动态信号处理(一,二,三章)
04设备动态信号分析
04设备动态信号分析设备动态信号分析是指对设备在运行过程中产生的各种信号进行分析，以获取设备运行状态、性能参数以及故障特征等信息的过程。
通过对信号的分析，可以帮助工程师了解设备的运行情况，及时发现设备存在的问题，从而采取相应的措施，确保设备的正常运行和良好的性能。
设备动态信号分析通常包括对振动信号、声音信号、温度信号、压力信号等多种信号的分析。
在设备动态信号分析中，振动信号是其中最为重要的一种信号。
振动信号可以反映设备在运行过程中产生的振动情况，包括振幅、频率、相位等参数。
通过对振动信号的分析，可以诊断设备的故障类型、位置和严重程度，评估设备的健康状况，指导设备的维护和保养工作。
振动信号的分析方法包括时域分析、频域分析、时频分析等。
时域分析可以显示信号的波形和震动特征，频域分析可以显示信号的频谱分布，时频分析可以分析信号的时间变化和频率变化规律。
另外，声音信号也是设备动态信号分析中的一种重要信号。
声音信号可以反映设备在运行过程中产生的噪音情况，通过对声音信号的分析，可以评估设备的噪音水平，判断设备的运行状态，诊断设备的故障情况。
声音信号的分析方法包括频谱分析、时间频谱分析、声音图像分析等。
频谱分析可以显示声音信号的频谱特征，时间频谱分析可以显示声音信号的时间分布和频率分布，声音图像分析可以显示声音信号的空间分布和频率特征。
在设备动态信号分析中，温度信号和压力信号也是重要的信号类型。
温度信号可以反映设备在运行过程中的温度情况，通过对温度信号的分析，可以评估设备的热平衡状态，指导设备的温度控制和冷却工作。
压力信号可以反映设备在运行过程中的压力情况，通过对压力信号的分析，可以评估设备的液体和气体流动状态，指导设备的压力调节和安全控制。
总之，设备动态信号分析是一种重要的分析方法，可以帮助工程师了解设备的运行状态，及时发现设备存在的问题，预防设备的故障发生，确保设备的正常运行和良好的性能。
未来，随着科学技术的发展和应用需求的增加，设备动态信号分析将得到更广泛的应用和发展，为设备运行和维护提供更有效的技术支持。
信号处理与测试技术习题及答案
第一章习题：一、填空题1、电量分为和，如电流、电压、电场强度和电功率属于；而描述电路和波形的参数，如电阻、电容、电感、频率、相位则属于。
2、传感器输出的经过加工处理后，才能进—步输送到记录装置和分析仪器中。
3、现代科学认为，、、是物质世界的三大支柱。
4、与三大支柱相对应，现代科技形成了三大基本技术，即、、。
5、传感技术是人的的扩展和延伸；通信技术是人的的扩展和延伸；计算机技术是人的的延伸。
6、、、技术构成了信息技术的核心。
二、简答题1、举例说明信号测试系统的组成结构和系统框图。
2、举例说明传感技术与信息技术的关系。
3、分析计算机技术的发展对传感测控技术发展的作用。
4、分析说明信号检测与信号处理的相互关系。
三、参考答案（－）填空题1、电能量、电参量、电能量、电参量2、电信号、信号调理电路3、物质、能量、信息4、新材料技术、新能源技术和信息技术5、感官（视觉、触觉）功能、信息传输系统(神经系统)、信息处理器官(大脑)功能6、传感、通信和计算机第二章习题：一、填空题1、确定性信号可分为和两类。
2、信号的有效值又称为，它反映信号的。
3、概率密度函数是在域，相关函数是在域，功率谱密度是在域上描述随机信号。
4、周期信号在时域上可用、和参数来描述。
5、自相关函数和互相关函数图形的主要区别是。
6、因为正弦信号的自相关函数是同频率的，因此在随机噪声中含有时，则其自相关函数中也必然含有，这是利用自相关函数检测随机噪声中含有的根据。
7、周期信号的频谱具有以下三个特点：_________、________、_________。
8、描述周期信号的数学工具是__________；描述非周期信号的数学工具是________。
9、同频的正弦信号和余弦信号,其相互相关函数是的。
10、信号经典分析方法是和。
11、均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望，反映了信号变化的，均方值反映信号的。
12、奇函数的傅立叶级数是，偶函数的傅立叶级数是。
信号分析与处理第1章
隔取值，用 n 表示离散取值的时间
自变量。 n 叫序号，只取整数。
•值域不 连续
1.1.3 信号的分类 3、周期信号与非周期信号
（根据信号在某一区间内是否重复出现来分类）
周期信号： 按照一定的时间间隔 T 周而复始且无始无终
的信号。
如 ：
非周期信号：信号在时间上不具有周而复始的特性，或者 说信号的周期趋于无穷大。
2 动态系统的线性判断 •例4 判断下列系统是否为线性系统。
•（1）
•（2）
•解（1）
•显然，
•不满足可分解性，故为非线性系统
•（2） • 由于
满足可分解性
•
•不满足零状态线性 • 故为非线性系统
•1.2.3 系统的性质 二、线性系统与非线性系统
• 3 线性系统另外三个重要特性：
•x(t
•y(t
)
•1.1.1 典型信号举例
• 例3： 每个钢琴键弹奏的音对应一个基波频率和许多谐波频 率。下图是钢琴CEG位置和对应的和弦信号的频谱。该频谱中 有三个尖峰，信号中每个音对应一个，中音C的尖峰位于262赫 兹，右边的E和G对应的尖峰位于较高频率处，分别为330赫兹和 392赫兹。这种情况下，用信号频域的频谱比用信号时域的波形 更能直观、清晰的体现信号的信息。
• （1）物理系统：如通信系统、雷达系统等。 • （2）因为系统是完成某种运算（操作）的，因而还可以 把软件编程也看成一种系统的实现方法(数学信号处理系统）。
• （3）系统的输入信号，称激励
，称响应
。
，系统的输出信号
•1.2.2 系统的概念 （4）连续时间系统:系统的输入和输出都是连续时间信号，且其 内部也没转换为离散时间信号。其时域数学模型是微分方程。举例 ：RLC电路 （5）离散时间系统：系统的输入和输出都是离散时间信号。其 时域数学模型是差分方程。举例：如数字计算机。 （6）混合系统：离散时间系统经常与连续时间系统组和使用
数据库作业第二章第三章
第二章一、思考题1.什么是PSW，它有何作用？psw:操作系统将程序运行时的一组动态信息会聚在一起，称为程序的状态字作用：实现程序状态的保护和恢复3.为什么要把机器指令分成特权指令和非特权指令？应用程序在执行有关资源管理的机制指令时易于导致系统混乱，造成系统或用户信息被破坏，因此在多道程序设计环境中，从资源管理和控制程序执行的角度出发，必须把指令系统中的指令分成这两类。
4.试分别从中断事件的性质、来源和实现角度对其进行分类从中断事件的性质和激活的手段来说，可以分成两类：（1）强迫性中断事件强迫性中断事件不是正在运行的程序所期待的，而是由于某种事故或外部请求信息所引起的，分为：机器故障中断事件。
程序性中断事件。
外部中断事件。
输入输出中断事件。
（2）自愿性中断事件自愿性中断事件是正在运行的程序所期待的事件。
按事件来源和实现手段分类：（1）硬中断；硬中断分为外中断（中断、异步中断）和内中断（异常、同步中断）；（2）软中断；软中断分为信号和软件中断。
9.什么是系统调用？试述API、库函数及系统调用间的关系。
叙述系统调用执行流程。
由操作系统实现的所有系统调用所构成的集合即程序接口或应用编程接口(Application Programming Interface，API)。
系统调用是一种API，是应用程序同系统之间的接口。
库函数是语言本身的一部分，可以调用多个系统调用；系统调用（函数）是内核提供给应用程序的接口，属于系统的一部分，可以认为是某种内核的库函数；操作系统API是有系统调用（函数）的集合（也就是将许多的系统调用封装在了一起）。
一是编写系统调用服务例程；二是设计系统调用入口地址表，每个入口地址都指向一个系统调用的服务例程，有的还包括系统调用自带的参数个数；三是陷阱处理机制，需要开辟现场保护区，以保存发生系统调用时应用程序的处理器现场。
应用程序执行系统调用，产生中断指向内核态，进入陷阱处理程序，它将按功能查询入口地址表，并转至对应服务例程执行，完成后退出中断，返回应用程序断点继续运行。
(完整word版)数字信号处理第二章习题解答
数字信号处理第2章习题解答2.1 今对三个正弦信号1()cos(2)a x t t π=，2()cos(6)a x t t π=-，3()cos(10)a x t t π=进行理想采样，采样频率为8s πΩ=，求这三个序列输出序列，比较其结果。
画出1()a x t 、2()a x t 、3()a x t 的波形及采样点位置并解释频谱混淆现象。
解：采样周期为2184T ππ== 三个正弦信号采样得到的离散信号分别表示如下：1()cos(2)cos()42a n x n n ππ=⋅=2()cos(6)cos()42a n x n n ππ=-⋅=-3()cos(10)cos()42a n x n n ππ=⋅=输出序列只有一个角频率2π，其中1()a x n 和3()a x n 采样序列完全相同，2()a x n 和1()a x n 、3()a x n 采样序列正好反相。
三个正弦信号波形及采样点位置图示如下：tx a 1(t )tx a 2(t )tx a 3(t )三个正弦信号的频率分别为1Hz 、3Hz 和5Hz ，而采样频率为4Hz ，采样频率大于第一个正弦信号频率的两倍，但是小于后两个正弦信号频率的两倍，因而由第一个信号的采样能够正确恢复模拟信号，而后两个信号的采样不能准确原始的模拟信号，产生频谱混叠现象。
2.3 给定一连续带限信号()a x t 其频谱当f B >时，()a X f 。
求以下信号的最低采样频率。
（1）2()a x t （2）(2)a x t （3）()cos(7)a x t Bt π解：设()a x t 的傅里叶变换为()a X j Ω（1）2()a x t 的傅里叶变换为22()[()]Ba a BX j X j d ππωωω-⋅Ω-⎰因为22,22B B B B πωππωπ-≤≤-≤Ω-≤ 所以44B B ππ-≤Ω≤即2()a x t 带限于2B ，最低采样频率为4B 。
数字信号处理课后习题答案(全)1-7章
x(n)=－δ(n+2)+δ(n－1)+2δ(n－3)
h(n)=2δ(n)+δ(n－1)+ δ(n－2)
由于
x(n)*δ(n)=x(n)
1
x(n)*Aδ(n－k)=Ax(n－k)
2
故
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
y(n)=x(n)*h(n)
=x(n)*［2δ(n)+δ(n－1)+ δ(n－2) 1 2
（5） 系统是因果系统， 因为系统的输出不取决于x(n)的未来值。 如果
|x(n)|≤M, 则|y(n)|=|ex(n)|≤e|x(n)|≤eM，
7． 设线性时不变系统的单位脉冲响应h(n)和输入序列x(n)如题7图所示，
要求画出y(n)输出的波形。
解： 解法（一）采用列表法。
y(n)=x(n)*h(n)=
0≤m≤3
－4≤m≤n
非零区间如下:
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
根据非零区间， 将n分成四种情况求解： ① n<0时， y(n)=0
② 0≤n≤3时， y(n)= ③ 4≤n≤7时， y(n)= ④ n>7时， y(n)=0
1=n+1
n
1=8－m n0
3
mn4
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
第 1 章 时域离散信号和时域离散系统
(3) 这是一个延时器， 延时器是线性非时变系统， 下面证明。 令输入为
输出为
x(n－n1)
y′(n)=x(n－n1－n0) y(n－n1)=x(n－n1－n0)=y′(n) 故延时器是非时变系统。 由于
T［ax1(n)+bx2(n)］=ax1(n－n0)+bx2(n－n0) =aT［x1(n)］+bT［x2(n)］
动态信号分析
动态信号分析引言动态信号分析是指对一系列随时间变化的信号进行分析和解释的过程。
这些信号可以是任何随时间变化的数据，如声音、振动、电信号等。
动态信号分析可以帮助我们了解信号的周期性、频谱特征、幅度变化等信息，对于理解信号的特性和进行相关应用具有重要意义。
常见的动态信号分析方法1. 傅里叶变换傅里叶变换是一种将信号从时域转换为频域的数学方法。
通过傅里叶变换，可以将信号分解为一系列不同频率的正弦波的叠加。
傅里叶变换可以帮助我们了解信号的频谱分布，找出信号中的主要频率成分，并进一步分析信号的周期性和频谱特征。
2. 小波变换小波变换是一种将信号从时域转换为时频域的数学方法。
与傅里叶变换不同，小波变换可以提供信号在时间和频率上的更为精细的分析。
通过小波变换，可以得到信号在不同时间段和频率段上的能量分布，帮助我们了解信号的局部特征和瞬态特性。
3. 自相关分析自相关分析是一种研究信号相关性的方法。
它通过计算信号与其在不同时间延迟下的自身的相关性，来分析信号的周期性和重复性。
自相关分析可以用来判断信号中的周期性成分，并估计信号的主要周期。
4. 谱分析谱分析是一种将信号在频域上进行分析的方法。
它通过计算信号在不同频率段上的能量分布，来了解信号的频谱特性。
谱分析可以帮助我们找到信号中的主要频率成分，并估计信号的频率范围和带宽。
动态信号分析的应用领域动态信号分析在许多领域都具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 声音分析动态信号分析可以用来分析声音信号的频率特征、音调、语速等信息，对语音识别、音频处理和声音品质评估具有重要意义。
2. 振动分析动态信号分析可以帮助我们分析机械振动信号的频谱成分、振动模态、共振频率等信息，对机械故障诊断、结构健康监测等具有重要应用。
3. 电信号分析动态信号分析可以用来分析电信号的频谱特征、噪声成分、幅度调制等信息，对于电力系统分析、通信系统优化等具有重要意义。
4. 生物信号分析动态信号分析可以帮助我们研究生物信号的周期特征、频率变化、相位调制等信息，对心电图分析、脑电图分析和生物信号处理等具有重要应用价值。
2--故障诊断的信号处理方法
自相关：
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020/4/7
相关函数有如下性质： 1) 自相关函数是 的偶函数，满足下式：
互相关函数不是 的偶函数，也不是奇函数，而是满足下式：
2） 时，自相关函数具有最大值，此时，能量信号为：
显然，在
点，功率信号的平均功率就等于自相关函数。如果均值
，则此
时信号的平均功率、自相关函数、方差都相等，即
Re
三、实部分量和虚部分量
+q +q
旋转矢量的实部就是信 号在时刻t 的值，而其
Im 虚部除了可以用来表示
信号的相位外，没有其
它意义。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020/4/7
四、正交函数分量
信号可以用正交函数集来表示，即：
各分量的正交条件为：
如果取三角函数集为正交函数集，那么正 交分解就是傅里叶级数展开。图中曲线就 可以用下列函数表示：
通过各种分析手段，可以对获取的信号进行处理、分析、比较、判断，从而为 机器故障诊断提供强有力的手段。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020/4/7
2.1 信号处理基础知识 2.1.1 信号的定义和分类
定义：信号是表征客观事物状态或行为的信息的载体。 信号具有能量，它描述了物理量的变化过程，在数学上可以表示为一个或几个独 立变量的函数，可以取为随时间或空间变化之图形。 例如： 噪声信号可以表示为声压随时间变化的函数； 一张黑白照片可以用亮度随二元空间变量变化的函数来表示； 机械零件的表面粗糙度，可以表示成一个二元空间变量的高度函数。 活动的黑白电视图像，像点的亮度除了随平面位置变化之外，还随时间变化 ，因而是二元空间及时间三个独立变量的函数。
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瞬态信号
瞬态信号：对于爆炸、弹击、地震等 出现的能量急速释放；电视、雷达、 通讯中的突发脉冲信号；机械振动中 的冲击引起的自由衰减信号都是瞬态 信号。旋转机械升降速过程，机床喘 振等信号也是瞬态信号。
随机信号
随机信号：不能用精确的数学表达关系 式描述的信号，任何时间t的幅值、 频率 和相位是不可事先预知。随机信号包含 有平稳随机信号和非平稳随机信号。
信号的基本概念
工程信号处理系统的基本组成和功能 系统和系统分析方法 作业
信号
一、测试、信息、信号
测试：具有试验性质的测量
试验：对未知事物的探索认识过程
测量：确定被测对象的量值进行的实验过程
信息：消息、情报或知识，事物运动状态或方式
物质固有、客观存在或运动状态的特征
信号：传输信息的载体
动态信号和静态信号
• 动态信号：幅值随时间变化的信号，动态信 号一般涉及到频率、幅值和相位等因素，可分 为确定性信号和随机信号。
• 静态信号：幅值不随时间变化的信号，静态 信号一般是恒值。 • 有时我们把幅值随时间变化非常缓慢的信号 (例如温度、压力等)称为准稳态信号，准稳态 信号变化的频率非常低。
能代表整个随机过程的统计特征， 这种信号是非各态历经信号。
能量信号和功率信号
能量信号：在分析区间(-∞，∞)，能量为有限 的信号称为能量信号。 满足条件：
x t dt
2
矩形脉冲在区间(t1，t2)内，减幅正弦波 在区间(0，∞)内，衰减指数在区间(0 ，∞)内 都是能量信号
能量信号和功率信号
信号分析与处理的三个阶段
时域分析 频域分析 时频分析
单频率谐波信号分析
自由衰减振动信号分析
两谐波信号叠加的情况分析
多自由度衰减振动信号分析
幅值、频率调 制同时存在的 STFT
幅值调制信号 Wigner-Ville 分布
信号的分类
动态信号和静态信号
确定性信号和随机信号 能量信号和功率信号 模拟信号和数字信号
周期信号
单频率周期信号曲线 多频率周期信号曲线
非周期信号
非周期信号在时间上不具有周 而复始的特性。当 T 趋于无穷大时， 周期信号变成非周期信号。非周期 信号又分为准周期信号和瞬变非周 期信号。
准周期信号
准周期信号：周期与非周期的边缘情况， 是由有限个周期而又不成公倍数的信号混 合产生的信号。有时人们把存在有规律的 冲击衰减信号，但不存在严格的等式关系 的信号也称为准周期信号，例如，机械系 统中齿轮断齿、滚动轴承疲劳剥落产生的 振动信号、浇灌大型桥梁钢筋混凝土结构 时用以增加密实性的多台激振器不同步引 起的振动信号都是这类信号。
目录和参考书
参考课本: 动态信号分析与处理(电子版讲义) 参考书: 快速傅立叶变换 工程测试与信息处理 丁 康 E.O.布赖姆著 卢文祥 杜润生
机械工程测试、信息、信号分析
数字信号处理 信号与系统(先学) 数字信号处理 工程信号处理技术
卢文祥 杜润生
全子一 郑君里 宗孔德等 雷继尧等
第一章
信号 信号的分类 信号的获取 信号的描述
平稳随机信号
平稳随机信号：任意时间 t的幅值、
频率和相位虽然事先不可预知， 但具有统计规律，可以用统计规 律进行分析。
非平稳随机信号
非平稳随机信号没有统计特征。
各态历经随机信号
如果任何一个时间样本的统计特
征都能代表整个时间历程，这种 信号是各态历经随机信号。
非各态历经随机信号
任何一个时间样本的统计特征都不
周期信号
周期信号：经过一定时间可以重复出现的信 号，周期信号包含有单频率简谐信号和复杂 周期信号。满足条件：
x(t ) x(t nT )
n 0,1,2,
T─周期，T 2 / 0 0 ─基频
机械系统中，回转体不平衡、不对中等 引起的振动，齿轮的啮合引起的振动，往往 是一种周期振动。
是物理性的、是物质、具有能量
获取知识，需要借助信号的传播
信号
信号：传递物理系统状态或信息的函数
随时间、空间变化 一维、二维、多维 单值、多值 电信号：一般指随时间而变化的电压或电流，也可 以是电容的电荷，线圈的磁通以及空间的电磁波等 等。 对于原始信号是非电量的物理量，如声波、机 械振动的位移、速度和加速度、应力、力矩等，也 往往把其转换为电信号以便传输和处理。
功率信号：在分析区间 (-∞，∞)能量不是有限值 ，信号具有无限大能量， 在这种情况下，研究 信号的平均功率更有意义。功率信号满足条件 ： 1 T
0 lim
T
2T
TБайду номын сангаас
x t dt
2
在区间(t1,t2)内，信号的平均功率为：
t2 1 2 p x t dt t2 t1 t1
xt A cos2f 0 t
特点：单值，一维，时间的函数，动态（与频率有关，
非恒值）
信号
二、信号测试和处理系统的一般构成
传感器、信号调理、记录存储、信号处理、显示打印输出
三、动态信号分析的发展
动态信号分析发展的三个阶段
时域分析-----频域分析------时频分析 信号处理方法的改进与新信号处理方法 频谱校正理论的发展 时频分析的各种分析方法 多参量测量系统的开发 计算机辅助测试分析系统的广泛开发和应用
确定性信号和随机信号
动态信号分类
确定性信号 随机信号
周期信号
非周期信号
非平稳随机信号 平稳随机信号
准周期信号 瞬态信号
各态历经信号 非各态历经信号
确定性信号
若信号被表示为一确定的时间函数 x(t)=f(t)，对于指定的某一时刻 t，可 确定一相应的函数值 x(t)，这种信号 称为确定性信号或规则信号。其实质是 可以用确定的数学关系来描述，例如， 我们熟知的正弦、方波和三角波等信号。 确定性信号可分为周期信号和非周期信 号。
动 态 信 号 处 理
华南理工大学汽车工程学院 丁康 2005 年 2 月
目录和参考书
•第一章
•第二章 •第三章
信号的基本概念
信号检测和传感器技术 连续信号的离散化和采样定理
•第四章
•第五章 •第六章 •第七章 •第八章 •第九章
频谱分析
数字滤波 细化选带频谱分析 其它常用的动态信号处理方法及其应用 发动机扭转振动的信号处理方法及其应用 汽车平顺性测试分析