主要專業(yè)課程介紹傳感器-單片機(jī)-信號-圖像第三次導(dǎo)論課程13-12-2

1、主要專業(yè)領(lǐng)域介紹主要專業(yè)領(lǐng)域介紹l傳感器l單片機(jī)原理及應(yīng)用l信號與系統(tǒng)l數(shù)字信號處理l數(shù)字圖像處理認(rèn)識傳感器認(rèn)識傳感器傳感器概念、組成傳感器概念、組成傳感器基本特性傳感器基本特性123傳感器分類傳感器分類4傳感器的發(fā)展趨勢傳感器的發(fā)展趨勢5內(nèi)容提要山東科技大學(xué)“沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”的觀點(diǎn)已為全世界的觀點(diǎn)已為全世界所公認(rèn)。以傳感器為核心的檢測系統(tǒng)就像神經(jīng)和感官所公認(rèn)。以傳感器為核心的檢測系統(tǒng)就像神經(jīng)和感官一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認(rèn)識自然、改造自然的有利工具。信息，成為人們認(rèn)識自

2、然、改造自然的有利工具。一、認(rèn)識傳感器一、認(rèn)識傳感器 傳感器是人類通過儀器探知自然界的觸角，它的作用與人的感官相類似。如果將計(jì)算機(jī)視為識別和處理信息的“大腦”，將通信系統(tǒng)比作傳遞信息的“神經(jīng)系統(tǒng)”，將執(zhí)行器比作人的肌體的話，那么傳感器就相當(dāng)于人的五官。 “感”傳感器對被測量的對象敏感“傳”傳送傳感器感受被測量的信息 1日常生活中使用的傳感器日常生活中使用的傳感器 家電中使用的傳感器一、認(rèn)識傳感器一、認(rèn)識傳感器 自動水龍頭 自動門1日常生活中使用的傳感器日常生活中使用的傳感器 一、認(rèn)識傳感器一、認(rèn)識傳感器 液位傳感器光電傳感器位置傳感器 食用油的自動化生產(chǎn)線2工業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器工業(yè)生產(chǎn)中使用

3、的傳感器 一、認(rèn)識傳感器一、認(rèn)識傳感器 光電計(jì)數(shù)機(jī)光電傳感器2工業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器工業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器 一、認(rèn)識傳感器一、認(rèn)識傳感器 音頻探測器 生命探測設(shè)備3地震救助中使用的傳感器地震救助中使用的傳感器 一、認(rèn)識傳感器一、認(rèn)識傳感器 視頻探測器雷達(dá)波探測器紅外熱成像生命探測儀塑料大棚 4農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器一、認(rèn)識傳感器一、認(rèn)識傳感器 汽車中使用的部分傳感器5汽車中使用的傳感器汽車中使用的傳感器一、認(rèn)識傳感器一、認(rèn)識傳感器 山東科技大學(xué)電阻式遠(yuǎn)傳壓力表感應(yīng)式流量表稱重傳感器CCD傳感器傳感器的概念山東科技大學(xué)質(zhì)子旋進(jìn)式磁敏傳感器壓阻式液位傳感器光敏傳感器溫度傳感器

4、傳感器的概念山東科技大學(xué)風(fēng)力參數(shù)傳感器地震檢波器磁、氣、力敏傳感器超聲傳感器傳感器的概念山東科技大學(xué)溫度傳感器壓力傳感器扭矩傳感器角位移傳感器位移傳感器傳感器的概念山東科技大學(xué)壓電式加速度傳感器激光位移傳感器光纖式位移傳感器超聲波位移傳感器傳感器電感式位移傳感器傳感器的概念人與機(jī)器的機(jī)能對應(yīng)關(guān)系圖人與機(jī)器的機(jī)能對應(yīng)關(guān)系圖外界對象感官傳感器人腦微機(jī)肢體執(zhí)行器一、認(rèn)識傳感器一、認(rèn)識傳感器 二、傳感器二、傳感器 傳感器是一種能把特定被測量的信息被測量的信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種轉(zhuǎn)換成某種可用信號可用信號并輸出的器件或裝置，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。 在傳感器中包含兩個(gè)必不可少的概

5、念，一是檢測信號檢測信號；二是能把檢測的信息變換成一種與被測量有確定函數(shù)關(guān)系能把檢測的信息變換成一種與被測量有確定函數(shù)關(guān)系，而且便于傳輸和處理的量。例如，傳聲器（話筒）就是這種傳感器，它感受聲音的強(qiáng)弱并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號；又如，電感式位移傳感器能感受位移量的變化，并把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。1概念 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 76651987），傳感器通用術(shù)語中對傳感器的定義： “能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件敏感元件和轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成

6、適于傳輸或測量的電信號部分?！?二、傳感器二、傳感器2定義定義傳感器的定義中包含以下信息： u它是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的一種檢測裝置，能感受到被測的量的信息，并能檢測感受到的信息。 u能按一定規(guī)律將被測的量轉(zhuǎn)換成電信號輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。 u傳感器的輸出與輸入之間存在確定的關(guān)系。對傳感器的要求：高精度；信號（或能量）無失真轉(zhuǎn)換；反映被測的量的原始特征。 二、傳感器二、傳感器2定義定義傳感器的組成框圖直接感受非電量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與被測的量有確定關(guān)系的其他量（一般仍為非電量）將敏感元件輸出的量轉(zhuǎn)換成為電量輸出將電信號放大，并轉(zhuǎn)換成為便于顯示、記錄、

7、處理和控制的有用電信號二、傳感器二、傳感器3組成組成 自動控制系統(tǒng)的組成框圖二、傳感器二、傳感器4作用作用是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，處于物是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，處于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的感知層。聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的感知層?；ヂ?lián)互通。傳感器傳感器技術(shù)技術(shù)傳感器作用傳感器作用：傳感器處于研究對象與檢測系統(tǒng)的接傳感器處于研究對象與檢測系統(tǒng)的接口位置，是感知、獲取與檢測信息的窗口，它提供物口位置，是感知、獲取與檢測信息的窗口，它提供物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)賴以進(jìn)行決策和處理所必需的原始數(shù)據(jù)。聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)賴以進(jìn)行決策和處理所必需的原始數(shù)據(jù)。二、傳感器二、傳感器4作用作用三、傳感器的基本特性三、傳感器的基本特性1靜態(tài)特性靜態(tài)特性線性度線性度靈

8、敏度靈敏度分辨力分辨力遲滯遲滯重復(fù)性重復(fù)性2動態(tài)特性動態(tài)特性響應(yīng)速度響應(yīng)速度頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)四、傳感器的分類四、傳感器的分類四、傳感器的分類四、傳感器的分類四、傳感器的分類四、傳感器的分類四、傳感器的分類四、傳感器的分類按被測量分類 物理量 力學(xué)量壓力傳感器、力傳感器、力矩傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、流量傳感器、位移傳感器、位置傳感器、尺度傳感器、密度傳感器、粘度傳感器、硬度傳感器、濁度傳感器 熱學(xué)量溫度傳感器、熱流傳感器、熱導(dǎo)率傳感器 光學(xué)量可見光傳感器、紅外光傳感器、紫外光傳感器、照度傳感器、色度傳感器、圖像傳感器、亮度傳感器 磁學(xué)量磁場強(qiáng)度傳感器、磁通傳感器 電學(xué)量電流傳感器、電壓

9、傳感器、電場強(qiáng)度傳感器 聲學(xué)量聲壓傳感器、噪聲傳感器、超聲波傳感器、聲表面波傳感器 射線x射線傳感器、射線傳感器、射線傳感器、輻射劑量傳感器 化學(xué)量離子傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器 生理量 生物量體壓傳感器、脈搏傳感器、心音傳感器、體溫傳感器、血流傳感器、呼吸傳感器、血容量傳感器、體電圖傳感器 生化量酶式傳感器、免疫血型傳感器、微生物型傳感器、血?dú)鈧鞲衅?、血液電解質(zhì)四、傳感器的分類四、傳感器的分類 五、傳感器的發(fā)展趨勢五、傳感器的發(fā)展趨勢傳感器的發(fā)展趨向包括社會對傳感器需要的新動向和傳感器傳感器的發(fā)展趨向包括社會對傳感器需要的新動向和傳感器發(fā)展的新趨勢兩個(gè)方面的內(nèi)容。發(fā)展的新趨勢兩個(gè)方面的內(nèi)

10、容。 1 1 社會發(fā)展對傳感器需求的新動向社會發(fā)展對傳感器需求的新動向 2 2 傳感器的發(fā)展趨勢傳感器的發(fā)展趨勢 （1 1）開發(fā)新型傳感器）開發(fā)新型傳感器 （2 2）傳感器的集成化和多功能化）傳感器的集成化和多功能化 （3 3）傳感器的智能化）傳感器的智能化 （4 4）研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器）研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器社會需求是傳感器發(fā)展的強(qiáng)大動力，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是社會需求是傳感器發(fā)展的強(qiáng)大動力，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及，傳感器在新的大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及，傳感器在新的技術(shù)革命中的地位和作用將更為突出；竟相開發(fā)和應(yīng)用

11、傳感器的技術(shù)革命中的地位和作用將更為突出；竟相開發(fā)和應(yīng)用傳感器的熱潮已在世界范圍內(nèi)掀起。這是因?yàn)椋簾岢币言谑澜绶秶鷥?nèi)掀起。這是因?yàn)椋海? 1）“電五官電五官”落后于電腦的現(xiàn)狀，已成為微型計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步落后于電腦的現(xiàn)狀，已成為微型計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用的一大障礙；開發(fā)和應(yīng)用的一大障礙；（2 2）許多有竟?fàn)幜Φ男庐a(chǎn)品開發(fā)和卓有成效的技術(shù)改造，都離不）許多有竟?fàn)幜Φ男庐a(chǎn)品開發(fā)和卓有成效的技術(shù)改造，都離不開傳感器；開傳感器；（3 3）傳感器的應(yīng)用直接帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；）傳感器的應(yīng)用直接帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；（4 4）傳感器普及于社會的各個(gè)領(lǐng)域，將造成良好的銷售前景。）傳感器普

12、及于社會的各個(gè)領(lǐng)域，將造成良好的銷售前景。五、傳感器的發(fā)展趨勢五、傳感器的發(fā)展趨勢五、傳感器的發(fā)展趨勢五、傳感器的發(fā)展趨勢目前的傳感器。無論在數(shù)量上還是在質(zhì)量上和功能上，都遠(yuǎn)不適應(yīng)社會多方面的發(fā)展需要。當(dāng)前，人們在充分利用先進(jìn)電子技術(shù)條件，研究和采用合適的外部電路以最大限度地提高現(xiàn)有傳感器的性能價(jià)格比的同時(shí)，正在尋求傳感器技術(shù)發(fā)展的新途徑。1 開發(fā)新型傳感器由于傳感器的工作機(jī)理是基于效應(yīng)和定律，于是啟發(fā)人們進(jìn)一步地探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并由此研制出具有新原理的新型物性傳感器，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途經(jīng)。其中利用量子力學(xué)諸效應(yīng)研制的高靈敏閥門傳感器，用來檢測極

13、微信號，是傳感器發(fā)展匠新趨勢之一。五、傳感器的發(fā)展趨勢五、傳感器的發(fā)展趨勢2 2 傳感器的集成化和多功能化傳感器的集成化和多功能化固態(tài)功能材料-半導(dǎo)體、電介質(zhì)、強(qiáng)磁體的進(jìn)一步開發(fā)和集成技術(shù)的不斷發(fā)展，為傳感器集成化開辟了廣闊的前景。集成化-就是在同一芯片上，將眾多同一類型的單個(gè)傳感器集成為一維線性、二維陣列（面）型傳感器，或?qū)鞲衅髋c調(diào)理、補(bǔ)償?shù)入娐芳梢惑w化。前一種集成化使傳感器的檢測參數(shù)由點(diǎn)到線到面到體多維圖像化，甚至能加上時(shí)序，變單參數(shù)檢測多參數(shù)檢測；后一種集成化傳感器由單一的信號變換功能，擴(kuò)展為兼有放大、運(yùn)算、干擾補(bǔ)償?shù)榷喙δ?實(shí)現(xiàn)了橫向向縱向的多功能。五、傳感器的發(fā)展趨勢五、傳感器的

14、發(fā)展趨勢3 3 傳感器的智能化傳感器的智能化“電五官”與“電腦”相結(jié)合，就是傳感器的智能化。智能傳感器不僅具有信號檢測、轉(zhuǎn)換功能，同時(shí)還具有記憶、存貯、解析、統(tǒng)計(jì)處理以及自診斷、自校準(zhǔn)、自適應(yīng)等功能。如進(jìn)一步將傳感器與計(jì)算機(jī)的這些功能集成在一芯片上，就構(gòu)成了智能傳感器。五、傳感器的發(fā)展趨勢五、傳感器的發(fā)展趨勢4 4 研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器 大自然是生物傳感器的優(yōu)秀設(shè)計(jì)師。它經(jīng)過漫長的歲月，不僅造就了集多種感官于一身的人類本身，而且還設(shè)計(jì)了許許多多功能奇特、性能高超的生物傳感器。例如，狗的嗅覺（靈敏閥為人的106倍）、鳥的視覺（視力為人的8-50倍）、蝙蝠、飛海

15、豚 的聽覺（主動性生物雷達(dá)-超聲波傳感器）、蛇的接近覺等。這些生物的感官性能，是當(dāng)今傳感技術(shù)望塵莫及的。研究它們的機(jī)理，開發(fā)仿生物傳感器，也是非常引人注目的方向。 （1）可靠性 （2）靜態(tài)精度 （3）動態(tài)性能 （4）抗干擾能力 （5）通用性 （6）小的輪廓尺寸 （7）低成本 （8）低能耗等五、傳感器的發(fā)展趨勢五、傳感器的發(fā)展趨勢對傳感器的一般要求對傳感器的一般要求五、傳感器的發(fā)展趨勢五、傳感器的發(fā)展趨勢如何如何選用傳感器？選用傳感器？山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)感溫鐵氧體的應(yīng)用感溫鐵氧體的應(yīng)用：感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，但溫度升高到感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，但溫度升高到103時(shí)便失去了鐵磁

16、性，時(shí)便失去了鐵磁性，這個(gè)溫度稱為這種材料的這個(gè)溫度稱為這種材料的“居里溫度居里溫度”或或“居里點(diǎn)居里點(diǎn)”。山東科技大學(xué)光電三極管是煙霧火警報(bào)警器中的光傳感器。平光電三極管是煙霧火警報(bào)警器中的光傳感器。平時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光被不透明擋板擋住。當(dāng)有時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光被不透明擋板擋住。當(dāng)有煙霧時(shí)，煙霧對光有散射作用，光電三極管接收到煙霧時(shí)，煙霧對光有散射作用，光電三極管接收到散射光，電阻變小，使報(bào)警電路工作。散射光，電阻變小，使報(bào)警電路工作。山東科技大學(xué)鼠標(biāo)中的紅外接收管就是光傳感器。鼠標(biāo)移動時(shí)鼠標(biāo)中的紅外接收管就是光傳感器。鼠標(biāo)移動時(shí)，滾球帶動，滾球帶動 x、y 方向兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動，紅外管接

17、收到方向兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動，紅外管接收到一個(gè)個(gè)紅外線脈沖。計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)一個(gè)個(gè)紅外線脈沖。計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì) x、y 兩個(gè)方向兩個(gè)方向上的脈沖信號，就能確定鼠標(biāo)的位置。上的脈沖信號，就能確定鼠標(biāo)的位置。山東科技大學(xué)1、動圈式話筒、動圈式話筒：膜片在聲波下振動，使得膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生周期與膜片相連的線圈中產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電流。性變化的感應(yīng)電流。2、電容式話筒、電容式話筒：金屬膜片金屬膜片M 和固定電極和固定電極 N 形成一形成一 個(gè)電容器個(gè)電容器,M 在聲波作用下振動在聲波作用下振動,電容電容器的電容作周期性變化，電阻器的電容作周期性變化，電阻R 兩端兩端的電壓也做相應(yīng)的周期

18、性變化。的電壓也做相應(yīng)的周期性變化。絕緣支架絕緣支架山東科技大學(xué)i /A100501500.150.100 .05-0 .05-0.10-0.15S/m0SOB電磁或光電測速與加速度測偏儀及定位技術(shù)山東科技大學(xué)EPASBR0AEPASBR0A被測物體質(zhì)量較小時(shí)被測物體質(zhì)量較小時(shí),電流較小電流較小.被測物體質(zhì)量較大時(shí)被測物體質(zhì)量較大時(shí),電流較大電流較大.重量衡的應(yīng)用山東科技大學(xué)2022-6-246安裝有直線光柵的數(shù)控機(jī)床加工實(shí)況 防護(hù)罩內(nèi)為直線光柵防護(hù)罩內(nèi)為直線光柵光柵掃描頭光柵掃描頭被加工工件被加工工件切削刀具切削刀具角編碼器安裝在角編碼器安裝在夾具的端部夾具的端部山東科技大學(xué)R1R2信號處信

19、號處理系統(tǒng)理系統(tǒng)光電計(jì)數(shù)器用于測量工件數(shù)量光電計(jì)數(shù)器用于測量工件數(shù)量 超聲波傳感器用于液位測量 厚度厚度測量測量 渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速測量 山東科技大學(xué)美國Veridicom公司FPS100指紋識別芯片為計(jì)數(shù)或安全目的，進(jìn)行人員探測為計(jì)數(shù)或安全目的，進(jìn)行人員探測 用于處理器的溫度檢測 醫(yī)療上的應(yīng)用山東科技大學(xué)SARSSARS、禽流感等突發(fā)性流行病的快速診斷與預(yù)防 需要具有快速分析能力的生物傳感器山東科技大學(xué)環(huán)境監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測山東科技大學(xué)山東科技大學(xué) 由陀螺制成的角速度計(jì)主要用于慣性導(dǎo)航，通信天線的定向。由美國Systron公司生產(chǎn)的QRS110001020型角速度計(jì)的指標(biāo)為:最大量程土100/s，

20、分辨力為0.050/s(均方根值);通數(shù)帶為0Hz一60Hz。山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)神州六號飛船的儀表板 “神六”由643個(gè)部件組成，各種電子元器件有10萬多個(gè)。焊點(diǎn)12萬個(gè)，飛船上的電纜總長度有80公里拍攝月球三維影像的立體相機(jī)CCDl掌握傳感器的定義、組成和應(yīng)用。掌握傳感器的定義、組成和應(yīng)用。l理解傳感器的分類，認(rèn)識常見傳感器。理解傳感器的分類，認(rèn)識常見傳感器。l了解傳感器的特性。了解傳感器的特性。l了解傳感器發(fā)展的趨勢，學(xué)會根據(jù)需要了解傳感器發(fā)展的趨勢，學(xué)會根據(jù)需要選用合適傳感器。選用合適傳感器。l單片機(jī)原理及應(yīng)用63單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用遍布

21、國民經(jīng)濟(jì)與人民生活的各個(gè)領(lǐng)域64從一個(gè)簡單的測控應(yīng)用實(shí)例說起動作選擇按鈕紅外線傳感器89C2051單片機(jī)復(fù)位按鈕電源指示燈65簡單測控實(shí)例原理圖66單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘67繼電控制串行模塊LED顯示嗡鳴器開關(guān)輸入電源模塊單片機(jī)芯片下載接口紅外遙控?cái)?shù)碼管顯示一塊單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板68電磁爐l信號與系統(tǒng) 信息的獲取、交換、傳輸、處理、存信息的獲取、交換、傳輸、處理、存儲、再現(xiàn)、控制與利用等。儲、再現(xiàn)、控制與利用等。一切信息活動都離不開信號與系統(tǒng)的作用。一切信息活動都離不開信號與系統(tǒng)的作用。信息時(shí)代的特征信息時(shí)代的特征 用信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的理論和手用信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的理論和手段

22、來解決科學(xué)、工程和經(jīng)濟(jì)問題。段來解決科學(xué)、工程和經(jīng)濟(jì)問題。信息活動是指信息活動是指 信號與系統(tǒng)的概念出現(xiàn)在范圍相當(dāng)廣泛信號與系統(tǒng)的概念出現(xiàn)在范圍相當(dāng)廣泛的各種領(lǐng)域，信號與系統(tǒng)的思想在很多科學(xué)的各種領(lǐng)域，信號與系統(tǒng)的思想在很多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域起著很重要的作用。如：技術(shù)領(lǐng)域起著很重要的作用。如：通信通信、航航空航天空航天、電路設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、生物工程生物工程、聲學(xué)聲學(xué)、地震、地震學(xué)、學(xué)、語音和圖象處理語音和圖象處理、能源產(chǎn)生與分配、化、能源產(chǎn)生與分配、化工過程控制、工業(yè)自動化等等。工過程控制、工業(yè)自動化等等。 一一. . 信號與系統(tǒng)的概念信號與系統(tǒng)的概念 雖然在不同領(lǐng)域所表現(xiàn)出的信號與系統(tǒng)雖然在不同領(lǐng)

23、域所表現(xiàn)出的信號與系統(tǒng)的物理性質(zhì)不同，但有兩個(gè)基本點(diǎn)是共同的，的物理性質(zhì)不同，但有兩個(gè)基本點(diǎn)是共同的，即：即：1. 信號總是作為一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立變量（自信號總是作為一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立變量（自變量）的函數(shù)而出現(xiàn)，并攜帶著某些物理現(xiàn)變量）的函數(shù)而出現(xiàn)，并攜帶著某些物理現(xiàn)象或物理性質(zhì)的相關(guān)信息象或物理性質(zhì)的相關(guān)信息。正弦波信號正弦波信號心電圖信號心電圖信號 2. 系統(tǒng)總會對給定的信號作出響應(yīng)，產(chǎn)生另系統(tǒng)總會對給定的信號作出響應(yīng)，產(chǎn)生另一個(gè)信號或另外的幾個(gè)信號。一個(gè)信號或另外的幾個(gè)信號。幾個(gè)基本概念：幾個(gè)基本概念：1. 信息：信息：是指存在于客觀世界的一種事物形是指存在于客觀世界的一種事物形象，一般泛指消息

24、、情報(bào)、數(shù)據(jù)、指令等有象，一般泛指消息、情報(bào)、數(shù)據(jù)、指令等有關(guān)周圍環(huán)境的知識。凡是物質(zhì)的形態(tài)、特性關(guān)周圍環(huán)境的知識。凡是物質(zhì)的形態(tài)、特性在時(shí)間或空間上的變化，及人類的各種社會在時(shí)間或空間上的變化，及人類的各種社會活動都會產(chǎn)生信息。人類通過自己的感覺器活動都會產(chǎn)生信息。人類通過自己的感覺器官從客觀世界獲取各種信息。官從客觀世界獲取各種信息。2. 消息：消息：是用來是用來表達(dá)信息的某種客觀對象。表達(dá)信息的某種客觀對象。如電報(bào)報(bào)文、電視圖象、火光、聲音、文字、如電報(bào)報(bào)文、電視圖象、火光、聲音、文字、圖表、數(shù)字等等。圖表、數(shù)字等等。3. 信號：信號：是消息的表現(xiàn)形式，消息是信號的是消息的表現(xiàn)形式，消息

25、是信號的具體內(nèi)容。信號通常表現(xiàn)為隨自變量變化的具體內(nèi)容。信號通常表現(xiàn)為隨自變量變化的物理量。如物理量。如聲、光、電、溫度、力、速度等。聲、光、電、溫度、力、速度等。系統(tǒng)系統(tǒng)4. 系統(tǒng)：系統(tǒng)：是由若干相互作用和相互依賴的事是由若干相互作用和相互依賴的事物組合而成的具有特定功能的整體。它是一物組合而成的具有特定功能的整體。它是一個(gè)非常廣泛的概念。系統(tǒng)可以是物理的，也個(gè)非常廣泛的概念。系統(tǒng)可以是物理的，也可以是非物理的。系統(tǒng)可以很簡單，也可以可以是非物理的。系統(tǒng)可以很簡單，也可以很復(fù)雜。很復(fù)雜。 例如：例如：一個(gè)一個(gè)RC電路電路是一個(gè)系統(tǒng)，一架是一個(gè)系統(tǒng)，一架照相機(jī)、電視機(jī)、汽車、輸變電網(wǎng)、交通照相

26、機(jī)、電視機(jī)、汽車、輸變電網(wǎng)、交通網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)、網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)、導(dǎo)彈防御控制導(dǎo)彈防御控制系統(tǒng)等系統(tǒng)等都是物理的系統(tǒng)；一個(gè)政府的經(jīng)濟(jì)都是物理的系統(tǒng)；一個(gè)政府的經(jīng)濟(jì)決策支持過程、企業(yè)的管理調(diào)控體系、國決策支持過程、企業(yè)的管理調(diào)控體系、國家的司法體系、金融財(cái)政體系也是一個(gè)系家的司法體系、金融財(cái)政體系也是一個(gè)系統(tǒng)，只不過是非物理的系統(tǒng)。統(tǒng)，只不過是非物理的系統(tǒng)。 因此，系統(tǒng)的概念是非常廣泛的。系統(tǒng)分析因此，系統(tǒng)的概念是非常廣泛的。系統(tǒng)分析的理論與方法當(dāng)然也是極其重要的。的理論與方法當(dāng)然也是極其重要的。二二. 本課程所涉及的內(nèi)容本課程所涉及的內(nèi)容兩大模塊：兩大模塊：信號分析、系統(tǒng)分析信號

27、分析、系統(tǒng)分析研究對象：研究對象：確知信號與線性時(shí)不變系統(tǒng)確知信號與線性時(shí)不變系統(tǒng) （Linear Time- Invariant System )信號與系統(tǒng)的分類信號與系統(tǒng)的分類1. 連續(xù)時(shí)間信號與離散時(shí)間信號連續(xù)時(shí)間信號與離散時(shí)間信號 連續(xù)時(shí)間信號連續(xù)時(shí)間信號自變量連續(xù)變化的信號，自變量連續(xù)變化的信號，信號本身可以有間斷點(diǎn)。信號本身可以有間斷點(diǎn)。 離散時(shí)間信號離散時(shí)間信號只在某些離散的時(shí)間點(diǎn)上只在某些離散的時(shí)間點(diǎn)上才有定義的信號，本質(zhì)上是一串有序的數(shù)值，才有定義的信號，本質(zhì)上是一串有序的數(shù)值，也稱為序列。也稱為序列。這兩類信號都是自然界客觀存在的。這兩類信號都是自然界客觀存在的。2. 連續(xù)

28、時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng) 如果一個(gè)系統(tǒng)的輸入是連續(xù)時(shí)間信號，輸出如果一個(gè)系統(tǒng)的輸入是連續(xù)時(shí)間信號，輸出響應(yīng)也是連續(xù)時(shí)間信號，則稱該系統(tǒng)是連續(xù)時(shí)響應(yīng)也是連續(xù)時(shí)間信號，則稱該系統(tǒng)是連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)。如果系統(tǒng)的輸入與輸出都是離散時(shí)間間系統(tǒng)。如果系統(tǒng)的輸入與輸出都是離散時(shí)間信號，則稱該系統(tǒng)是離散時(shí)間系統(tǒng)。信號，則稱該系統(tǒng)是離散時(shí)間系統(tǒng)。 長期以來，連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)在物理學(xué)、長期以來，連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)在物理學(xué)、近代電路理論、通信系統(tǒng)等方面有很深的淵源。近代電路理論、通信系統(tǒng)等方面有很深的淵源。 而離散時(shí)間信號與系統(tǒng)方法卻在數(shù)值分析、而離散時(shí)間信號與系統(tǒng)方法卻在數(shù)值分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)以及

29、與經(jīng)濟(jì)學(xué)、人口統(tǒng)計(jì)學(xué)有關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)以及與經(jīng)濟(jì)學(xué)、人口統(tǒng)計(jì)學(xué)有關(guān)的數(shù)據(jù)分析、時(shí)間序列分析中有很深的根基。分析、時(shí)間序列分析中有很深的根基。 隨著計(jì)算機(jī)、集成電路、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)、集成電路、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用時(shí)間樣本來表示和處理連續(xù)時(shí)間信號，顯示用時(shí)間樣本來表示和處理連續(xù)時(shí)間信號，顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn)，促使這兩大類信號與系統(tǒng)出越來越多的優(yōu)點(diǎn)，促使這兩大類信號與系統(tǒng)分析的理論與方法越來越緊密地交織在一起。分析的理論與方法越來越緊密地交織在一起。三三.信號與系統(tǒng)課程的任務(wù)與地位信號與系統(tǒng)課程的任務(wù)與地位 建立確知信號分析的理論與方法；建立確知信號分析的理論與方法； 建立建立LTI系統(tǒng)分析

30、的理論與方法；系統(tǒng)分析的理論與方法； 系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 本課程將本課程將并行地討論這兩大類信號與系統(tǒng)并行地討論這兩大類信號與系統(tǒng)的分析。的分析。信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)是電氣信息類各專業(yè)的是電氣信息類各專業(yè)的核心課程核心課程。四四. 信號與系統(tǒng)分析的主要應(yīng)用領(lǐng)域信號與系統(tǒng)分析的主要應(yīng)用領(lǐng)域 信號與系統(tǒng)分析的一個(gè)目的是研究系統(tǒng)對信號與系統(tǒng)分析的一個(gè)目的是研究系統(tǒng)對給定輸入信號所產(chǎn)生的輸出響應(yīng)。給定輸入信號所產(chǎn)生的輸出響應(yīng)。v 信號處理、圖象恢復(fù)與增強(qiáng)、噪聲抑制等；信號處理、圖象恢復(fù)與增強(qiáng)、噪聲抑制等；v通信、電路設(shè)計(jì)、生物工程、遠(yuǎn)程醫(yī)療等；通信、電路設(shè)計(jì)、生物工程、遠(yuǎn)程醫(yī)療等； 另一個(gè)目的是研究

31、為了使給定輸入信號經(jīng)另一個(gè)目的是研究為了使給定輸入信號經(jīng)過系統(tǒng)后，其輸出響應(yīng)符合人們的希望或要過系統(tǒng)后，其輸出響應(yīng)符合人們的希望或要求，系統(tǒng)應(yīng)該具有什么樣的特性，進(jìn)而設(shè)計(jì)求，系統(tǒng)應(yīng)該具有什么樣的特性，進(jìn)而設(shè)計(jì)出該系統(tǒng)。出該系統(tǒng)。噪聲干擾噪聲干擾圖象恢復(fù)圖象恢復(fù)v 工業(yè)控制、化工過程控制、資源遙感、地震工業(yè)控制、化工過程控制、資源遙感、地震預(yù)報(bào)、測控導(dǎo)航與制導(dǎo)、人工智能、高效農(nóng)業(yè)、預(yù)報(bào)、測控導(dǎo)航與制導(dǎo)、人工智能、高效農(nóng)業(yè)、交通監(jiān)控等；交通監(jiān)控等；v經(jīng)濟(jì)預(yù)測、財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)、股市分析等；經(jīng)濟(jì)預(yù)測、財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)、股市分析等；直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)學(xué)習(xí)信號與系統(tǒng)課程的目標(biāo)與方法學(xué)習(xí)信號與系統(tǒng)課程的

32、目標(biāo)與方法1.1.強(qiáng)烈建議擁有自己的計(jì)算機(jī)。強(qiáng)烈建議擁有自己的計(jì)算機(jī)。2.2.規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)目的（考研？工程？）。規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)目的（考研？工程？）。3.3.由填鴨式學(xué)習(xí)到自主學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。由填鴨式學(xué)習(xí)到自主學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。4.4.一定要會使用一定要會使用matlabmatlab。5.5.好老師，好老師，Google,Google, 自己是最好的老師。自己是最好的老師。6.6.這個(gè)世界上，喜歡和不喜歡某件事情都是有源頭這個(gè)世界上，喜歡和不喜歡某件事情都是有源頭的，萬事開頭難。的，萬事開頭難。數(shù)字信號處理數(shù)字信號處理96課程性質(zhì)課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課 關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)課程課程：信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng) D DSPSP原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理97數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成 數(shù)字信號處理就是用數(shù)值計(jì)算的方法對信號進(jìn)行變換和處理。不僅應(yīng)用于數(shù)字化信號的處理，而且也可應(yīng)用于模擬信號的處理。 模擬信號數(shù)字化處理系統(tǒng)框圖：前置預(yù)濾波器A/D變換器數(shù)字信號處理器D/A變換器平滑濾波器模擬模擬xa(t)PrFADCDSPDACPoF模擬模擬ya(t)9899數(shù)字信號處理的特點(diǎn)數(shù)字信號處理的特點(diǎn)與模擬系統(tǒng)（ASP）相比，數(shù)字系統(tǒng)具有：l精度高l可靠性高l靈活性大l易于大規(guī)模集成l時(shí)分復(fù)用l可獲得高性能指標(biāo)l數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理10