安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用

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1、學(xué)習(xí)要求：1.了解信號(hào)分類2.掌握信號(hào)波形分析方法3.掌握信號(hào)相關(guān)分析方法4.掌握信號(hào)頻譜分析方法5.了解其它信號(hào)分析方法第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)問(wèn)題：1什么是信號(hào)？2為什么要做信號(hào)分析？3信號(hào)分析有哪些方法？第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)信號(hào)：隨時(shí)間和空間或者任何其它的獨(dú)立變量變化而變化的物理量。3.1：信號(hào)分類第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)以不同的角度來(lái)看待信號(hào)，可以將信號(hào)分為1.確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)；2.能量信號(hào)與功率信號(hào)；3.時(shí)限信號(hào)與頻限信號(hào)；4.連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)；5.物理可實(shí)現(xiàn)信號(hào)。3.1：信號(hào)分類1）確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)信號(hào)非各態(tài)歷經(jīng)一般平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程隨

2、機(jī)過(guò)程第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類1）確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)確定性信號(hào)：可以用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號(hào)。周期信號(hào)：是指經(jīng)過(guò)一定時(shí)間可以重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，滿足條件：x(t)=x(t+nT)第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類1）確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)回轉(zhuǎn)體不平衡引起的振動(dòng)，往往也是一種周期性運(yùn)動(dòng)第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類1）確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)非周期信號(hào)：是不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)單自由度振動(dòng)模型脈沖響應(yīng)信號(hào)波形（瞬變非周期信號(hào)）第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類1）確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)準(zhǔn)周期信號(hào)：非周期信號(hào)的特例，處于周期與非周期的邊緣情況

3、，是由有限個(gè)周期信號(hào)合成的，但各周期信號(hào)的頻率相互間不是公倍數(shù)關(guān)系，其合成信號(hào)不滿足周期條件。準(zhǔn)周期信號(hào)波形第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類1）確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)非確定性信號(hào)（隨機(jī)信號(hào)）：不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述，其幅值、相位變化是不可預(yù)知的，所描述的物理現(xiàn)象是一種隨機(jī)過(guò)程。加工過(guò)程中螺紋車床主軸受環(huán)境影響的振動(dòng)信號(hào)波形第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類1）確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)非確定性信號(hào)（隨機(jī)信號(hào)）第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)①樣本函數(shù)：Xi(t)，隨機(jī)信號(hào)按時(shí)間歷程所作的各次長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)記錄；②樣本記錄（樣本）：在有限的時(shí)間上的樣本函數(shù)；③隨機(jī)過(guò)程：{X(t)}，全

4、部樣本的集合。3.1：信號(hào)分類1）確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)參量不隨時(shí)間變化而變化的隨機(jī)過(guò)程。各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程任何一個(gè)樣本記錄時(shí)間平均的統(tǒng)計(jì)參數(shù)與該過(guò)程按集合平均的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)相等3.1：信號(hào)分類2）能量信號(hào)與功率信號(hào)能量信號(hào)：在所分析的區(qū)間（-∞，∞），能量為有限值的信號(hào)稱為能量信號(hào)，滿足條件：功率信號(hào)：在區(qū)間（-∞，∞）內(nèi)能量不是有限值。在這種情況下，研究信號(hào)的平均功率更為合適。在區(qū)間（t1，t2）內(nèi)，信號(hào)的平均功率：第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類3）時(shí)限信號(hào)與頻限信號(hào)時(shí)域有限信號(hào)：是在有限區(qū)間（t1，t2）內(nèi)有定義，而其在有限區(qū)

5、間外恒等于零。時(shí)域有限信號(hào)例如，矩形脈沖、三角脈沖、余弦脈沖等。而周期信號(hào)、指數(shù)衰減信號(hào)、隨機(jī)過(guò)程等，則稱為時(shí)域無(wú)限信號(hào)。第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類3）時(shí)限信號(hào)與頻限信號(hào)頻域有限信號(hào)：信號(hào)經(jīng)過(guò)傅里葉變換，在頻域內(nèi)占據(jù)一定帶寬（f1，f2），其外恒等于零。例如，正弦信號(hào)、限帶白噪聲等，為頻域有限信號(hào)。白噪聲、理想采樣信號(hào)等，則為頻域無(wú)限信號(hào)。頻域有限信號(hào)第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類4）連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)：在所討論的時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)于任意時(shí)間值(除若干個(gè)第一類間斷點(diǎn)外)都可給出確定的函數(shù)值，此類信號(hào)稱為連續(xù)時(shí)間信號(hào)或模擬信號(hào)。連續(xù)信號(hào)的幅值可以是

6、連續(xù)的也可以是不連續(xù)的。第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類4）連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)：離散時(shí)間信號(hào)在時(shí)間上是離散的。只是在某些不連續(xù)的規(guī)定瞬時(shí)給出函數(shù)值，而在其它時(shí)間沒(méi)有定義的信號(hào)。第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.1：信號(hào)分類5）物理可實(shí)現(xiàn)信號(hào)物理可實(shí)現(xiàn)信號(hào)又稱為單邊信號(hào)：滿足條件t＜0時(shí)，x(t)=0，即在時(shí)刻小于零的一側(cè)全為零，信號(hào)完全由時(shí)刻大于零的一側(cè)確定。物理可實(shí)現(xiàn)信號(hào)第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3.2：時(shí)域分析第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)信號(hào)時(shí)域分析又稱為波形分析或時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析，它是通過(guò)信號(hào)的時(shí)域波形計(jì)算信號(hào)的均值、均方值、方差等統(tǒng)計(jì)參數(shù)。3.2：時(shí)域分析第三章

7、：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)1）信號(hào)類型確定三種不同特征的信號(hào)根據(jù)信號(hào)的分類和各類信號(hào)的特點(diǎn)確定信號(hào)的類型。然后再根據(jù)信號(hào)類型選用合適的信號(hào)分析方法。3.2：時(shí)域分析第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)2）周期T信號(hào)周期測(cè)量3.2：時(shí)域分析第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)3）均值（直流分量）均值E[x(t)]表示集合平均值或數(shù)學(xué)期望值。均值又或稱之為直流分量，表達(dá)了信號(hào)變化的中心趨勢(shì)。3.2：時(shí)域分析第三章：信號(hào)及信號(hào)分析基礎(chǔ)4）方差（波動(dòng)分量