分类，6，PPT学习交流，连续时间信号和离散时间信号，a)连续时间信号：在任何时间点定义。b)离散时间信号：在多个时间点定义。1-1信号及其分类、7静态信号：信号的大小、相位、周期等特性参数不随时间变化的信号。直接通信通常将静态信号、1-1信号及其分类、8、PPT学习交流、确定性信号和随机信号描述为明确的数学关系的信号称为确定性信号。随机(不确定性)信号：具有随机特征，每次结果都不同，不能用精确的数学关系来描述。1-1信号及其分类、噪声信号(平稳)、9，PPT学习交流、周期信号：可在一定时间内重复的信号x

4、 (t )=x (t nT) n=1，2，3周期信号可再次分为简单的和谐信号，1-。复杂的周期信号波形可以看作是多个频率重叠，而不是合理数量的正弦信号。简单和谐信号(简单周期信号)，10，PPT学习交流，复杂周期信号，1-1信号和分类，11，PPT学习交流，非周期信号：不再重复的信号。准周期信号：由多个周期信号合成，但每个信号频率不是空倍数。例如x(t)=sin(t) sin(2.t)，瞬态信号3360持续时间有限的信号，例如x(t)=e-Bt . asin(2 * pi *；最常见的时域描述方法是使用示波器、万用表等通用仪器直接显示信号波形和读取特征参数。，13，PPT学习交流，时域分析只能

5、反映信号振幅随时间的变化，除了单频率分量的简单谐波外，很难明确说明信号的频率构成和每个频率分量的大小。图例：为了研究被噪声干扰的多频组件信号、1-2信号的时域和频域描述、14、PPT学习交流、信号的频率结构和每个频率组件的大小以及相位关系，需要对信号进行频谱分析。通过适当的方法将信号的时域说明更改为信号的频域说明，并使用频率作为独立变量表示信号。频域描述：用横坐标描述信号的频率结构和频率分量的大小、相位关系。频谱分析：对复杂的时变信号按照谐波研究频率的过程。信号频谱X(f)表示徐璐其他频率组件的信号大小，提供比时域信号波形更直观、更丰富的信息。1-2信号的时域和频域描述，15，PPT学习交流，

6、信号不同的描述方法不能改变信号的性质。只是分析问题的角度不同。1-2信号的时域和频域描述，16，PPT学习交流，1-2信号的时域和频域描述，32，46，17，PPT学习交流，大型空压机驱动器故障诊断，1-2信号的时域和频域描述，如果该周期方波应用傅立叶级数扩展，则1-2信号的时域和频域描述方波的尖角理论上由哪些成分组成？接近方波的叠加演示复频信号发生器。exe，19，PPT学习交流，周期球面波的描述，1-2信号的时间和频域描述，20，PPT学习交流，三节周期信号的频谱分析，信号的表示：时域表示，例如缩写频域表示，例如频域信号，它们的关系、1-3周期信号的频谱分析、1-3周期信号的频谱分析、22

7、、PPT学习交流、周期信号特征：表示一个周期内信号的全部。周期信号的谱三角形傅里叶级数展开定义：数学上满足德里赫里条件的周期函数可以展开成三角形形式的傅立叶级数。Dirichlet条件：f(x)是周期t的循环函数，其中函数在任意有限间隔内连续或受限制的第一类离散点(2)在一段时间内具有受限制的最大或最小值。F(x)的傅里叶级数收敛。此外，1-3周期信号的频谱分析，测试技术的周期信号大部分符合该条件。23，PPT学习交流，所有周期都是T，并且对于间隔(-T/2，T/2)内定义的周期信号f(t)，可以用上述区间内的三角傅立叶级数表示。1-3周期信号的频谱分析，24，PPT学习交流，A0是频率为零的

8、直流分量，中间系数值是，(2)，1-3周期信号的频谱分析，周期内面积的平均值，A0=0，A0=A/2，220，1-3周期信号的频谱分析，26，PPT学习交流，谱图的概念，工程习惯性地以图形方式表示计算结果，将fn (n)绘制为横坐标、An、纵坐标，称为振幅相位谱。1-3周期信号的频谱分析，图1-7复合周期信号的频谱表示a)振幅频谱b)相位频谱，频谱，包络，单方面频谱，27，PPT学习交流，1-3周期信号的频谱分析，28，PPT学习交流，1与工程频率f(Hz)的关系，29，PPT学习交流，周期信号的奇偶校验与傅立叶系数的关系周期信号是奇数函数，即x(t)=-x(-t)，则x(t)cosn0t也是

9、a0=0，an，1-3周期信号的频谱分析，30，PPT学习交流，重点复习，三角形式的傅立叶级数，等频率项集成，光谱振幅频率图：An-相位频率图：n-，n三角傅立叶级数和金志洙傅立叶级数只是相同级数的两种不同表达方法，而不是两种不同类型的级数。金志洙供水形式比三角供水形式更简单，也更容易计算。根据欧拉公式，1-3周期信号的频谱分析，数学上用旋转矢量表示正弦余弦的方法，32，PPT学习交流，上傅立叶级数展开式，1-3周期信号的频谱分析，33，PPT学习交流，1-3周期信号的频谱分析，以及负频率的出现是数学运算的结果，没有物理意义。1-3周期信号的频谱分析、杨紫频谱、37、PPT学习交流、示例1-2

10、:1-3周期信号的频谱分析、38、PPT学习交流和复杂周期信号的频谱具有三个共同特征：频谱仅出现在基本频率的整数倍上，没有非整数频率分量。每个谐波分量的大小随谐波数或频率的增加而减小。摘要：离散性、谐波和收敛性、1-3周期信号的频谱分析、39、PPT学习交流、4节非周期信号的频谱分析准周期信号各谐波分量的频率比不是有理数。例如，每个谐波分量在合成后不能按一定的时间间隔重复，合成信号不是周期信号。但是这个信号的频谱是离散频谱。一般来说，非周期信号是瞬态非周期信号。该非周期信号的频谱，1-4非周期信号的频谱分析，40，PPT学习交流，1-4非周期信号的频谱分析，41，PPT学习交流，1傅立叶变换1

11、，周期信号，非周期信号，连续频谱，振幅无限。使用离散谱，0，X(n)表示光谱是不合适的。各光谱振幅无限小，但相对大小仍然存在差异，引入了光谱密度函数。0，1-4非周期信号的频谱分析，42，PPT学习交流，1-4非周期信号的频谱分析，光谱密度函数简称频谱函数，解决方案：矩形窗口函数的时域表达式包括光谱密度函数：1-4非周期信号的频谱分析，欧拉公式，46，PPT学习交流，一般定义，如图1-12所示，函数值具有以2为周期的特殊数学表(图1-12波形，1-4非周期信号的频谱分析，47，PPT学习交流，)但是，非周期信号的周期T，基本频率fdf包含从0到无限的所有频率分量，每个频率分量的大小为X(f)d

12、f。这是无穷大，光谱不能再用振幅表示，必须用振幅密度函数解释。与周期信号不同，非周期信号的频谱显示在0，fmax的每个连续频率值中。这种光谱称为连续光谱。49，PPT学习交流，频谱分析的应用，频谱分析主要用于识别信号的周期分量，是信号分析中最常用的手段。实例：在齿轮箱故障诊断中，通过齿轮箱振动信号谱分析确定最大频率分量，然后根据机器转速和驱动链查找故障齿轮。实例：螺旋桨设计可以通过频谱分析来确定螺旋桨的固有频率和临界速度，从而确定螺旋桨转速的工作范围。50，PPT学习交流，测量的信号频率范围的确定信号的频率范围为0。任何测量系统或仪器都不能在这么大的频率范围内正常运行。信号的频谱具有收敛性，因

13、此信号的能量基本上由低频角谐波信号的能量组成，或者频率高的谐波成分对信号配置的影响较小。复杂周期信号：0n/T，其中n=710，T是周期。对于暂时的非周期信号，频率范围：为0n。其中n=45是临时信号的持续时间。请抄下1-4非周期信号的频谱分析，51，PPT学习交流，完成下一个练习题。1负频率对旋转矢量而言，工程频率是什么意思？参考两周期信号谱的三个特征，比较和解释非周期信号谱的特征。3 P17课后练习1-8，52，PPT学习交流，1，信号的振幅是平均值，方差，平均平方信号的平均值是总时间坐标的函数积分平均值。t观察时间。物理意义是信号变化的中心趋势的表现。信号的方差是去除平均值后的平均平方值。也就是说，方差是相对于平均值的信号振幅的表示，物理意义是偏离平均值的波动分量的强度。1-5信号的相关分析，直流分量的能量，交流分量的强度，53，PPT学习交流，信号平均平方值是样本函数平方的平均值。也就是说，物理意义是指信号的平均功率或能量。平均值、方差和均方根值之间的关系，信号分析中用于将信号电压(或电流)添加到1电阻上的能量通常定义为标准化能量。1-5信号的相关分析，U=I*R P=U*I，54，P