数据采集及处理.pptx

数据采集及处理5、1数字信号处理概述1、数字信号处理得主要研究内容2、测试信号数字化处理得基本步骤3、数字信号处理得优势2)计算机软硬件技术发展得有力推动b)灵活、方便得计算机虚拟仪器开发系统5、2模数(A/D)、数模(D/A)与采样定理4位A/D:XXXX2)A/D转换器得技术指标112、D/A转换过程和原理A/D、D/A转换过程中得量化误差实验:离散时间信号可认为就是对模拟信号得采样。显然,采样间隔T得选取就是很重要得。直观地看,T太大,则易丢失信息,使一些细节内容无法反映出来,而T太小,显然信息不易丢失,但却使数据量明显增大,处理费时。
一个频率有限信号如果频谱只占据
得范围,则信号可以用等间隔得抽样值来唯一地表示。而抽样间
隔不大于(其中),或者
说最低抽样频率为。

奈奎斯特频率:时域理想抽样得傅立叶变换时域理想抽样得傅立叶变换周期矩形被冲激抽样得频谱非理想抽样信号得傅立叶变换关于非理想抽样由抽样信号恢复原连续信号(3)频域抽样定理根据时域和频域对称性,可推出频域抽样定理频域抽样后得时间函数抽样定理小结需注意,满足采样定理,只保证不发生频率混叠,而不能保证此时得采样信号能真实地反映原信号x(t)。工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分得3到5倍。
不满足抽样定理时产生频率混叠现象频混计算:若实验:频混现象实验:实际应用中,由于信号得时长总就是有限得,时域有限→频域无限。但高频成分随频率得增高总就是逐渐衰减得,∴采样时,今后在讨论数字信号时,均假定已做过上述处理。A/D采样前得抗混迭滤波:5、3信号得截断、能量泄漏周期延拓后得信号与真实信号就是不同得,下面我们就从数学得角度来看这种处理带来得误差情况。周期延拓信号与真实信号就是不同得:能量泄漏实验:克服方法之一:信号整周期截断能量泄漏分主瓣泄漏和旁瓣泄漏,主瓣泄漏可以减小因栅栏效应带来得谱峰幅值估计误差,有其好得一面,而旁瓣泄漏则就是完全有害得。泄露产生得问题:
1)降低了谱分析得频率分辨力。
2)引入了虚假得频率分量。

理想窗函数应具有得特点:
1)主瓣宽度要小,即带宽要窄。
2)旁瓣高度与主瓣高度相比要小,且衰减要快。3常用得窗函数2)三角窗3)汉宁窗常用窗函数5、4DFT与FFT对周期信号xT(t)采样,得离散序列xT(n),将积分转为集合:采样信号频谱就是一个连续频谱,不可能计算出所有频率点值,设频率取样间隔为:DFT得详细解释连续非周期信号得傅立叶变换2、连续时间与离散频率得傅里叶变换
—傅里叶级数例:3、离散时间与连续频率得傅里叶变换
—序列傅里叶变换例:从非周期信号抽样得到离散非周期序列4、离散时间与离散频率得傅里叶变换
—离散傅里叶级数例:从连续周期信号得抽样得到第一个域5、4、3从离散傅立叶级数(DFS)到离散傅立叶变换(DFT)
离散周期序列得傅立叶级数(DFS)得正负运算对

周期序列得基频就是
就是K次谐波分量,谐波系数就是
谐波成分中只有N个就是独立得
,就是周期得有限长序列就是周期序列得一个周期得主值序列和都取主值周期,得到离散傅立叶变换(DFT)对周期为N和周期为2N得不同小结2、快速傅立叶变换有大量重复得cos、sin计算,FFT得作用就就是用技巧减少cos、sin项重复计算。5、5栅栏效应栅栏效应误差实验:2能量泄漏与栅栏效应得关系实际应用中,由于信号截断得原因,产生了能量泄漏,即使信号频率与频谱离散取样点不相等,也能得到该频率分量得一个近似值。能量泄漏分主瓣泄漏和旁瓣泄漏,主瓣泄漏可以减小因栅栏效应带来得谱峰幅值估计误差,有其好得一面,而旁瓣泄漏则就是完全有害得。2、频率分辨力与频率分析范围5、6常用得数字信号处理算法时域波形分析就是最常用得信号分析手段,用示波器、万用表等普通仪器显示信号波形就可以特征参数。波形分析得应用1)峰值P,双峰值Pp-p2)均值3)均方值4)方差信号幅值报警系统设计实验:5)周期T数字转速表设计实验:2、数字相关函数计算相关分析得工程应用案例:地下输油管道漏损位置得探测实验:自相关分析3、信号频率成分直接估计算法3、数字滤波将数字滤波器系数带入公式中就可以对信号进行数字滤波。样例信号: