《信号分析与处理》课程设计-物探专业.docx

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1、信号分析与处理课程设计-物探专业 信号分析与处理课程设计报告 专业：勘察技术与工程 班级：物探1003班 姓名：李涛 学号：202211020309 指导教师：宁忠华老师 二一三年元月六日 目录 一课程设计的目的和基本要求 (2) 二课程设计的主要内容 (2) 三实验结果与分析 (4) 四体会与建议 (16) 参考文献 (16) 一、课程设计的目的和基本要求 本课程设计是信号分析与处理教学环节的延续（独立设课），目的是巩固所学的信号分析与处理基本理论知识，掌握用计算机对信号进行采集、处理基本方法。 通过本课程的教学，学生应做到： （1）了解应用计算进行信号分析与处理的基本过程和基本方法。 （2

2、）能正确应用Matlab实现基本的信号分析与处理。 （3）加深对信号分析与处理基本理论知识的理解。 二、课程设计的主要内容 1了解Matlab软件特点，熟悉Matlab编程环境。 2数字滤波器设计 调用Matlab信号处理工具箱函数，采用频率采样法设计数字滤波器。 3给定一理论信号S(t)，包含两个频率成分f1和f2或多个频率成分，观察其时域波形，对其进行快速傅里叶变换，观察其频谱。分析讨论结果。 提示：S(t)=cos 2f1nt+cos2f2nt 式中 n=1,2,3,256, t=0.001s,f 1=70Hz,f 2 =125Hz 4数字滤波实现 给定一理论信号S(t)，包含两个频率成

3、分f1和f2，首先选择合适的采样率对其进行采样得到数字信号，观察其时域波形，对其进行快速傅里叶变换，观察其频谱。 提示：S(nt)=sin2f1nt+sin2f2nt 式中 n=1,2,3,256, t=0.002s,f 1=20Hz,f 2 =75Hz 将上述信号分别经过低通和高通两种数字滤波器，分别滤除f1频率成分和f2频率成分，观察输出时域波形及频谱。分析比较处理前后的结果。 5设计一带通滤波器BP（12，80），对一给定的地震数据进行带通滤波;用给定的显示程序（shot.exe）显示滤波前后的地震数据；滤波效果。 地震数据如下图 地震数据参数： 数据文件名：shot2D.dat 每炮道

4、数：480 道长：6s(1500个样点) 采样间隔：4ms 数据格式：PC二进制每个样点占32位（4字节），每道1500个样点建议计算过程： 1、设置滤波函数H(f)=1, 12f80, 0,其他 2、读取地震数据，存入数组data(t); 3、将data(t)用fft转换到频率域，得到DATA(f) 4、用滤波方程X(f)=H(f)DATA(f)得到频率域滤波结果； 5、将X(f)用fft反变换至时间域，得到最终滤波结果。 三、实验结果与分析 1.数字滤波实现 （1) 、程序如下： %=给出基本的参数：频率、离散点数、离散时间间隔、谱线间隔、离散序列 f1=20; f2=75; deltT=

5、0.002; N=256 f0=1.0/N/deltT; i=1:N; tmp=2*pi*deltT; %=离散频率为f01的信号，并画图 1 X1(i)=sin(tmp*f1*i); figure(1); plot(X1); %=离散频率为f2的信号，并画图 2 X2(i)=sin(tmp*f2*i); figure(2); plot(X2); %=两离散信号相加得到新的信号，并画图 3 X3=X1+X2; figure(3); plot(X3); %=把相加后的信号从时间域转换到频率域，并画出振幅谱 4 X4=fft(X3,N); figure(4); plot(abs(X4); %=在频

6、率域进行低通滤波，并画出滤波好的振幅谱 5 lk=int16(70/f0); X4(lk:N-lk)=0.0; figure(5); plot(abs(X4); %=滤波后返回时间域，并画出低通滤波后时间域的图形（画实部） 6 ya=ifft(X4,N); X4(lk:N-lk)=0.0; figure(6); plot(real(ya); %=在频率域进行高通滤波，并画出滤波好的振幅谱7 X5=fft(x3); lk=int16(70/f0); X5(1:lk)=0.0; X5(N-lk:N)=0.0 figure(7); plot(abs(X5); %=滤波后返回时间域，并画出高通滤波后时

7、间域的图形（画实部）8 yb=ifft(X5); figure(8); plot(real(yb); （2）、运行后的图形： (3)结果分析： 通过以上八幅图，可以得出以下结论： 观察图一和图二，我们可以发现，高频信号的图像比低频信号的图像复杂，高频信号比低频信号图像密； 观察图三可知两个信号叠加后其幅值发生了变化，观察图四可知两个信号叠加后它们的频谱互相分离，不干扰，而且频谱图像较简单； 图五和图七分别是对叠加信号进行低通滤波和高通滤波，低通滤波就是滤去高频信号，保留低频信号，而高频滤波即是滤去低频成分，保留高频成分；. 图一，图二和图三是时域中的信号图像，图四，图五和图七是信号的频谱，可以

8、看出频谱图像比时间域图像光滑； 图六和图八是对滤波后的信号返回时间域，可以看出信号的频谱图像比信号图像简单，所以在处理信号时可以处理它的频域图像然后返回到时间域。2带通滤波器设计 （1）运行程序如下： %该程序实现单道滤波和单炮地震记录滤波 %给出基本参数 dt=0.004; %时间采样间隔 pointoftrace=1500; %每道的采样点数 trace=480; %要进行出来的总道数 f0=1.0/dt/pointoftrace; %谱线频率间隔 lf=12; %带通中的low frequency hf=80; %带通中的high frequency k=100; %提取的道号 %打开数据文件，并读取数据到数组x中 fp=fopen(e:jzh2D.dat); %打开数据文件 x=fread(fp,1500*480,float32); %把数据读取到数组x中 fclose(fp); %关闭 %提取其中的一道，并画出该道的时间域信号 xk=x(1500*(k-1)+1:1500*k); %画出该道的时间域信号 1 figure(1); plot(xk);