测量信号处理讲解
测绘技术中的相位测量与干涉信号处理方法详解
测绘技术中的相位测量与干涉信号处理方法详解近年来，测绘技术在各个领域得到广泛应用，推动了地理信息系统、无人驾驶、虚拟现实等领域的发展。
其中，相位测量和干涉信号处理是测绘技术中至关重要的环节。
本文将详细介绍相位测量和干涉信号处理的原理及方法，以期为相关领域的从业人员提供一些启发和参考。
一、相位测量的原理和方法相位测量是利用测量波的相位差来确定距离或形状的一种方法。
在测绘技术中，相位测量被广泛应用于激光测距、雷达测距以及光学成像等领域。
1. 光学相位测量光学相位测量是一种基于光学原理的测量方法，在该方法中，光波的相位信息用来确定被测物体的形状或位置。
光学相位测量方法主要包括两个步骤：相位计算和相位解调。
相位计算是将光波的相位信息转化为有用的测量结果的过程。
其中，常用的相位计算方法有波前重建法、多频频率扫描法和余弦定理法等。
这些方法能够通过测量不同位置或时间点的相位差来获得被测物体的形状或位置信息。
相位解调是将原始的干涉信号进行处理，提取出有用的相位信息的过程。
常见的相位解调方法有Fourier变换法、Hilbert变换法和小波变换法等。
这些方法能够将干涉信号从时域转化到频域，从而提取出相位信息。
2. 激光干涉法激光干涉法是一种基于激光干涉原理的相位测量方法，该方法通过分析激光干涉图案得到被测物体的形状或位置信息。
激光干涉法的原理是将激光束分为两束，分别照射到被测物体上并经过反射或透射后再次叠加，形成干涉图案。
通过对干涉图案的分析，可以获取被测物体的相位差，从而得到形状或位置信息。
激光干涉法中常用的相位解调方法有像素平均法、调制解调法和时间平均法等。
这些方法能够通过对干涉图案的分析，提取出相位信息，进而获得被测物体的形状或位置。
二、干涉信号处理的原理和方法干涉信号处理是在干涉仪中对接收到的干涉信号进行处理，以提取出所需的信息的过程。
在测绘技术中，干涉信号处理被广泛应用于雷达、光学成像和声波测量等领域。
电视信号传输和处理延时的测量方法
电视信号传输和处理延时的测量方法一、引言电视信号传输和处理延时是电视技术中的一个重要问题。
在电视直播、电视剧制作、电影制作等领域中，延时问题会直接影响到观众的观感和体验。
因此，如何准确地测量电视信号传输和处理延时，成为了电视技术研究的一个重要方向。
二、传输延时的测量方法1. 时域法时域法是一种常用的传输延时测量方法。
该方法通过测量信号在传输过程中的时间差，来计算传输延时。
具体操作步骤如下：（1）在信号源端和接收端分别设置一个时钟，用于记录信号的发送和接收时间。
（2）在信号源端发送一个特定的信号，如一个脉冲信号。
（3）在接收端接收到信号后，记录下接收时间。
（4）计算信号的传输延时，即接收时间减去发送时间。
2. 频域法频域法是另一种常用的传输延时测量方法。
该方法通过测量信号在传输过程中的相位差，来计算传输延时。
具体操作步骤如下：（1）在信号源端和接收端分别设置一个正弦波发生器。
（2）在信号源端发送一个正弦波信号。
（3）在接收端接收到信号后，记录下信号的相位差。
（4）计算信号的传输延时，即相位差除以正弦波频率。
三、处理延时的测量方法1. 时域法时域法是一种常用的处理延时测量方法。
该方法通过测量信号在处理过程中的时间差，来计算处理延时。
具体操作步骤如下：（1）在信号源端和处理器端分别设置一个时钟，用于记录信号的发送和接收时间。
（2）在信号源端发送一个特定的信号，如一个脉冲信号。
（3）在处理器端接收到信号后，记录下接收时间。
（4）计算信号的处理延时，即接收时间减去发送时间。
2. 频域法频域法是另一种常用的处理延时测量方法。
该方法通过测量信号在处理过程中的相位差，来计算处理延时。
具体操作步骤如下：（1）在信号源端和处理器端分别设置一个正弦波发生器。
（2）在信号源端发送一个正弦波信号。
（3）在处理器端接收到信号后，记录下信号的相位差。
（4）计算信号的处理延时，即相位差除以正弦波频率。
四、总结电视信号传输和处理延时的测量方法有时域法和频域法两种。
浅谈暂态信号测量与处理
本文 以泰 克 （ ｋ Ｔｅ ）公 司 的 数 字 实 时 示 波 器 Ｔ ￣ ８ Ｂ为倒 介 绍 了一 种 暂 态信 号 测 量 分 析 系 统 ， Ｄ ６４ 数 字实 时示 渡 器 采 用 数 字 实 时 （ Ｔ） 术 ， 时 采 样 率 ＤＲ 技 实
大器 的带 宽 在 １ ０ Ｉ 上 。 ０．－ Ｍ ｋ
现 为连 续 频谱 ， 以 对 信 号 测 量 系 统 提 出 了 更 高 的 要 所 求 ， 仅要 求灵 敏 度 和分 辨率 高 、 减 小 、 应 时 同短 、 不 衰 响
匹 配性 好 ， 且 还 要 具 有 很 强 的抗 电 磁 干 扰 的 能 力 ＝ 而
及 丰 富 的测 量 和 波 形处 理 功能 ＝ ＴＤＳ ４ Ｂ最 大输 入 电压 为 ±２ Ｖ（ 流 ＋交 流 峰 ６８ ０ 直
值 ）一 般 探头 衰 减 １ ， ０倍 ， 此 为 完成 高 电压 的 测 量需 因 加 人 衰减 器 。 衰减 器耍 有 较 高 的 输 人 电压 范 围 和 通频 带、 方渡 响应 好 、 衰减 率 连续 可 调 ： 加 人放 大 器是 为 了 更 好 地 测 量 微 弱 信 号 ， 求 放 要
的 Ｉ Ｔ示 渡 器 必 须有 两个 单 独 的 １ ／ ３ Ｒ ＧＳ Ｓ的采 样器 ， 这
一
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囤 ２ 简 化 剁 量 系 统 框 萄
度， 波形 完 全实 现 了实 时发 生 ． 实时 采 样 ：
二 、 量 系 统 测
暂 态 信号 的测 量如 图 １所示 ：
【 键词 】 暂 态 信 号 美
一
信 号处 理
数 字实 时 技 术
测绘技术中常见的GPS测量误差及其处理方法
测绘技术中常见的GPS测量误差及其处理方法GPS测量误差是测绘技术中常见的一个问题，它会对测量结果的准确性和可靠性产生一定的影响。
本文将从几个方面讨论GPS测量误差及其处理方法，以帮助读者更好地理解和运用GPS测量技术。
一、GPS测量误差的来源GPS测量误差主要来自以下几个方面：1. 星历误差：GPS卫星的轨道预报存在一定的误差，这会导致卫星位置的偏差。
从而引起接收器测量结果的不准确。
2. 电离层延迟：GPS信号在通过电离层时会发生传播速度变化，从而产生延迟。
这种延迟会导致测量结果的偏移。
3. 对流层延迟：GPS信号在通过对流层时也会发生传播速度变化，引起延迟。
这个延迟主要受天气条件的影响，如温度、湿度等，会导致测量误差的增大。
4. 多径效应：GPS信号在传输过程中可能会被建筑物、树林等障碍物反射，形成多个信号路径。
这些反射信号会与直达信号叠加，导致测量结果的偏差。
二、GPS测量误差的处理方法针对GPS测量误差，我们可以采取以下几种方法进行处理：1. 差分GPS测量：差分GPS测量是一种通过同时测量参考站和待测站的方式，消除大部分GPS测量误差的方法。
通过获取参考站与待测站之间的差异，可以得到相对准确的测量结果。
2. 排除异常值：在大量的GPS测量数据中，可能存在一些异常值，这些异常值可能是由于设备故障或环境因素引起的。
通过统计学方法，可以识别和排除这些异常值，提高测量数据的可靠性。
3. 数据平滑处理：由于GPS测量误差的存在，测量数据可能存在一定的波动和不稳定性。
通过对数据进行平滑处理，可以减小误差对结果的影响，得到更加平稳的测量结果。
4. 多基线处理：对于需要测量较大区域的工程，使用多个基准站进行GPS测量可以提高精度和可靠性。
通过基线向量之间的相互比较和校验，可以减小误差的累积效应。
5. 校正模型：根据GPS测量误差的特点，可以建立相应的校正模型。
通过对误差进行建模和拟合，可以对测量结果进行修正，提高准确性。
模态分析与综合技术第8章 测量信号后处理
第8章 信号处理
8.5 小波变换
1 小波
Haar小波是一种构造形式极为简单的小波， 是Haar于1910年提出来的。
Haar小波函数定义为：
1
1 0 t 1/ 2
(t) 1 1/ 2 t 1
0 其它
0 1/2 1
-1
第8章 信号处理
8.5 小波变换
1 小波 这里给出另一个著名的小波──墨西哥帽状 小波(Mexican Hat Wavelet)，其时域表达式为：
由于矩形窗的作用，使截断后信号的频谱出 现所谓的“皱波现象”。
第8章 信号处理
8.3 泄露和窗函数
由上述分析可知，泄漏是由于对无限长信 号的突然截断造成的。因此，自然想到，如果 能改变这种突然截断方式，泄漏会得到改善。 改善方案：
对于周期信号采用整周期采样（矩形 窗）；
选择异于矩形窗的适当窗函数，对所取 样本函数进行不等权处理，便是一种有效的措 施。
8.4 小波变换概述
小波分析在理论与应用上得到不断补充 与拓展，现在已经和正在被广泛应用于众多 的科学技术领域：
信号分析与处理方面的信号的分解与重 构、去噪、滤波等；*****
图像分析与处理方面的图像压缩、去污 染、CT成像、彩色复印等；****
机械状态监测与故障诊断;音乐、语音识 别与合成；雷达、电子对抗；量子场论与量 子力学；地震勘探数据处理；边缘检测；机 器视觉、纹理识别；数字电ห้องสมุดไป่ตู้；流体湍流； 天体识别。
第8章 信号处理
8.2 信号离散化
fs
1 t
称为采样频率或采样速率。
s
2fs
2
t
称为采样圆频率。
离散后的数字信号如图所示：
光栅尺差分信号处理
光栅尺差分信号处理
光栅尺差分信号处理是一种常见的信号处理技术，它主要用于测量物
体的位移、速度和加速度等参数。
光栅尺是一种高精度的测量设备，
它可以将物体的位移转化为光学信号，然后通过差分信号处理技术进
行信号处理，最终得到精确的测量结果。
光栅尺差分信号处理的原理是将两个光栅尺的信号进行差分处理，从
而消除光栅尺本身的误差，提高测量精度。
差分信号处理技术可以消
除信号中的共模噪声，提高信号的信噪比，从而得到更加准确的测量
结果。
在光栅尺差分信号处理中，需要使用一些专门的信号处理器件，如差
分放大器、滤波器、放大器等。
这些器件可以对信号进行放大、滤波、放大等处理，从而得到更加准确的测量结果。
光栅尺差分信号处理技术具有高精度、高稳定性、高可靠性等优点，
因此在工业自动化、机械加工、航空航天等领域得到了广泛的应用。
光栅尺差分信号处理技术可以实现对物体的微小位移进行测量，从而
提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量。
总之，光栅尺差分信号处理技术是一种高精度、高稳定性、高可靠性
的信号处理技术，它可以实现对物体的微小位移进行测量，从而提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量。
在未来的发展中，光栅尺差分信号处理技术将会得到更加广泛的应用和发展。
《测试技术与信号处理》课程教学大纲
《测试技术与信号处理》课程教学大纲课程代码：0806315008课程名称：测试技术与信号处理英文名称：Testing Technology and Signal Processing总学时：48 讲课学时：40 实验学时：8学分：3适用专业：机械设计制造及其自动化专业（汽车、城轨）先修课程：高等数学、工程数学、工程力学、机械设计基础、电工电子技术一、课程性质、目的和任务《测试技术与信号处理》是机械类专业的专业基础课和必修课程，也是机械大类专业的平台课程。
通过本课程的学习，要求学生初步掌握动态测试与信号处理的基本知识与技能，培养正确选用和分析测试装置及系统的能力，并掌握力、压力、噪声、振动等常见物理量的测量和应用方法，为进一步学习、研究和处理车辆工程技术中的测试问题打下基础。
二、教学基本要求本课程分为概论、信号描述、测试系统特性、常见传感器、信号的调理处理和记录、信号分析基础、常见物理量测量和计算机辅助测试几部分。
学完本课程应具有下列几方面的知识：(1) 掌握测量信号分析的主要方法，明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。
(2) 掌握测试系统的静态特性、动态特性，不失真测量的条件，测试系统特性的评定方法，减小负载效应的措施。
(3) 掌握传感器的种类和工作原理，能针对工程问题选用合适的传感器。
(4) 掌握信号的调理、处理和记录的方法和原理。
(5) 掌握信号的相关分析、频谱分析原理与应用。
(6) 掌握温度、压力、位移等常见物理量的测量方法，了解其在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用。
(7) 了解计算机测试系统的构成，用计算机测试系统进行测量的方法、步骤和应该注意的问题。
三、教学内容及要求1. 绪论介绍测试系统的基本概念，测试系统的组成。
及测试技术的工程意义：在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用情况和测试技术的发展趋势。
激光测量技术及信号处理方法
激光测量技术及信号处理方法激光测量技术是一种高精度测量和距离测量的方法，被广泛应用于各个领域。
本文将从原理、应用和信号处理方法等方面进行论述。
一、激光测量技术的原理激光测量技术是利用激光束特性进行距离测量的方法。
激光光束具有高方向性、高单色性和高亮度的特点，可以在较远距离上准确测量目标物体的距离。
通常，激光测量技术主要基于两种原理：时间测量原理和相位测量原理。
时间测量原理是利用光子在介质中传播的速度恒定不变，通过测量光线往返的时间来计算物体的距离。
这种方法常用于测量较远距离的目标物体，例如卫星测距和天文测量。
相位测量原理基于激光的相干性，通过测量光波在一段时间内的相位变化来计算物体的距离。
相位测量方法具有更高的精度和分辨率，广泛应用于精密测量领域，如工业制造、建筑测量和测绘等。
二、激光测量技术的应用激光测量技术在工程领域有着广泛的应用，涉及到距离测量、形状测量、位移测量等多个方面。
在距离测量方面，激光技术可以精准测量物体与仪器之间的距离，用于建筑测量、地质测量、航天测距等领域。
例如，高度测量中常用的全站仪和激光测距仪，就是基于激光测量原理设计的。
在形状测量方面，激光扫描仪是常见的设备之一。
通过扫描物体表面，激光扫描仪可以快速获取物体的三维形状信息，应用于工业设计、文物保护和医学影像等领域。
在位移测量方面，激光干涉仪是一种常用的设备。
通过在物体表面引入激光光束，利用光的干涉原理测量物体的微小位移，可应用于精密加工和机械工程等领域。
三、激光测量信号的处理方法对于激光测量所得到的信号，为了提取有效的信息，需要进行一系列的信号处理。
首先，信号预处理是非常重要的一步。
由于测量环境的噪声和干扰，测量信号可能含有许多干扰成分。
通过滤波、降噪等处理手段，可以提高信号的质量和可靠性。
其次，信号提取是测量结果的关键步骤。
距离测量基于光的传播时间或相位变化，需要对信号进行有效提取。
通过采用特定的算法，如峰值识别、功率谱分析等方法，可以提取出所需的测量信息。
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–(a)表示将激励函数分解为若干个脉冲函数，第k个脉 冲函数值为s(kΔt)
–(b)表示系统对第k个脉冲的冲激响应，该响应的数值
是 r kt skt t ht kt
–(c) 是系统对于(a)所示的激励函数的总响应，可近似
地看作是各脉冲通过系统所产生的冲激响应的叠加。
• 信号分析中将进一步揭示两者的关系。
不同频率信号的时域图和频域图
信号还可以用它的能量特点加以区分。 – 在一定的时间间隔内，把信号施加在一负载上，负载上就 消耗一定的信号能量。
E T /2 | f (t) |2dt T / 2
– 把该能量值对于时间间隔取平均，得到该时间内信号的平 均功率。
频谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的振幅和 相位。
– 频谱：对于一个复杂信号，可用傅立叶分析将它分解为许 多不同频率的正弦分量，而每一正弦分量则以它的振幅和 相位来表征。将各正弦分量的振幅与相位分别按频率高低 次序排列成频谱。
– 频带：复杂信号频谱中各分量的频率理论上可扩展至无限， 但因原始信号的能量一般集中在频率较低范围内，在工程 应用上一般忽略高于某一频率的分量。频谱中该有效频率 范围称为该信号的频带。
该总响应
n
rt skt t ht kt
k 0
S(t) 激励函数(输入 信号)的分解
s(kΔt)
第k个脉冲函数之面积
skt t （当Δt 0，脉冲函数
时 可近似表示为冲激函数） 域
测量信号处理
主要内容
–信号的分类与定义 随机信号与确定性信号 连续信号与离散信号 周期信号与非周期信号
–确定性信号的特性 时间特性 频率特性 时间与频率的联系
–确定性信号分析 时域分析 频域分析
–随机信号特性及分析
信号是信息的载体和具体表现形式，信息需转化为 传输媒质能够接受的信号形式方能传输。广义的说， 信号是随着时间变化的某种物理量。只有变化的量 中，才可能含有信息。
则信号f(t)是周期信号，式中常数T 是信号
的周期。换言之，周期信号是每隔固定的 时间又重现本身的信号，该固定的时间间 隔称为周期。 非周期信号无此固定时间长度的循环周期。
严格数学意义上的周期信号，是无始 无终地重复着某一变化规律的信号。 实际应用中，周期信号只是指在较长 时间内按照某一规律重复变化的信号。
以频谱描述信号的图象称为频域图，在频域上分析信号称为 频域分析。
时域和频域
时域特性与频域特性的联系
• 信号的频谱函数和信号的时间函数既然都包含 了信号的全部信息量，都能表示出信号的特点, 那么，信号的时间特性与频率特性必然具有密 切联系。
• 例：周期性脉冲信号的重复周期的倒数就是该 信号的基波频率，周期的大或小分别对应着低 的或高的基波和谐波频率；
信号分析
• 时域分析 –信号时域分析（线性系统叠加原理） –卷积积分的应用及其数学描述
• 频域分析 –周期信号的频域分析(三角与指数傅立叶级 数） –非周期信号的频域分析（傅立叶积分） –信号在频域与时域之间的变换（正反傅立 叶变换式） –频谱与时间函数的关系
时域分析
• 系统的输入信号称为激励，输出称为响应 • 激励与响应都是时间的函数
连续信号与离散信号
如果在某一时间间隔内，对于一切时间 值，除若干不连续点外，该函数都能给 出确定的函数值，此信号称为连续信号。
和连续信号相对应的是离散信号。代表 离散信号的时间函数只在某些不连续的 时间值上给定函数值。
一般而言，模拟信号是连续的（时间和 幅值都是连续的），数字信号是离散的。
P lim 1 T / 2 | f (t) |2dt T T T / 2
– 如果时间间隔趋于无穷大，将产生两种情况。
信号总能量为有限值而信号平均功率为零，称为能量信号； 考察信号能量在时域和频域中的表达式，非周期的单脉冲信 号就是常见的能量信号；信号平均功率为大于零的有限值而 信号总能量为无穷大，称为功率信号，考察信号功率在时域 和频域中的表达式。周期信号就是常见的功率信号。
– 同一形状的波形重复出现的周期长短 – 信号波形本身变化的速率（如脉冲信号的脉
冲持续时间及脉冲上升和下降边沿陡直的程 度）
以时间函数描述信号的图象称为时域图， 在时域上分析信号称为时域分析。
确定信号的频率特性
信号还具有频率特性，可用信号的频谱函数来表示。在频谱 函数中，也包含了信号的全部信息量。
连续信号模拟信号
连续信号
f(t) 0
f(t)
f0பைடு நூலகம்
f1
t
t
0
f2
离散信号
f(tk)
(6)
(4.5)
(3) (1.5)
(2)
-1
t
01 2 3 4
(-1)
周期信号与非周期信号
用确定的时间函数表示的信号，可以分为 周期信号和非周期信号。
当且仅当 f t T f (t) t
确定信号与随机信号
当信号是一确定的时间函数时，给定某一时 间值，就可以确定一相应的函数值。这样的 信号称为确定信号。
随机信号不是确定的时间函数，只知道该信 号取某一数值的概率。
带有信息的信号往往具有不可预知的不确定 性，是一种随机信号。
除实验室发生的有规律的信号外，通常的信 号都是随机的，因为确定信号对受信者不可 能载有信息。
实际上周期信号与非周期信号之间没
有绝对的差别，当周期信号fT(t)的周期 T 无限增大时，则此信号就转化为非 周期信号f(t)。即
lim
T
fT (t)
f (t)
确定信号的时间特性
表示信号的时间函数，包含了信号的全部 信息量，信号的特性首先表现为它的时间 特性。
时间特性主要指信号随时间变化快慢、幅 度变化的特性。
– 激励函数s(t) – 响应函数r(t)
• 系统对单位激励的的响应称为冲激响应函 数h(t)
• 对激励的响应是激励函数与系统冲激响 应函数的卷积
时域分析的方法（1）
• 利用线性系统的叠加原理，把复杂的激励在时域中分解成 一系列单位激励信号，然后分别计算各单位激励通过通信 系统的响应，最后在输出端叠加而得到总的响应。