机械工程测控技术基础及系统集成应用 屠大维 第一章新.ppt

机械工程测控技术基础及系统集成应用
屠大维 赵其杰 王梅 编著
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1
第一章
信号及信号分析
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2
内容提要
信号分类和描述
信号的时域分析
周期信号及其频域分析
非周期信号及其频域分析
随机信号及其分析
思考和练****题
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3
信号分类与描述
不同的分类方式：按信号时域特征分
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4
不同的分类方式：按信号独立变量及其幅值所具有的连续性特征分
时间
幅 值
连 续
离 散
连续
离散
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5
不同的分类方式：按信号能量和功率特征分
能量信号（能量有限信号）：
功率信号（有限平均功率信号）：
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6
信号的时域和频域描述
直接观测或记录到的信号，一般是以时间为独立变量的，称其为信号的时域描述。
为了研究信号的频率结构和各频率成分的幅值、相位关系，应对信号进行频谱分析，即把信号的时域描述转变成信号的频域描述，在频域中以频率为独立变量来表示信号。
时间
幅值
频率
时域分析
频域分析
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例如：大型空气压缩机传动装置故障诊断
时域波形
频率结构
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8
信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。
以周期方波为例：右图是该周期方波的时域图形、幅频谱和相频谱三者的关系。
信号从时域变换到频域后，将组成信号的各频率成分找出来，按序列排列，得出信号所谓的“频谱”。若以频率为横坐标、分别以幅值或相位为纵坐标，便分别得到信号的幅频谱或相频谱。
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波形图: 信号性质、周期、幅值等信息
频谱图：频率组成及其幅值、相角之大小
信号时域、频域两种不同描述方法完全是为了解决不同问题，掌握信号不同方面的特征需要。例如，评定机器振动程度，需用振动速度的均方根值来作为判据，采用时域描述，就能很快求得均方根值。而在寻找振源时，需要掌握振动信号的频率分量，这就需采用频域描述。必须指出的是这两种描述方法能相互转换，而且包含同样的信息量。
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10