复习重点第一章 信号分析基础(作业题重点) ——信号的分类:(确定性信号与非确定性信号)1.确定性信号:是指可以用明确的数学关系式描述的信号。
它可以进一步分为周期信号、非周期信号与准周期信号。
周期信号是指经过一段时间可以重复出现的信号,满足条件()()x t x t nT =+。
非周期信号:往往具有瞬变性。
准周期信号:周期信号与非周期信号的边缘。
2.非确定性信号:是指无法用明确的数学式描述,其幅值、相位变化是不可预知的,所描述的物理现象是一种随机过程,通常只能用概率统计的方法来描述它的某些特征。
(能量信号与功率信号)1. 能量信号:在所分析的区间里面(,)-∞+∞,能量为有限值的信号称为能量信号,满足条件:()2t dt x ∞-∞<∞⎰2. 功率信号:有许多信号,它们在区间(,)-∞+∞内能量不是有限值。
在这种情况下,研究信号的平均功率更为合适。
在区间12(,)t t 内,信号的平均功率()221211t t P t dt x t t -=⎰(连续时间信号与离散时间信号)1. 连续时间信号:在所分析的时间间隔内,对于任意时间值,除若干个第一类间断点外,都可以给出确定的函数值,此类信号称为连续时间信号或模拟信号。
2. 离散时间信号:又称时域离散信号或时间序列。
它是在所分析的时间区间,在所规定的不连续的瞬时给出函数值。
可以分为两种情况:时间离散而幅值连续时,称为采样信号;时间离散而幅值量化时,称为数字信号。
——信号的时域分析(信号的时域统计分析)1.均值:表示集合平均或数学期望值,也即信号的静态分量。
用x μ表示。
2.均方值:也称平均功率,用2x ψ表示。
3.方差:描述信号的波动分量,用2x σ表示。
三者之间的关系为:2x ψ=2x σ+2x μ4.概率密度函数:随机信号的概率密度函数是表示幅值落在指定区间的概率。
定义为[]0()1()limlimlim x x x T P x x t x x T p x xx T ∆→∆→→∞<≤+∆⎡⎤==⎢⎥∆∆⎣⎦5.概率分布函数:概率分布函数是信号幅值()x t 小于或等于某值x 的概率,其定义为:()()xF x p x dx -∞=⎰(信号的时域相关分析)1.相关:是指客观事物变化量之间相互关联的程度。
2.自相关函数:描述信号在某一时刻t 与另一时刻t-τ瞬时值的依从关系。
对于能量信号和功率信号的自相关函数分别定义为:()()()1()lim()()xx Txx T R x t x t dtR x t x t dtTττττ∞-∞→∞=-=-⎰⎰性质见课本第9页3.互相关函数:描述两个信号()x t ,()y t 关于时差τ的相关性。
对于能量信号的互相关函数定义为:()()()()()()xy yx R x t y t dt R y t x t dt ττττ∞∞-∞-∞=-=-⎰⎰或若()x t 与()y t 为功率信号,则其互相关函数定义为:222211()lim ()()()lim ()()T Txy yx T T T T R x t y t dt R y t x t dt T T ττττ→∞→∞--=-=-⎰⎰或可见,两随机信号中如有频率相同的周期成分,那么互相关函数中将出现该频率成分,且用不收敛。
此外,还应注意到,求出互相关函数后不仅保留了原信号中的频率和幅值信息,而且还保留了相位信息。
——信号的频域分析(周期信号的幅值谱、相位谱和功率谱) 傅立叶级数的实数形式表达式为:0001001()cos sin )(1,2,)2()cos()(1,2,)2n n n n n n a x t a n t b n t n a x t A n t n ωωωϕ∞=∞==++=⋅⋅⋅=+-=⋅⋅⋅∑∑(或复数表达式为:0()(0,1,2,)jn tnn x t n C eω∞=-∞==±±⋅⋅⋅∑(其中系数的换算关系详细见课本14页)以上n A -ω、Cn -ω关系称为幅值谱;n ϕ-ω关系称为相位谱,2n A -ω、2n C -ω关系称为功率谱。
由傅立叶级数展开构成的幅值谱具有以下性质:1)谐波性,各次谐波频率比为有理数;2)离散性,即各次波在频率轴上取离散值;3)收敛性,即各次谐波分量随频率增加而衰减。
(非周期信号的频谱密度)傅立叶变换:()()1()()2j t j tX dtx t e x t d X e ωωωωωπ∞--∞∞-∞==⎰⎰可记作:()()FT IFTx t X ω与周期信号相类似,非周期信号也可以分解成许多不同频率成分的正、余弦分量。
所不同的是,由于非周期信号周期T →∞,基频0ω→d ω,所以它包含了从零到无限大的所有频率分量,各频率分量的幅值为()X ωd ω/2π,为无穷小量,所以频谱不能再用幅值表示,而用密度函数描述。
(随机信号的功率谱密度分析) 1.自功率谱密度函数平稳随机过程的功率谱密度()xx S ω与自相关函数()xx R τ是傅立叶变换对,即()()1()()2j txx xx j txx xx S d R eR d S e ωωωτττωωπ∞--∞∞-∞==⎰⎰2.互谱密度函数两平稳随即信号的互相关函数()xy R τ满足条件()xy d R ττ∞-∞⎰<∞,则定义()xy R τ的傅立叶变换为互谱密度函数,简称互谱()xy S ω,()()j t xy xy S d R e ωωττ∞--∞=⎰第二章 线性系统分析 (线性时不变系统)在研究测量装置的传输与转换特性中如下性质尤为重要:1)迭加性质。
2)频率保持性。
(测量系统的传输特性) 1.测量系统的静态特性测量装置的静态特性有灵敏度、非线性度和回程误差。
2.测量系统的动态特性系统应具有良好的频率响应特性、高灵敏度、快速响应和小的时间滞后。
重点:一阶系统的频率响应,其幅频、相频特性为()()()()A H arctg ωωϕωτω===-(抑制噪声干扰的措施)1.抑制系统外电磁干扰和静电干扰的措施 1)屏蔽法2)减少磁感应和电容耦合2.抑制测量系统内仪器间干扰的措施 1)台间干扰的抑制 2)共地干扰的抑制 3.滤波第三章 误差分析理论 (误差及其分类)在实际测量中,能测得的只是在一定程度上接近于真值的测量值,因此测量的结果必然失真,这种失真则称为误差。
1.按本身因次分类1)绝对误差 2)相对误差 3)引用误差 2.按其产生原因分类1)仪器误差 2)人为误差 3)环境误差 3.按其性质分类1)系统误差 2)疏失误差 3)随机误差 4.按其特性分类1)静态误差 2)动态误差(测量中的精密度、准确度和精度)精密度是指在测量某一参数中测量值的密集(或重复性)程度。
准确度是指测量值与真值符合的程度。
精度是综合反映精密度和准确度的指标,它反映了测量的总误差,即表达测量结果与被测量的真值的接近程度。
(随机误差的分布规律)] 随机误差也是随机变量,随机误差是遵循正态分布规律的,其正态分布规律又称为高斯分布规律。
第四章 常用传感器的变换原理(作业题重点) 传感器的定义和作用。
(P50)性能要求。
(P51)电阻应变式传感器工作原理,性能参数(K 0——应变灵敏度系数)。
(P53) 电阻应变片的构造和工作原理。
(P55) 应变片的横向效应和温度效应。
(P56) 应变片的主要性能参数和种类。
(P56) 压电效应,常用压电材料。
(P62)压电式传感器的工作原理和特性。
(P63)第五章 信号的传输、变换及记录(作业题重点) 直流电桥的平衡条件:电阻平衡。
1324R R R R = 合理布片的方法和目的。
(P68)交流电桥的平衡条件:电阻平衡,电容平衡。
1324R R R R = 1324C C C C = 且1C +3C =2C +4C 交、直流电桥输出电压的区别。
(P72) (放大器与滤波器) 1.放大器放大器应满足的要求及其分类。
(P74) 2.滤波器滤波器的分类。
(P80)理想滤波器。
(P80) (应变仪)1. 静态应变仪的组成及其工作原理。
(P85文字说明,P88图5-19,熟记!) 2. 动态应变仪的组成及其工作原理。
(P89图5-21熟记其名称。
) 第六章 数字信号处理数字信号处理的一般程序。
(P99图熟记。
文字说明P123。
) 信号分析中,加窗的作用。
(P106)应用窗函数的主要类型。
(P106)第七章应力应变测量掌握单向应力状态,平面应力状态(主应力方向已知),了解平面应力状态(主应力方向未知)。
最大正应力法(角点法):熟练掌握(P134)对于两种断面的正应力计算方法,公式。
第八章振动测量测振传感器的重要性能参数。
(了解)激振器。
(P151)(了解)振动测量系统的组成(P155)机械阻抗实验采取的激励方法。
(P158)实模态参数识别方法:峰值法,分量分析法,矢量分析法等。
(P160)机械故障诊断的实施步骤和常用检查方法。
(P174)。