6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

第六章、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)數(shù)字信號(hào)處理是測(cè)試技術(shù)中最常用和最需要掌握的部分，無論開發(fā)簡(jiǎn)單或復(fù)雜的測(cè)控系統(tǒng)或儀器，都會(huì)用到數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)。時(shí)域波形分析是最常用的信號(hào)分析手段，用示波器、萬用表等普通儀器顯示信號(hào)波形就可以特征參數(shù)。

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1、時(shí)域波形參數(shù)計(jì)算

0At峰值/雙峰值均值有效值方差周期波形分析的應(yīng)用超門限報(bào)警

信號(hào)類型識(shí)別

信號(hào)基本參數(shù)識(shí)別

Pp-p6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

1)峰值P，雙峰值Pp-pP1=data(0)P2=data(0)ForK=0ToNIfP1<data(k)ThenP1=data(k)EndIf

IfP2>data(k)ThenP2=data(k)EndIfNextP=P1P2P=P1-P26.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

PPp-p2)均值U=0ForK=0ToNU=U+data(k)NextU=U/N6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

3)均方值E2=0ForK=0ToNE2=E2+data(k)*data(k)NextRMS=sqr(E2/N)6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

4)方差V2=0ForK=0ToNV2=V2+(data(k)-U)*(data(k)-U)NextV=V2/N6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

大方差

小方差

U=0ForK=0ToNU=U+data(k)NextU=U/N6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

案例：管道壓力監(jiān)測(cè)與超門限報(bào)警信號(hào)幅值報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

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5)周期Tn=0AT=0.8*PForK=2ToNIfdata(k-1)<ATAnddata(k-2)<ATAnddata(k+1)>ATAnddata(k+2)>ATThenti(n)=Kn=n+1EndIfNextT=(ti(2)-ti(1))*dt6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

AtT

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案例：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量

數(shù)字轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

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2、數(shù)字相關(guān)函數(shù)計(jì)算

變量之間的相依關(guān)系稱為相關(guān)。信號(hào)之間的相似關(guān)系稱為相關(guān)函數(shù)。0At6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

x(t)y(t)時(shí)延器

乘法器

y(t-τ)X(t)y(t-τ)積分器

Rxy(τ)Fori=0ToNr(i)=0Forj=0ToNr(i)=r(i)+x(j)*y(j+i)NextNextFori=0ToNr(i)=r(i)/NNext計(jì)算公式：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：地下輸油管道漏損位置的探測(cè)

案例：AGV小車定位，聲位筆定位實(shí)驗(yàn)：自相關(guān)分析6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

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3.信號(hào)頻率成分直接估計(jì)算法f=？Fs=?N=1024dt=1.0/Fspi=3.1415926XR=0XI=0

Forn=0ToN-1XR=XR+x(n)*cos(2*pi*f*n*dt)*dtXI=XI+x(n)*sin(2*pi*f*n*dt)*dtNextA=sqr(XR*XR+XI*XI)Q=atn(XI/XR)離散傅里葉變換的計(jì)算公式為：

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3、數(shù)字濾波

利用離散時(shí)間系統(tǒng)特性對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加工處理，把輸入序列x(n)變換成一定的輸出序列y(n)，從而達(dá)到改變信號(hào)頻率構(gòu)成的目的。

x(n)h(n)y(n)y(n)=x(n)*h(n)

設(shè)數(shù)字濾波器的脈沖響應(yīng)序列為{h0,h1,h2,…,hm},則,展開：y(k)=h0x(k)+h1x(k+1)+h2x(k+2)+…+hmx(k+m)

k=0,1,........6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

將數(shù)字濾波器系數(shù)帶入公式中就可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波。Fori=0ToN－7Y(i)=-0.064X(i-0)+0.041X(i-1)+0.301X(i-2)+0.454X(i-3)+0.301X(i-4)+0.041X(i-5)-0.064X(i-6)Next6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

樣例信號(hào)：6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

數(shù)字濾波器系數(shù)有專用軟件計(jì)算，這里我們提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算工具：數(shù)字濾波應(yīng)用實(shí)例:6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

濾除信號(hào)中的零漂和低頻晃動(dòng)，便于門限報(bào)警濾除信號(hào)中的高頻噪聲，以便于觀察軸心運(yùn)動(dòng)規(guī)律6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

動(dòng)手做：用所學(xué)的數(shù)字信號(hào)分析算法設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的聲音信號(hào)分析程序。思考題：1.目前數(shù)字信號(hào)處理正在逐步取代用模擬電路實(shí)現(xiàn)的模擬信號(hào)處理，為什麼？6.6常用的數(shù)字信號(hào)處理算法

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