第二章 信号与系统.ppt

,经常要对客观存在的物体或物理过程进行观察和测量,以了解和掌握表征这些物体或物理过程本质特性的信息。为了达到观测事物某一本质问题的目的,,这种对信息的表达形式称为信号。测量系统根据被测量对象的信息特征,要接收和处理不同种类的信号。机械工程信号如力、速度、加速度、位移和温度等都是非电量信号,这类信号需要通过测量系统的传感器元件转换成电信号,才能被测量系统处理和记录。工程测量技术是从客观现象中获取有关信息的技术过程,而信号就是有关信息的载体。因此测量系统的功用就是通过调试信号的检测来获取工程信息。使用测量系统进行某一参量测量的整个过程都是信号的流程,它包括信号的获取、信号加工和处理、信号显示或记录。所以,深人了解信号的各种特性对于明确测量系统及其各环节的要求以及提高测量质量具有重要意义。,它是我们认识被测对象内在规律、研究其相互关系以及预测未来发展的依据。但是通常从机械系统上直接测量所记录的信号比较复杂,直观上不易识别,因此必须对原动信号进行分析心对机械系统的动态变化和动态特征具有更加深人的认识。来自工程上的动态信号类型多样,为了使测量信号能正确地反映被测对象特性,必须对不同工况以及不同时间的信号具有深人的了解,以便正确判断信号的类型和采取相应的测量方法和分析方法。信号可以描述范围极为广泛的物理现象,它所蕴含的信息总是寄寓在某种形式的波形之中。例如人类的声道系统所产生的话音信号就是一种声压高低起伏变形的声波。2 ,信号可以表示为一个或多个变量的函数,称信号函数。根据信号的特性,信号可分为连续信号和离散信号两大类。连续信号是指信号函数的变量为连续的信号,离散信号是指信号函数的变量为离散变化的信号。连续性信号又可以分为两类;一类是可以用数学关系式描述其确定变化规律的确定性信号,另一类是其变化规律无法用数学关系式确定描述的随机信号。确定性信号分为周期信号和非周期信号,随机信号分为平稳随机信号和非平稳随机信号。上述信号的分类和种类如图2-1所示。2 (1)周期信号 周期信号的幅值是呈周期性重复变化的,并且这种变化的规律可以用精确的数学关系式来进行描述。例如,单自由度振动系统作无阻尼自由振动时(图2—2),其位移x(t)即是一个确定性的周期信号,可用数学表达式来描述振动质量M在任意时刻t的精确位置为2 :为初始幅值;M为质量;为初始相位角;t为时间;K为弹簧刚度。分析式(2-1)可知,当:t=t+nT时,下述关系式成立:x(t)=x(t+nT)(式2-1) 。即x(t)是一个周期重复的信号,T为周期,f=1/T为频率。周期信号常用均方值、均方根值、平均功率和相关函数来表示。(2)非周期信号非用期信号是一种信号取值时间有限的信号,其信号波形可以用确切的数学表达式描述。在机械工程测量和物理测量上,很多现象都可以看做是非周期信号。常见的非周期信号包括单位阶跃信号、单位脉冲信号和矩形脉冲信号等。单位阶跃信号的数学表达式为: ,单位脉冲信号简称为函数,其信号波形如图2-4所示。在工程调试中,常用单位脉冲响应来表达系统的动态特性。 -3所示。在工程上,对某一系统在某时刻的加载或卸载所反映出的信号即是阶跃信号。利用单伦阶跃信号可分析测量系统的