測試信號與處理技術(shù)王海博士2009.2課程要求平時作業(yè)及考勤：20%上機實驗：10%期末考試：70%答疑：機械系B320電話mail:wanghai@考核方式&交作業(yè)形式期末考試采用閉卷考試方式。做完一章作業(yè)后，班長收齊交上。掌握基礎(chǔ)知識，會做重點題型，獲得理想成績課程內(nèi)容信號與信號處理的基本概念信號分析與處理基礎(chǔ)離散時間序列及其Z變換離散時間信號分析（DFS,DFT,FFT)數(shù)字濾波基礎(chǔ)(差分方程，Z域分析，模擬濾波器數(shù)字濾波器（IIR,FIR)隨機信號分析基礎(chǔ)

教學(xué)參考書測試信號處理技術(shù)–周浩敏，王睿北京航空航天大學(xué)出版社信號處理技術(shù)基礎(chǔ)周浩敏北京航空航天大學(xué)出版社數(shù)字信號處理-理論、算法與實現(xiàn)（第二版）–胡廣書北京：清華大學(xué)出版社，2003A.V.Oppenheim,A.S.WillskywithS.H.Nawab.SignalsandSystems（SecondEdition）.PrenticHall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）–中譯本：劉樹堂譯.信號與系統(tǒng)（第二版）.西安：西安交通大學(xué)出版社，1998第一章概論內(nèi)容提要信號的概念、描述、分類信號分析與處理的目的、方法基本連續(xù)信號介紹連續(xù)信號的基本運算信號的概念信號是反映（或載有）信息的各種物理量，是系統(tǒng)直接進行加工、變換以實現(xiàn)通信的對象。信號是信息的表現(xiàn)形式，信息則是信號的具體內(nèi)容。自然和物理信號例如：語音、圖象、地震信號、生理信號等人工產(chǎn)生的信號例如：雷達信號、通訊信號、醫(yī)用超聲信號、機械探傷信號等信號是信息的載體信息本身不具備傳輸和交換的能力，而必須通過信號來實現(xiàn)。信號是隨時間變化的物理量（電、光、文字、符號、圖像、數(shù)據(jù)等），可以認(rèn)為它是一種傳載信息的函數(shù)。信號是信息的載體圖像圖形信號的獲得聲音：麥克風(fēng)將聲音信號轉(zhuǎn)變成為電信號圖像：模擬相機：光信號控制膠片上的化學(xué)反應(yīng)數(shù)字相機：光信號產(chǎn)生電荷包，再轉(zhuǎn)變?yōu)槎S柵上的電信號。。。。。。各種信號的傳感器聲音：麥克風(fēng)光：半導(dǎo)體器件，如：光電二極管，光電晶體管，CMOS,CCD(電荷耦合器件)芯片。載流能力隨入射光而變化。溫度：熱敏電阻(阻值隨溫度變化)，半導(dǎo)體器件，熱電偶(對溫度反應(yīng)不同兩種金屬制成，溫差導(dǎo)致電壓)。其他：–應(yīng)力傳感器，壓力傳感器，流量傳感器信號描述方法II波形描述–按照函數(shù)隨自變量的變化關(guān)系，把信號的波形畫出來。信號描述方法I

數(shù)學(xué)描述使用具體的數(shù)學(xué)表達式，把信號描述為一個或若干個自變量的函數(shù)或序列的形式。因此，?？蓪ⅰ靶盘枴迸c“函數(shù)”和“序列”等同起來信號的波形信號的頻譜信號的分類確定信號與隨機信號要點：

給定的自變量的值，是否可以唯一確定信號的取值。區(qū)分方法：任意給定一個自變量的值，如果可以唯一確定其信號和取值，則該信號是確定信號，否則，如果取值是不確定的隨機值，則是隨機信號。

周期信號與非周期信號要點：關(guān)系式是否成立？周期信號的周期（正值）：最小T值非周期信號可以視為是周期無窮大的周期信號。時限信號和頻限信號要點：一個信號不可能在時域和頻域上都是有限的.關(guān)于周期信號對于周期信號，因信號周期重現(xiàn)，所以通常只關(guān)心周期區(qū)間的寬度，而對區(qū)間的起點則可以根據(jù)需要來定判斷信號是否是周期的，參考點可以任意選取，只關(guān)心再現(xiàn)時的間隔當(dāng)周期T無窮大時，成為非周期信號考慮如何繪制周期信號示意圖：–復(fù)制+平移數(shù)學(xué)表達方式？

信號的分類時間連續(xù)信號與時間離散信號信號的自變量是否在所討論的整個連續(xù)區(qū)間內(nèi)都有定義？定義域連續(xù)？時間離散信號時間連續(xù)信號NOYES通常被稱為“序列”模擬信號、量化信號、抽樣信號與數(shù)字信號模擬信號的定義域和值域都是連續(xù)的；量化信號的定義域連續(xù)而值域離散；抽樣信號的定義域離散而值域連續(xù)；數(shù)字信號在定義域和值域都是離散的。計算機特別適合于處理數(shù)字信號信號的分類模擬信號，抽樣信號，數(shù)字信號注意抽樣信號與數(shù)字信號的取值是有差異的!信號的分類能量信號與功率信號定義信號的能量為：連續(xù)時間信號離散時間信號連續(xù)時間信號離散時間信號定義信號的功率為：如果信號的能量是有限的，則稱為能量有限信號，簡稱能量信號。

如果信號的功率是有限的，則稱為功率有限信號，簡稱功率信號。信號分析信號分析信號分析是將一復(fù)雜信號分解為若干簡單信號分量疊加，并以這些分量的組成情況去考察信號的特性。信號分析的基本方法把頻率作為信號的自變量，在頻域里進行信號的頻譜分析信號的頻譜有兩類幅度譜和相位譜為什么要進行信號分析？信號處理及其目的信號處理對信號進行某種加工變換或運算（濾波、相關(guān)、卷積、變換、增強、壓縮、估計、識別等），獲取信息或變換為人們希望的另一種信號形式。信號處理的目的去偽存真去除信號中冗余的和次要的成分。特征抽取把信號變成易于進行分析和識別的形式。編碼解碼把信號變成易于傳輸、交換與存儲的形式（編碼），或從編碼信號中恢復(fù)出原始信號（解碼）。數(shù)字信號處理的步驟模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC數(shù)字信號處理DSP數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC自變量(時間)和幅值同時離散化變換域分析、數(shù)字濾波、識別、合成數(shù)字信號還原為模擬信號保證信息不丟失的理論基礎(chǔ)是：采樣定理數(shù)字信號處理(DSP)系統(tǒng)計算機的普及和高速處理能力，引起了數(shù)字信號的廣泛應(yīng)用，促進了數(shù)字信號技術(shù)的發(fā)展數(shù)字系統(tǒng)的工作具有可預(yù)測性和可重復(fù)性。模擬系統(tǒng)是由元器件搭建而成的電路，制造誤差范圍大，特性隨溫度變化體積小，功耗低。移動手機的發(fā)展高度的靈活性：修改程序中的一些語句就能修改系統(tǒng)DSP的應(yīng)用實例?蜂窩電話?聲納處理?衛(wèi)星圖像分析?語音識別?語音合成?文字識別?遠程醫(yī)療監(jiān)護?數(shù)字測繪?條形碼閱讀?數(shù)字?jǐn)z像機?加密?磁共振成像掃描?高清晰度電視?地震波分析?數(shù)字音頻?音樂合成典型普通信號指數(shù)信號：參數(shù)α符號正號

信號增強A0直流信號B負(fù)號

信號衰減CD絕對值大

變化速度快D小

變化速度慢C微分或積分后還是指數(shù)信號典型普通信號正余弦信號：正弦信號余弦信號說明：(1)A為振幅(2)Ω為角頻率(3)θ為初相位典型普通信號復(fù)指數(shù)信號：指數(shù)因子s是復(fù)數(shù)復(fù)指數(shù)信號與正余弦信號之間的關(guān)系Sa(t)函數(shù)的注意事項表達式Sa(t)=sin(t)/t–要注意t=0處函數(shù)值的求法注意函數(shù)的圖像特征：偶函數(shù)，過零點位置，形狀象水母名稱：抽樣函數(shù)與其類似的是sinc(t)=sin(πt)/πt典型普通信號高斯信號：特點：(1)形狀象一口鐘，故有時也稱鐘形脈沖信號(2)在隨機信號分析中有重要地位奇異信號單位斜波信號R(t)：截頂?shù)膯挝恍弊冃盘枺浩娈愋盘枂挝浑A躍信號ε(t)：特點：(1)與單位斜變信號是積分/微分關(guān)系(2)用于描述分段信號奇異信號單位矩形脈沖信號G(t)：脈高：矩形脈沖的高度脈寬：矩形脈沖的寬度奇異信號通過單位階躍信號的運算結(jié)果，可以不必再用分段的形式表示信號了！?其他信號與矩形信號相乘時，只有在矩形信號對應(yīng)的區(qū)間內(nèi)，其他信號的信息才被保留下來，其余范圍都是零用矩形信號和乘法運算，可以截取某信號的特定區(qū)間片段！奇異信號符號函數(shù)sgn(t)：用以表示自變量的符號特性sgn(t)+1=2ε(t)sgn(t)=2ε(t)-1奇異信號單位沖激信號：

引入原因：

描述自然界中那些發(fā)生后持續(xù)時間很短的現(xiàn)象。信號定義：非常規(guī)的定義方法

狄拉克定義式?jīng)_激信號有一個總的沖激強度，它在整個時間域上的積分等于該強度值，而在除沖激點之外的其他點的函數(shù)取值為零。奇異信號沖激函數(shù)的其他定義方法普通函數(shù)取極限逼近

矩形脈沖，三角脈沖，鐘形脈沖，Sa(t)（借助）卷積運算的定義

卷積不變的函數(shù)稱為沖激函數(shù)（借助）分配函數(shù)或廣義函數(shù)的概念

廣義函數(shù)：函數(shù)值映射關(guān)系能從檢驗函數(shù)中篩選出零點處的函數(shù)值的廣義函數(shù)就是沖激函數(shù)奇異信號波形表示：在沖激點處畫一條帶箭頭的線，線的方向和