信号与检验测试实验一
信号与系统实验
实验一信号与系统认知一、实验目的1、了解实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法。
2、学习示波器、实验箱的使用、操作知识；3、学习常用连续周期信号的波形以及常用系统的作用。
二、实验仪器1、信号与系统实验箱（本次实验使用其自带的简易信号源，以及实验箱上的“信号通过系统”部分。
）2、示波器三、实验原理1、滤波器滤波器是一种常用的系统，它的作用为阻止某些频率信号通过，或只允许某些频率的信号通过。
滤波器主要有四种：这是四种滤波器的理想状态，实际上的滤波器只能接近这些效果，因此通常的滤波器有一些常用的参数：如带宽、矩形系数等。
通带范围：与滤波器最低衰减处比，衰减在3dB以下的频率范围。
2、线性系统线性系统是现实中广泛应用的一种系统，线性也是之后课程中默认为系统都具有的一种系统性质。
系统的线性表现在可加性与齐次性上。
齐次性：输入信号增加为原来的a倍时，输出信号也增加到原来的a倍。
四、预习要求1、复习安全操作的知识。
2、学习或复习示波器的使用方法。
3、复习典型周期信号的波形及其性质。
4、复习线性系统、滤波器的性质。
5、撰写预习报告。
五、实验内容及步骤1、讲授实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法2、通过示波器，读出实验箱自带信号源各种信号的频率范围（1）测试信号源1的各种信号参数，并填入表1-1。
（2）测试信号源2的各种信号参数，并填入表1-2。
3、测量滤波器根据相应测量方法，用双踪示波器测出实验箱自带的滤波器在各频率点的输入输出幅度（先把双踪示波器两个接口都接到所测系统的输入端，调节到都可以读出输入幅度值，并把两侧幅度档位调为一致，记录下这个幅度值；之后，将示波器的一侧改接入所测系统的输出端，再调节用于输入的信号源，将信号频率其调至表1-3中标示的值，并使输入信号幅度保持原幅度值不变。
观察输出波形幅度的变化，并与原来的幅度作比较，记录变化后的幅度值。
），并将相应数据计入表1-3中。
4、测量线性系统（1）齐次性的验证自选一个输入信号，观察输出信号的波形并记录输入输出信号的参数，将输入信号的幅度增强为原信号的一定倍数后，再对输入输出输出参数进行记录，对比变化前后的输出。
信号检验论实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景信号检测论（Signal Detection Theory，SDT）是心理学中用于研究个体在噪声环境中对信号的识别和判断的理论。
该理论强调个体在感知和决策过程中的主观因素，并通过对信号和噪声的辨别能力进行量化分析，揭示个体在感知过程中的心理机制。
本次实验旨在探讨信号检测论在心理学研究中的应用，通过模拟信号和噪声环境，考察被试在不同条件下的信号识别能力和决策倾向。
二、实验目的1. 了解信号检测论的基本原理和实验方法。
2. 探讨信号和噪声对被试识别能力的影响。
3. 分析被试在不同先验概率下的决策倾向。
三、实验方法1. 实验设计本实验采用2（信号与噪声）× 2（先验概率）的混合实验设计，即信号与噪声两个因素各分为两个水平，先验概率因素也分为两个水平。
实验流程如下：（1）向被试介绍实验目的和规则；（2）展示信号和噪声样本，并要求被试判断样本是否为信号；（3）记录被试的判断结果，包括击中、虚报、漏报和正确否定。
2. 实验材料（1）信号样本：随机生成的具有一定频率和振幅的正弦波；（2）噪声样本：随机生成的白噪声；（3）先验概率：信号出现的概率和噪声出现的概率。
3. 被试招募20名年龄在18-25岁之间的志愿者，男女比例均衡。
四、实验结果1. 信号检测指标（1）击中率（Hit Rate）：被试正确识别信号的概率；（2）虚报率（False Alarm Rate）：被试错误地将噪声识别为信号的概率；（3）漏报率（Miss Rate）：被试错误地将信号识别为噪声的概率；（4）正确否定率（Correct Rejection Rate）：被试正确否定噪声的概率；（5）似然比（Likelihood Ratio）：信号与噪声的似然比，用于衡量被试对信号的识别能力。
2. 先验概率对信号检测指标的影响结果表明，先验概率对被试的信号检测指标有显著影响。
当信号先验概率较高时，被试的击中率和正确否定率显著提高，虚报率和漏报率显著降低；当信号先验概率较低时，被试的击中率和正确否定率显著降低，虚报率和漏报率显著提高。
数字信号处理实验
数字信号处理实验实验一信号、系统及系统响应1、实验目的认真复习采样理论、离散信号与系统、线性卷积、序列的z 变换及性质等有关内容；掌握离散时间序列的产生与基本运算，理解离散时间系统的时域特性与差分方程的求解方法，掌握离散信号的绘图方法；熟悉序列的z 变换及性质，理解理想采样前后信号频谱的变化。
2、实验内容a. 产生长度为500 的在[0,1]之间均匀分布的随机序列，产生长度为500 的均值为0 单位方差的高斯分布序列。
b. 线性时不变系统单位脉冲响应为h(n)=(0.9)nu(n)，当系统输入为x(n)=R10(n)时，求系统的零状态响应，并绘制波形图。
c. 描述系统的差分方程为：y(n)-y(n-1)+0.9y(n-2)=x(n)，其中x(n)为激励，y(n)为响应。
计算并绘制n=20,30,40,50,60,70,80,90,100 时的系统单位脉冲响应h(n)；计算并绘制n=20,30,40,50,60,70,80,90,100 时的系统单位阶跃响应s(n)；由h(n)表征的这个系统是稳定系统吗？d. 序列x(n)=(0.8)nu(n)，求DTFT[x(n)]，并画出它幅度、相位，实部、虚部的波形图。
观察它是否具有周期性？e. 线性时不变系统的差分方程为y(n)=0.7y(n-1)+x(n)，求系统的频率响应H(ejω)，如果系统输入为x(n)=cos(0.05πn)u(n)，求系统的稳态响应并绘图。
f. 设连续时间信号x(t)=e-1000|t|，计算并绘制它的傅立叶变换；如果用采样频率为每秒5000 样本对x(t)进行采样得到x1(n)，计算并绘制X1(ejω)，用x1(n)重建连续信号x(t)，并对结果进行讨论；如果用采样频率为每秒1000 样本对x(t)进行采样得到x2(n)，计算并绘制X2(ejω)，用x2(n)重建连续信号x(t)，并对结果进行讨论。
加深对采样定理的理解。
g. 设X1(z)=z+2+3z-1，X2(z)=2z2+4z+3+5z-1，用卷积方法计算X1(z)X2(z)。
实验一 数字信号源实验(1)
实验一数字信号源实验一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
3、掌握数字信号源电路组成原理。
二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、帧同步信号（FS）、位同步时钟（BS）。
2、用示波器观察NRZ、FS、BS三信号的对应关系。
3、学习电路原理图。
三、基本原理本模块是实验系统中数字信号源，即发送端，其原理方框图如图1-1所示。
本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。
帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。
此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。
发光二极管亮状态表示‘1’码，熄状态表示‘0’码。
本模块有以下测试点及输入输出点：∙ CLK-OUT 时钟信号测试点，输出信号频率为4.433619MHz ∙ BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点，频率为170.5KHz ∙ FS 信源帧同步信号输出点/测试点,频率为7.1KHz∙ NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点图1-3为数字信源模块的电原理图。
图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下：∙晶振CRY：晶体；U1：反相器7404∙分频器US2：计数器74161；US3：计数器74193；US4：计数器40160∙并行码产生器KS1、KS2、KS3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应∙八选一US5、US6、US7：8位数据选择器4512∙三选一US8：8位数据选择器4512∙倒相器US10：非门74HC04∙抽样US9：D触发器74HC74图1-1 数字信源方框图图1-2 帧结构下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。
（1）分频器74161进行13分频，输出信号频率为341kHz。
实验心理学信号检测论
3. 优点：由于信号检测论能把感受性或心理辨别力的测量和被试的动机、态度等主观因素引起的反应偏向区分开，它能解决很多传统心理学方法不能解决的问题。 如：（1）精神分裂症患者大小恒常性的研究。在排除反应偏向后，比正常人低得多；（2）指导语对感觉阈限影响的实质的研究（Clark）。研究发现，阈限的变化由判断标准的变化造成。对于特定被试的诊断有重要意义。精神分裂症患者16名；32Hz信号，42Hz噪音；1600次；指导语1：“见到闪光就报告” ——促进性指导语指导语2：“确实有把握见到闪光再报告” ——抑制性指导语恒定刺激法结果：促进条件 36Hz； 抑制条件 33.3Hz信号检测论结果：促进条件 d’1.2 β1.3; 抑制条件 d’1.2 β2.14.适用条件：一般用于信号引起的感觉和干扰信号检测的噪音所引起的感觉不易分清的研究，或者主观倾向对实验结果影响较强的研究中。
《测试信号分析报告与处理》实验报告材料
《测试信号分析与处理》实验一差分方程、卷积、z变换一、实验目的通过该实验熟悉 matlab软件的基本操作指令，掌握matlab软件的使用方法，掌握数字信号处理中的基本原理、方法以及matlab函数的调用。
二、实验设备1、微型计算机1台；2、matlab软件1套三、实验原理Matlab 软件是由mathworks公司于1984年推出的一套科学计算软件，分为总包和若干个工具箱，其中包含用于信号分析与处理的sptool工具箱和用于滤波器设计的fdatool工具箱。
它具有强大的矩阵计算和数据可视化能力，是广泛应用于信号分析与处理中的功能强大且使用简单方便的成熟软件。
Matlab软件中已有大量的关于数字信号处理的运算函数可供调用，本实验主要是针对数字信号处理中的差分方程、卷积、z变换等基本运算的matlab函数的熟悉和应用。
差分方程（difference equation)可用来描述线性时不变、因果数字滤波器。
用x表示滤波器的输入，用y表示滤波器的输出。
a0y[n]+a1y[n-1]+…+a N y[n-N]=b0x[n]+b1x[n-1]+…+b M x[n-M] (1)ak,bk 为权系数，称为滤波器系数。
N为所需过去输出的个数，M 为所需输入的个数卷积是滤波器另一种实现方法。
y[n]= ∑x[k] h[n-k] = x[n]*h[n] (2) 等式定义了数字卷积，*是卷积运算符。
输出y[n] 取决于输入x[n] 和系统的脉冲响应h[n]。
传输函数H(z)是滤波器的第三种实现方法。
H(z)=输出/输入= Y(z)/X(z) （3）即分别对滤波器的输入和输出信号求z变换，二者的比值就是数字滤波器的传输函数。
序列x[n]的z变换定义为X (z)=∑x[n]z-n (4) 把序列x[n] 的z 变换记为Z{x[n]} = X(z)。
由X(z) 计算x[n] 进行z 的逆变换x[n] = Z-1{X(z)}。
北京理工大学随机信号分析实验报告
北京理工大学随机信号分析实验报告本科实验报告实验名称：随机信号分析实验实验一随机序列的产生及数字特征估计一、实验目的1、学习和掌握随机数的产生方法。
2、实现随机序列的数字特征估计。
二、实验原理1、随机数的产生随机数指的是各种不同分布随机变量的抽样序列（样本值序列）。
进行随机信号仿真分析时，需要模拟产生各种分布的随机数。
在计算机仿真时，通常利用数学方法产生随机数，这种随机数称为伪随机数。
伪随机数是按照一定的计算公式产生的，这个公式称为随机数发生器。
伪随机数本质上不是随机的，而且存在周期性，但是如果计算公式选择适当，所产生的数据看似随机的，与真正的随机数具有相近的统计特性，可以作为随机数使用。
(0，1)均匀分布随机数是最最基本、最简单的随机数。
(0，1)均匀分布指的是在[0，1]区间上的均匀分布，即 U(0，1)。
实际应用中有许多现成的随机数发生器可以用于产生(0，1)均匀分布随机数，通常采用的方法为线性同余法，公式如下：)(m od ,110N ky y y n n -=Ny x n n /=序列{}nx 为产生的(0，1)均匀分布随机数。
下面给出了上式的3组常用参数： 1、10N 10,k 7==，周期7510≈⨯；2、（IBM 随机数发生器）3116N 2,k 23,==+周期8510≈⨯；3、（ran0）315N 21,k 7,=-=周期9210≈⨯；由均匀分布随机数，可以利用反函数构造出任意分布的随机数。
定理 1.1 若随机变量 X 具有连续分布函数F X (x)，而R 为(0,1)均匀分布随机变量，则有)(1R F X x -=由这一定理可知，分布函数为F X (x)的随机数可以由(0,1)均匀分布随机数按上式进行变换得到。
2、MATLAB 中产生随机序列的函数（1）(0，1)均匀分布的随机序列函数：rand用法：x = rand(m,n)功能：产生m×n 的均匀分布随机数矩阵。
信号与测试实验一报告
电气工程施工方案1资料一、项目概述本电气工程施工方案旨在对某项目的电气工程施工进行详细规划和安排，确保施工过程顺利进行，工程质量达标。
本工程位于某地区的工业园区，主要包括供电系统、配电线路、照明系统等。
二、施工内容1. 供电系统•主要设备：选用厂家为XX公司的变压器和配电柜，带电压稳定器。
•供电方式：由当地供电局进行供电，备有应急发电机组。
•供电线路：采用金属电缆敷设，经过耐电压测试。
2. 配电线路•线路布置：根据施工图纸，设计良好的线路布置方案，确保线路合理，避免交叉。
•线路材料：选用优质电缆，符合国家相关标准。
3. 照明系统•照明布置：根据场地要求，设计合理的照明方案，确保照明充足、均匀。
•照明设备：选择能效高、寿命长的LED灯具，符合国家能效标准。
三、施工工艺1.施工准备：–检查施工图纸和材料，做好施工计划。
–安排施工人员，确保人员到位。
2.施工过程：–按照图纸要求铺设线路、安装设备，保证工程质量。
–注意施工安全，加强现场管理。
3.施工验收：–完成施工后的功能测试，保证设备正常运行。
–进行电气检测，确保符合规范。
四、施工进度安排根据施工计划，工程预计总时长为XX天，具体进度安排如下：•第一阶段：供电系统施工，预计耗时XX天。
•第二阶段：配电线路铺设，预计耗时XX天。
•第三阶段：照明系统安装，预计耗时XX天。
•最后阶段：整体验收，预计耗时XX天。
五、施工注意事项1.施工现场要求整洁，确保施工安全。
2.施工人员要做好个人防护，遵守工艺规范。
3.施工过程中要遵循相关法规标准，不得擅自更改设计方案。
以上为电气工程施工方案1资料，具体施工实施过程中，如有变更需及时调整计划，确保工程顺利完成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验一、基本信号分析
一、实验目的
1. 掌握基本信号的时域和频域分析方法
2. 掌握信号的自相关和互相关分析，了解其应用
二、实验原理
（1）信号的时域和频域转换
目的：研究分析信号的时域特征（如持续时间、幅值、周期等）和信号的频域特征（如是否含有周期性信号、信号的频率带宽等）
转换方法：时域有限长序列 频域有限长序列：
离散傅里叶变换
（2）信号相关性
相关是用来描述一个随机过程自身在不同时刻的状态间，或者两个随机过程在某个时刻状态间线性依从关系的数字特征。
自相关函数定义为： xx 01()lim ()()T
T
R x t x t dt T
ττ→∞
=+⎰ 互相关函数定义为： xx 0
1()lim ()()T
T
R x t x t dt T ττ→∞=+⎰
三、实验内容与步骤
（1）产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波信号，在时域分析这些波形特征（幅值、频率（周期））。
上图为幅值为2频率为20Hz的正弦信号时域图，下图为快速傅里叶变换之后获得的频谱图。
从频谱图上看出，f=20Hz时频域的幅值最大，和时域图吻合。
上图为幅值为3频率为5Hz的方波信号时域图，下图为快速傅里叶变换之后获得的频谱图。
从频谱图上看出，方波信号傅里叶分解后由一个频率为5Hz 的基波和无数个高次谐波组成。
以幅值衰减十倍为带宽，由图可知此方波信号带宽约为35Hz
上图为幅值为4频率为10Hz的三角波信号时域图，下图为快速傅里叶变换之后获得的频谱图。
从频域图看出，在10Hz的整数倍频率上，频域幅值出现了峰值，其后有无数个谐波和基波一起组成了三角波。
以幅值衰减十倍为带宽，由图可知此三角波信号带宽约为80Hz
（2）在Matlab中产生随机噪声、阶跃信号（选作）、矩形脉冲（选作）
上图为平均振幅为5的噪声信号，下图为快速傅立叶变换得出的频谱图，从频谱图可以看出，白噪声信号的频谱杂乱无章，随机分布，无明显规律。
上图为阶跃信号，下图为快速傅立叶变换得出的频谱图，从频谱图可以看出，阶跃信号的频谱杂在0处为峰值，随着频率的增大谐波峰值逐渐衰减。
上图为矩形脉冲信号，下图为快速傅立叶变换得出的频谱图，从频谱图可以看出，矩形脉冲信号的频谱同阶跃信号类似，在0处为峰值，随着频率的增大谐波峰值逐渐衰减。
（4）产生复合信号
由3个不同频率、幅值的正弦信号叠加的信号，从图形上判断信号的特征
由频率为7Hz、1Hz、2Hz的正弦信号组成的复合信号，上图为时域图，下图为频域图，从图中可以看出，经过傅里叶变换后，频谱图在7Hz、1Hz、2Hz处出现了峰值，且幅值比例与各信号分量幅值吻合。
产生由正弦信号和随机信号叠加的混合信号，从图形上判断信号的特征
频率为5Hz 的正弦信号与噪声信号叠加后，上图为时域信号图，下图为通过快速傅立叶变换获得的频谱图。
与没有叠加噪声信号的正弦波相比，时域波形出现了毛刺，而频谱图中除了在5Hz处有峰值外，在其他频率均为白噪声均匀分布。
产生由正弦信号和方波叠加的信号，从图形上判断信号的特征
频率为5Hz 的正弦信号和频率为2Hz 的方波信号进行叠加，上图为时域信号，下图为频谱图。
从时域图上可以看出，正弦波形叠加方波后有了明显的畸变。
对比前面的频谱图，此频谱图可视为正弦信号和方波信号频谱图的叠加。
（6）产生一个基波信号，显示图形；按照方波的傅里叶级数展开的规律再叠加一个三次谐波，显示图形；再叠加一个五次谐波，显示图形；．．．．．．。
观察信号的变化。
将以上图形显示在同一张图的不同部分。
周期方波信号的傅里叶级数展开式为：
...)9sin 91
7sin 715sin 513sin 31(sin 4)(+++++=
wt wt wt wt wt A
t f π
用基波信号、三次谐波、五次谐波、七次谐波、九次谐波、十一次谐波信号逐渐叠加逼近方波信号，可以明显的看出叠加后的波形越来越逼近于方波信号。
（7）产生一个周期信号，进行自相关运算，说明周期信号进行自相关运算后的信号与原信号相比的特点。
对频率为1Hz的正弦波信号进行自相关分析，可以看出，得到的自相关信号波形为偶函数，也是一个周期性函数，在t=0处出现最大值。
（8）对白噪声信号进行自相关运算，观察运算后信号特征，并叙述产生这种现象的原因。
对白噪声信号进行自相关分析，可以看出，自相关波形为偶函数，只有在0处取得最大值，且该值是白噪声信号的均方值。
（9）对（7）中产生的周期信号叠加白噪声，进行自相关运算，观察信号特征，说明自相关后信号的特点。
将频率为1Hz的正弦波叠加白噪声后进行相关分析，可以看出，相关分析后获得的波形噪声影响不再那么明显，大致能看出原信号的频率和幅值等。
（10）产生两个同频率的周期信号，进行互相关运算，观察运算后的信号，说明互相关后信号的特点。
频率均为1Hz、幅值相同的正弦信号和方波信号进行互相关运算，可以看出，获得的信号也是周期性信号，且频率不变。
（11）产生两个不同频率的周期信号，进行互相关运算，观察运算后的信号，说明互相关后信号的特点。
频率分别为1Hz的正弦信号和2Hz的方波信号进行互相关运算，得到的互相关波形的幅值基本为0，这说明两个不同频率的正弦信号基本不相关。
(12) 综合附加任务
其中一个数据为几个正弦信号和低幅值噪声信号的叠加，另一个为噪声信号，请用适当的方法将其区分开来，并指出正弦信号的频率和其所占的比例；
通过对data1进行傅里叶变换，可以看出傅里叶变换后有五个明显的峰值，可知data1是由幅值为1.5频率为0.05Hz的正弦信号, 幅值为1频率为0.1Hz的正弦信号, 幅值为0.5频率为0.02Hz的正弦信号，幅值为0.5频率为0.01Hz的正弦信号等叠加而成的。
通过对data2进行傅里叶变换，可以看出傅里叶变换后无明显规律，这说明data2为白噪声。
四、总结
动态信号从时间域变换到频率域主要通过傅立叶级数和傅立叶变换实现。
周期信号靠傅立叶级数，非周期信号靠傅立叶变换。
互相关函数有许多实际的用途，比如通过不同的传感器检测不同方向到达的声音信号，通过对不同方位传感器间的信号进行互相关可计算声音到达不同传感器间的时延。
自相关函数还可以用来计算周期信号的周期。