3信號(hào)的時(shí)域波形分析.ppt

1、第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),2.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析,信號(hào)的時(shí)域波形分析是最常用的信號(hào)分析手段，用示波器、萬(wàn)用表等普通儀器直接顯示信號(hào)波形，讀取特征參數(shù)。,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),1、信號(hào)波形圖,周期T，頻率f=1/T,峰值P,雙峰值Pp-p,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),a.直流分量/交流分量,穩(wěn)態(tài)分量：有規(guī)律的變化量，趨勢(shì)項(xiàng) 交流分量：包含了頻率、相位，或者噪聲,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),b.脈沖分量之和,矩形窄脈沖之和、階躍函數(shù)的疊加,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),c.正交函數(shù)分量,正交函數(shù)集（三角函數(shù)、復(fù)指數(shù)函數(shù)、沃爾什函數(shù)等）,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),d.偶分量和奇分量,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),軸回轉(zhuǎn)精度測(cè)試：雙

2、向法測(cè)量,e.實(shí)部分量和虛部分量,2.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析,2、均值,均值Ex(t)表示集合平均值或數(shù)學(xué)期望值。,均值：反映了信號(hào)變化的中心趨勢(shì)，也稱之為直流分量。,2.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析,3、均方值（平均功率）,信號(hào)的均方值Ex2(t)，表達(dá)了信號(hào)的強(qiáng)度；其正平方根值，又稱為有效值(RMS)，也是信號(hào)平均能量的一種表達(dá)。,2.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析,4、方差,方差：反映了信號(hào)繞均值的波動(dòng)程度。,信號(hào)x(t)的方差定義為：,2.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析,2.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析,5、波形分析的應(yīng)用,超門限報(bào)警,2.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析,案例：汽車速度測(cè)量:,2.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析,

3、案例：旅游索道鋼纜檢測(cè),2.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),2.3 信號(hào)的幅值域分析,幅值域分析：在時(shí)域中，采用統(tǒng)計(jì)分析的方法，描述幅值取值大小及其頻率（概率密度函數(shù)、概率分布函數(shù)、聯(lián)合概率密度函數(shù)）,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),2.3 信號(hào)的幅值域分析,隨x的變化，是幅值x的函數(shù),第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),p(x)的計(jì)算方法：,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),2、概率分布函數(shù),概率分布函數(shù)是信號(hào)幅值小于或等于某值R的概率，其定義為：,概率分布函數(shù)又稱之為累積概率，表示了落在某一區(qū)間的概率。,2.3 信號(hào)的幅值域分析,2.3 信號(hào)的幅值域分析,實(shí)驗(yàn)圖譜,3、聯(lián)合概率密度函數(shù),兩個(gè)或者幾個(gè)隨機(jī)信號(hào)的不

4、同數(shù)據(jù)的共同特性或者聯(lián)合特性的參數(shù),反映了兩個(gè)相關(guān)隨機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)生某一事件的概率,2.3 信號(hào)的幅值域分析,2.3 信號(hào)的幅值域分析,3、直方圖,以幅值大小為橫坐標(biāo)，以每個(gè)幅值間隔內(nèi)出現(xiàn)的頻次為縱坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的一種方法。,2.3 信號(hào)的幅值域分析,幅值計(jì)數(shù)分析,2.3 信號(hào)的幅值域分析,時(shí)間計(jì)數(shù)分析,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),2.4 信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,1 變量相關(guān)的概念,統(tǒng)計(jì)學(xué)中用相關(guān)系數(shù)來描述變量x，y之間的相關(guān)性。是兩隨機(jī)變量之積的數(shù)學(xué)期望，稱為相關(guān)性，表征了x、y之間的關(guān)聯(lián)程度。,第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),2.4信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,2 波形變量相關(guān)的概念（相關(guān)函數(shù) ）,如果所研究的變量x,

5、 y是與時(shí)間有關(guān)的函數(shù)，即x(t)與y(t)：,x(t),y(t),第二章、信號(hào)分析基礎(chǔ),2.4信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,這時(shí)可以引入一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的量，稱為函數(shù)的相關(guān)系數(shù)，并有：,相關(guān)函數(shù)反映了二個(gè)信號(hào)在時(shí)移中的相關(guān)性。,x(t),2.4信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,（能量）互相關(guān)函數(shù)表示為：,（能量）自相關(guān)函數(shù)表示為：,2.4信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,（功率）互相關(guān)函數(shù)表示為：,（功率）自相關(guān)函數(shù)表示為：,2.4信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,2.4 信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,算法：令x(t)、y(t)二個(gè)信號(hào)之間產(chǎn)生時(shí)差，再相乘和積分，就可以得到時(shí)刻二個(gè)信號(hào)的相關(guān)性。,*,圖例,自相關(guān)函數(shù)：x(t)=y(t),2.4

6、 信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,相關(guān)函數(shù)的性質(zhì),相關(guān)函數(shù)描述了兩個(gè)信號(hào)間或信號(hào)自身不同時(shí)刻的相似程度，通過相關(guān)分析可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)中許多有規(guī)律的東西。,（1）自相關(guān)函數(shù)是 的偶函數(shù)，RX()=Rx(- )；,（2）當(dāng) =0 時(shí)，自相關(guān)函數(shù)具有最大值。,（3）周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)仍然是同頻率的周期信號(hào)，但不保留原信號(hào)的相位信息。,（4）隨機(jī)噪聲信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)將隨 的增大快速衰減。,2.4 信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,（5）兩周期信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)仍然是同頻率的周期信號(hào)，且保留原了信號(hào)的相位信息。,（6）兩個(gè)非同頻率的周期信號(hào)互不相關(guān)。,2.4 信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,相關(guān)分析的工程應(yīng)用,案例：機(jī)械加工表面粗糙度自相關(guān)分析,被測(cè)工件,相關(guān)分析,性質(zhì)3,性質(zhì)4:提取出回轉(zhuǎn)誤差等周期性的故障源。,2.4 信號(hào)的時(shí)差域相關(guān)分析,案例：自相關(guān)測(cè)轉(zhuǎn)速,理