第一章-信号的分类和描述优秀PPT.ppt

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1、第第1章章 信号及其描述信号及其描述n信号的分类与描述信号的分类与描述n周期信号与离散频谱周期信号与离散频谱n瞬变非周期信号与连续频谱瞬变非周期信号与连续频谱n随机信号随机信号 关于信号测试中获得的大量试验数据，最终通过图形、表格和数学表测试中获得的大量试验数据，最终通过图形、表格和数学表达式来表达。达式来表达。这些图形、表格和数学表达式既定量地确定了试验中有关变这些图形、表格和数学表达式既定量地确定了试验中有关变量之间的相互关系，又便于应用和处理。量之间的相互关系，又便于应用和处理。为了传送信息（数据或图像等），须要用适当的设备将消息为了传送信息（数据或图像等），须要用适当的设备将消息转换成

2、电信号，或者干脆用测试仪器的输出电信号作为试验转换成电信号，或者干脆用测试仪器的输出电信号作为试验数据的描述。数据的描述。电信号的基本形式是随时间变更的电流或电压，通常可表示电信号的基本形式是随时间变更的电流或电压，通常可表示为时间的函数（或序列），该函数的图像成为信号的波形。为时间的函数（或序列），该函数的图像成为信号的波形。“信号信号”和和“函数函数”两个词通用，在探讨与信号有关的问题两个词通用，在探讨与信号有关的问题时。时。信号的分类（一）信号的分类（一）信号信号周期信号周期信号非周期信号非周期信号平稳随机信号平稳随机信号非平稳随机信号非平稳随机信号简谐信号简谐信号周期信号周期信号准周期

3、信号准周期信号瞬变非周期信号瞬变非周期信号窄频带随机信号窄频带随机信号宽频带随机信号宽频带随机信号确定性信号确定性信号随机信号随机信号进入分类二确定性信号与随机信号确定性信号与随机信号确定性信号是指可以用精确的数学关系式来表达的信号。确定性信号是指可以用精确的数学关系式来表达的信号。随机信号不能用精确的数学关系式来表达，也无法准确随机信号不能用精确的数学关系式来表达，也无法准确 地预料将来任何瞬间的精确值。地预料将来任何瞬间的精确值。提示留意：提示留意：确定性信号和随机信号之间并不是截然分开的，通常确定性确定性信号和随机信号之间并不是截然分开的，通常确定性信号也包含着确定的随机成分，而在确定的

4、时间内，随机信信号也包含着确定的随机成分，而在确定的时间内，随机信号也会以某种确定的方式表现出来。推断一个信号是确定性号也会以某种确定的方式表现出来。推断一个信号是确定性的还是随机的，通常是以通过试验能否重复产生该信号为依的还是随机的，通常是以通过试验能否重复产生该信号为依据。假如一个试验重复多次，得到的信号相同据。假如一个试验重复多次，得到的信号相同(在试验误差在试验误差范围内范围内)，则可认为是确定性信号，否则为随机信号。，则可认为是确定性信号，否则为随机信号。返回周期信号周期信号n周期性信号是按确定周期周期性信号是按确定周期T0重复的信号。重复的信号。简谐信号简谐信号 简谐信号是最简洁的

5、周期信号。单自由度振动系统单自由度振动系统返回周期信号周期信号任何周期信号都任何周期信号都可以看作是简谐信号的合成。可以看作是简谐信号的合成。返回准周期信号准周期信号准周期信号是由有限个简准周期信号是由有限个简谐信号合成的一种非周期谐信号合成的一种非周期信号，但其组成重量间无信号，但其组成重量间无法找到公共周期，因而无法找到公共周期，因而无法按某一时间间隔周而复法按某一时间间隔周而复始的出现，但它又是由简始的出现，但它又是由简谐信号合成的，由此得名。谐信号合成的，由此得名。返回瞬变非周期信号瞬变非周期信号 瞬变非周期信号瞬变非周期信号是一些或在确定时间是一些或在确定时间区间内存在，或随着区间内

6、存在，或随着时间的增长而衰减至时间的增长而衰减至零的信号，又称为过零的信号，又称为过渡信号。渡信号。有阻尼的单自由度系统的自由振动有阻尼的单自由度系统的自由振动常见瞬变非周期信号常见瞬变非周期信号随机信号随机信号随机信号无法用数学表达式来描述，但是它具有某些统计特征，可以随机信号无法用数学表达式来描述，但是它具有某些统计特征，可以用概率的方法由其过去来估计将来。用概率的方法由其过去来估计将来。随机信号描述的是随机过程，如：汽车奔驰时的振动，环境噪声。随随机信号描述的是随机过程，如：汽车奔驰时的振动，环境噪声。随机信号有平稳和非平稳随机信号之分。机信号有平稳和非平稳随机信号之分。窄频带随机信号窄

7、频带随机信号 宽频带随机信号（白噪声）宽频带随机信号（白噪声）非平稳随机信号非平稳随机信号 平稳随机信号平稳随机信号返回 信号的分类（二）信号的分类（二）留意：信号的幅值可以是连续的，也可以是离散的。留意：信号的幅值可以是连续的，也可以是离散的。模拟信号模拟信号独立变量和幅值均取连续值的信号。独立变量和幅值均取连续值的信号。数字信号数字信号独立变量和幅值均取离散值的信号。独立变量和幅值均取离散值的信号。信号的分类（三）信号的分类（三）1信号的功率和能量信号的功率和能量-不考虑信号的实际量纲不考虑信号的实际量纲,把信号把信号x(t)的平方的平方x(t)2及其对及其对时间的积分分别称为时间的积分分

8、别称为信号的功率和能量信号的功率和能量.电压信号电压信号x(t)加到电阻加到电阻R上，其瞬时功率上，其瞬时功率 当当R=1时，时，瞬时功率对时间积分就是信号在积分时间内的能量。瞬时功率对时间积分就是信号在积分时间内的能量。信号的分类（三）信号的分类（三）2信号的描述信号的描述n时域描述时域描述n表征信号的幅值随时间的变更规律表征信号的幅值随时间的变更规律 n从时域图形中可以知道信号的周期、峰值和平从时域图形中可以知道信号的周期、峰值和平均值等，可以反映信号变更的快慢和波动状况。均值等，可以反映信号变更的快慢和波动状况。用时域描述比较直观、形象，便于视察和记录。用时域描述比较直观、形象，便于视察

9、和记录。n频域描述频域描述n探讨信号的频率结构，即组成信号的各频率重探讨信号的频率结构，即组成信号的各频率重量的幅值及相位的信息，例如周期性方波可以量的幅值及相位的信息，例如周期性方波可以看成是由一系列频率不同的正弦波叠加而成。看成是由一系列频率不同的正弦波叠加而成。n例如对振动信号进行频谱分析，可以从频谱图例如对振动信号进行频谱分析，可以从频谱图中看出该振动是由哪些不同的频率重量组成的，中看出该振动是由哪些不同的频率重量组成的，各频率重量所占的比例，以及哪些频率重量是各频率重量所占的比例，以及哪些频率重量是主要的，从而找出振动源，以便解除或减小有主要的，从而找出振动源，以便解除或减小有害振动

10、。害振动。周期方波的时域描述周期方波的时域描述n周期方波的时域描述可以是图形或数学周期方波的时域描述可以是图形或数学表达式表达式周期方波的频域描述周期方波的频域描述n周期方波应用付里叶级数绽开后周期方波应用付里叶级数绽开后此式表明：该周期方波是由一系列幅值和频率不等此式表明：该周期方波是由一系列幅值和频率不等,相角为相角为零的正弦信号叠加而成的零的正弦信号叠加而成的.式中式中,如视如视 t 为参变量为参变量,以以为独立变量为独立变量,则此式为周期方波则此式为周期方波的频域描述。的频域描述。频谱（组成信号的频率成分按序排列）频谱（组成信号的频率成分按序排列）-幅值谱幅值谱,相位相位谱谱周期方波的幅值谱和相位谱周期方波的幅值谱和相位谱 幅值谱幅值谱 相位谱相位谱周期方波的描述周期方波的描述