示波器常用信號(hào)處理算法

1、華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 第六章、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)第六章、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù) 數(shù)字信號(hào)處理是測(cè)試技數(shù)字信號(hào)處理是測(cè)試技術(shù)中最常用和最需要掌握的術(shù)中最常用和最需要掌握的部分，無(wú)論開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單或復(fù)雜部分，無(wú)論開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單或復(fù)雜的測(cè)控系統(tǒng)或儀器，都會(huì)用的測(cè)控系統(tǒng)或儀器，都會(huì)用到數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)。到數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院時(shí)域波形分析是最常用的信時(shí)域波形分析是最常用的信號(hào)分析手段，用示波器、萬(wàn)號(hào)分析手段，用示波器、萬(wàn)用表等普通儀器顯示信號(hào)波用表等普通儀器顯示信號(hào)波形就可以特征參數(shù)。形就可以特征參數(shù)。 6

2、.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 1 1、時(shí)域波形參數(shù)計(jì)算、時(shí)域波形參數(shù)計(jì)算 0At峰值峰值/ /雙峰值雙峰值均值均值有效值有效值方差方差周期周期華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院波形分析的應(yīng)用波形分析的應(yīng)用超門(mén)限報(bào)警超門(mén)限報(bào)警 信號(hào)類(lèi)型識(shí)別信號(hào)類(lèi)型識(shí)別 信號(hào)基本參數(shù)識(shí)別信號(hào)基本參數(shù)識(shí)別 Pp-p6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院1)1)峰值峰值P P，雙峰值，雙峰值P Pp-pp-pP1=data(0)P2=data(0)For K = 0 To NIf P1data(k) Then P2=data(k)En

3、d IfNextP=P1P2P=P1-P26.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 PPp-p華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2)2)均值均值NnnxNtxE0)(1)(U=0For K = 0 To N U=U+data(k)NextU=U/N6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 x華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院3)3)均方值均方值NnnxNtxE022)(1)(E2=0For K = 0 To NE2=E2+data(k)*data(k)NextRMS=sqr(E2/N)6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院

4、華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院4)4)方差方差V2=0For K = 0 To NV2=V2+(data(k)-U)*(data(k)-U)NextV=V2/NNntxNtxEtxE022)(1)()(6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 大方差大方差 小方差小方差 U=0For K = 0 To N U=U+data(k)NextU=U/N華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 案例：管道壓力監(jiān)測(cè)與超門(mén)限報(bào)警案例：管道壓力監(jiān)測(cè)與超門(mén)限報(bào)警華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院信號(hào)幅值報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：信號(hào)幅值報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)： 6

5、.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院5)5)周期周期T Tn=0AT=0.8*PFor K = 2 To N If data(k-1)AT And data(k-2)AT And data(k+2)AT Then ti(n)=K n=n+1 End IfNextT=(ti(2)-ti(1)*dt6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 AtT 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 案例：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量案例：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院數(shù)字轉(zhuǎn)速表

6、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：數(shù)字轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)： 6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 2 2、數(shù)字相關(guān)函數(shù)、數(shù)字相關(guān)函數(shù)計(jì)算計(jì)算 變量之間的相依關(guān)系稱(chēng)為相關(guān)。信號(hào)之間的相變量之間的相依關(guān)系稱(chēng)為相關(guān)。信號(hào)之間的相似關(guān)系稱(chēng)為相關(guān)函數(shù)。似關(guān)系稱(chēng)為相關(guān)函數(shù)。0At華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 x(t)y(t)時(shí)時(shí)延延器器 乘乘法法器器 y(t - )X(t)y(t - )積積分分 器器 Rxy()For i = 0 To Nr(i)=0For j

7、 = 0 To N r(i)=r(i)+x(j)*y(j+i)NextNextFor i = 0 To Nr(i)=r(i)/NNext計(jì)算公式：計(jì)算公式：華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2.4 信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析 相關(guān)分析的工程應(yīng)用相關(guān)分析的工程應(yīng)用 案例：機(jī)械加工表面粗糙度自相關(guān)分析案例：機(jī)械加工表面粗糙度自相關(guān)分析 被測(cè)工件被測(cè)工件相關(guān)分析相關(guān)分析提取出回轉(zhuǎn)誤差等周期性的故障源。提取出回轉(zhuǎn)誤差等周期性的故障源。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2.4 信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析 案例：地下輸油管道漏損位置的探測(cè)案例：地下輸油管道漏損位置的

8、探測(cè) 案例：案例： AGVAGV小車(chē)定位，聲位筆定位小車(chē)定位，聲位筆定位華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院實(shí)驗(yàn)：自相關(guān)分析實(shí)驗(yàn)：自相關(guān)分析6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 3.信號(hào)頻率成分直接估計(jì)算法信號(hào)頻率成分直接估計(jì)算法 f=？Fs=?N=1024dt=1.0/Fspi=3.1415926 XR=0XI=0 For n=0 To N-1 XR=XR+x(n)*cos(2*pi*f*n*dt)*dt XI=XI+x(n)*sin(2*pi*f*n*dt)*dtNextA=s

9、qr(XR*XR+XI*XI) Q=atn(XI/XR)離散傅里葉變換的計(jì)算公式為：離散傅里葉變換的計(jì)算公式為： 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 3 3、數(shù)字濾波、數(shù)字濾波 利用離散時(shí)間系統(tǒng)特性對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加工利用離散時(shí)間系統(tǒng)特性對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加工處理，把輸入序列處理，把輸入序列 x(n) x(n) 變換成一定的輸出序列變換成一定的輸出序列 y(n)y(n)， 從而達(dá)到改變信號(hào)頻率構(gòu)成的目的。從而達(dá)到改變信號(hào)頻率構(gòu)成的目的。 x(n)h(

10、n)y(n)y(n)=x(n)*h(n) 設(shè)數(shù)字濾波器的脈沖響應(yīng)序列為設(shè)數(shù)字濾波器的脈沖響應(yīng)序列為hh0 0, h, h1 1, , h h2 2,h,hm m, , 則則, ,展開(kāi)：展開(kāi)：y(k)=h0 x(k)+h1x(k+1)+h2x(k+2)+ hmx(k+m) k=0,1,.華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 將數(shù)字濾波器系數(shù)帶入公式中就可以對(duì)信號(hào)將數(shù)字濾波器系數(shù)帶入公式中就可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波。進(jìn)行數(shù)字濾波。For i=0 To N7 Y(i)=-0.064X(i-0)+0.041X(i-1)+0.301X(i-2) +0

11、.454X(i-3) +0.301X(i-4)+0.041X(i-5) -0.064X(i-6)Next華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 樣例信號(hào)：樣例信號(hào)：華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 數(shù)字濾波器系數(shù)有專(zhuān)用軟件計(jì)算，這里我們提數(shù)字濾波器系數(shù)有專(zhuān)用軟件計(jì)算，這里我們提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算工具：供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算工具：華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院數(shù)字濾波應(yīng)用實(shí)例數(shù)字濾波應(yīng)用實(shí)例: :6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 濾除信號(hào)中的零漂和低頻晃動(dòng)，便于門(mén)限

12、報(bào)警濾除信號(hào)中的零漂和低頻晃動(dòng)，便于門(mén)限報(bào)警濾除信號(hào)中的高頻噪聲，以便于觀(guān)察軸心運(yùn)動(dòng)規(guī)律濾除信號(hào)中的高頻噪聲，以便于觀(guān)察軸心運(yùn)動(dòng)規(guī)律華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 動(dòng)手做：動(dòng)手做：用所學(xué)的數(shù)字信號(hào)分析算用所學(xué)的數(shù)字信號(hào)分析算法設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的聲音信法設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的聲音信號(hào)分析程序。號(hào)分析程序。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院思考題：思考題：1.1.目前數(shù)字信號(hào)處理正在逐步取代用模擬電路實(shí)目前數(shù)字信號(hào)處理正在逐步取代用模擬電路實(shí) 現(xiàn)的模擬信號(hào)處理，為什麼現(xiàn)的模擬信號(hào)處理，為什麼 ？6.6 常用的數(shù)字信號(hào)處理算法常用的數(shù)字信號(hào)處理算法 2.2.按數(shù)字信號(hào)處理公式，用你熟悉的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，按數(shù)字信號(hào)處理公式，用你熟悉的計(jì)算機(jī)