信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)

信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)熟悉典型信號(hào)的波形和頻譜特征，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)復(fù)雜周期信號(hào)的組成（觀察各成份的幅值、頻率、相位關(guān)系的概念。了解信號(hào)頻譜分析的基本方法及儀器設(shè)備。期信號(hào)的合成、分解原理，了解信號(hào)頻譜的含義。后信號(hào)頻譜的變化，加深對(duì)采樣定理的理解，掌握采樣頻率的確定方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)若干臺(tái)DRVI1打印機(jī)1三、實(shí)驗(yàn)原理典型信號(hào)及其頻譜分析的作用這些典型信號(hào)也可以作為實(shí)際工程信號(hào)分析時(shí)的參照資料。周期信號(hào)的頻譜分析形式：a X(t)0

costbsint)2 nn1

0 n 0(n=1，2，3··)其中： a20 T

T02T

X(t)dt0 222 T022n T T0

X(t)cosndt00 222 T022n T T

X(t)sinndt00 20 T0X(t)

a0

Cco

t)2 n 0 nn1其中： Cn

a2b2n ng arc(bn) n=1,2,3…gn an也就是說，若滿足狄里赫萊條件的周期信號(hào)，都可以分解成為一個(gè)平均值為a0，2 T0即所有頻率成分都是0 T0稱為n次諧波。

的整數(shù)倍，稱為0 T0

基頻，而把n次倍頻成分的幅值大小及初始相位，從而揭示了信號(hào)的頻率信息。非周期信號(hào)的頻譜分析非周期信號(hào)是在時(shí)間上不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，一般為時(shí)域有限信號(hào)，具有達(dá)式為：不同的是由于非周期信號(hào)的周期基它包含了從零到無窮大的所有頻率分量，各頻率分量的幅值為以頻譜不能再用幅值表示，而必須用幅值密度函數(shù)描述。

，這是無窮小量，所相關(guān)分析x，y之間的相關(guān)性的，即：ρxyx、y之間的關(guān)聯(lián)程度；σx、σyx、y的均方差，是隨機(jī)變量波動(dòng)量平方的數(shù)學(xué)期望。x,yx(t)y(t)τρxy(τ)，稱為相關(guān)系數(shù)，并有：x(t)是不含直流分量(信號(hào)均值為零)的能量信號(hào)。分母部分是一個(gè)常量，分子部分是時(shí)移τ關(guān)函數(shù)。因此相關(guān)函數(shù)定義為：或如果x(t)=y(t)，則稱 為自相關(guān)函數(shù)，即：若x(t)與y(t)為功率信號(hào)，則其相關(guān)函數(shù)為：相關(guān)函數(shù)描述了兩個(gè)信號(hào)或一個(gè)信號(hào)自身波形不同時(shí)刻的相關(guān)性（或相似程度息，特別是對(duì)于在噪聲背景下提取有用信息，更顯示了它的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。頻率混疊與采樣定理ω模擬信號(hào)經(jīng)過A/D頻譜產(chǎn)生了周期延拓，每隔一個(gè)采樣頻率，重復(fù)出現(xiàn)一次。ωsm頻混現(xiàn)象又稱為頻譜混疊效應(yīng)，它是由于采樣信號(hào)頻譜發(fā)生變化，而出現(xiàn)1x(t)其頻帶范圍為-ωm—+ωx(t)ms ω，并且：ω=2π／s s s Ts為時(shí)域采樣周期．當(dāng)采樣周期Ts＞2ω1中（b）Ts較大時(shí)，ω＜2ω，周期譜圖相互重疊，即譜圖之間1中s s 圖1采樣信號(hào)的頻混現(xiàn)象上述情況表明，如果ωs＞2ωm，就不發(fā)生頻混現(xiàn)象，因此對(duì)采樣脈沖序列的間隔Ts須加以限制，即采樣頻率ω（2π／Ts）或f(1／Ts)必須大于或等于信號(hào)s ss m s x(t)ωmω＞2ω，或f＞2fs m s 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)得各成分的頻率值、幅值以及彼此間的相位關(guān)系。意正弦信號(hào)的合成。用相關(guān)分析法測量信號(hào)中周期成分。的變化，確定信號(hào)的采樣頻率。2、操作步驟DRVIDRVI數(shù)據(jù)采集儀電源，然后DRVI快捷工具條上的聯(lián)機(jī)注冊(cè)"DRVIDRVI和快捷工具條中啟動(dòng)"DRVIWeb服務(wù)器"和Web服務(wù)器"85008600端口。DRVI聯(lián)機(jī)注冊(cè)圖標(biāo)，選擇其中的"DRVI局域網(wǎng)服務(wù)器檢測"IP地址（發(fā)送"按點(diǎn)擊附錄中"實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件"運(yùn)行。①典型信號(hào)頻譜分析DRVI按鈕，產(chǎn)生三角波、方波等典型信號(hào)，分析和觀察信號(hào)波形和幅值譜特性。②周期信號(hào)波形的合成和分解實(shí)驗(yàn)在波形合成與分解"6000，然后點(diǎn)擊產(chǎn)生信號(hào)1次諧波，并點(diǎn)擊波形合成按鈕將其疊加到波形輸出窗中。3002000，點(diǎn)擊產(chǎn)生信號(hào)"3波形合成1，3次諧波疊加后的波形。5001250，點(diǎn)擊產(chǎn)生信號(hào)"5波形合成按鈕將其疊加到1，3，5次諧波疊加后的波形。0，點(diǎn)擊產(chǎn)生信號(hào)"7波形合成按鈕將其疊加到1，3，5，7次諧波疊加后的波形，此時(shí)可以觀察到疊加后"900"66.7"、0"9次諧波，然后疊加，如此不斷持續(xù)進(jìn)行下去，直到形成一個(gè)真正的方波。7波形分解75波形分解53次諧波，然后點(diǎn)"波形分解3諧波減去，如此完成波形分解過程。方波。③典型信號(hào)相關(guān)分析DRVI"典型信號(hào)相關(guān)分析12的白噪聲正弦波方波"三角波等按鈕，分析和觀察不同波形信號(hào)進(jìn)行相關(guān)分析后的結(jié)果。④頻率混疊和采樣定理實(shí)驗(yàn)依次點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)中的“白噪聲”、“方波”、“三角波”等按鈕，產(chǎn)生白噪聲、方波、三角波等信號(hào)，然后選擇不同的采樣抽取率，分析和觀察信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜的變化。五、分析與討論怎樣才能得到一個(gè)精確的方波波形？/r