机械工程测试_1

MEASUREMENTINFORMATIONSIGNALANALYSISINMECHANICALENGINEERING机械工程测试•信息•信号分析机械科学与工程学院机械电子信息工程系杜润生李锡文1第一章绪论一、课程介绍测试具有试验性质的测量工程测试以工程中物理量为研究对象的测试信息事物运动的状态和方式信号信息的载体信号分析研究信号的构成和特征机械工程测试·信息·信号分析*以信息为核心，研究工程中信息的获取。*信息理论是课程的理论基础。*工程中信息的获取、传输、转换、分析、变换、处理、显示及应用为课程的主要研究内容。教材[1]卢文祥，杜润生.机械工程测试·信息·信号分析（第二版），武汉：华中科技大学出版社，1999.[2]卢文祥，杜润生.机械工程测试·信息·信号分析习题例解，武汉:华中科技大学教材科,2003.内容安排（一）信息论基础第三章第四章§5—1§6—1（二）信号分析第二章§5—2§5—3§6—2~§6—5第七章第八章（三）信号分析设备第十一章（四）机械工程中的信号分析技术第十二章二、工程测试方法测试对象的特征动态被测量是时间t的函数f(t)测试方法非电量电测法信源传感器传输变换信号分析应用力压力传感器传递信号提取信息控制声音话筒电压时域温度热电阻电阻频域位移涡流传感器电流幅值域速度磁电传感器电感加速度压电传感器电荷电机振动测量及频谱分析加工过程监测密歇根大学数字化工厂切削力传感器，加工噪声传感，超声波测距传感器，红外接近开关传感器。三、参考资料TP14信息、信号类TN911信号系统类四、相关的数学知识1.积分变换2.概率论与数理统计3.随机过程五、联系地址及电话东三楼219室87543671第二章信号分析的基础2-1信号的分类一、信号的表述1.定义:传输信息的载体称为信号2.信号的表达方式单个或多个独立变量的函数函数的图象称为波形x(t)=costx(n)=cos(2n/12)信号波形：被测信号幅度随时间的变化历程称为信号的波形。x(t)=costx(n)=cos(2n/12)波形信号波形图信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐标，用时间做横坐标，记录被测物理量随时间的变化情况。0At波形绘制波形二、信号的分类1.按能否用明确的数学关系式描述分类确定性信号非确定性信号2.按信号的功率和能量是否有限分类功率信号能量信号3.按函数的自变量存在范围分类时限信号频限信号物理可实现信号4.按自变量是否连续分类连续信号离散信号周期信号经过一定时间可以重复出现的信号，满足条件：x(t)＝x(t十nT)，T——周期，T＝2/,——基频;n＝0，土l，….例如，机械系统中，回转体不平衡引起的振动，往往是一种周期性运动．正,余弦周期复杂周期简单周期信号复杂周期信号周期信号非周期信号．瞬变非周期信号非周期信号往往具有瞬变性．瞬态信号:持续时间有限的信号，如x(t)=e-Bt.Asin(2*pi*f*t)准周期信号组成信号的各频率相互间不是公倍关系噪声信号(平稳)统计特性变异噪声信号(非平稳)非确定性信号集平均平稳随机过程各态历经过程定义：若一个平稳随机过程的集平均等于任一子集的时间平均值，则称为各态历经过程平稳随机过程。能量信号在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件：dttx)(2一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。功率信号在所分析的区间（-∞，∞），能量不是有限值．此时，研究信号的平均功率更为合适。一般持续时间无限的信号都属于功率信号:TTTTdttx)(lim221时域有限信号在时间段(t1，t2)内有定义，其外恒等于零．频域有限信号在频率区间(f1，f2)内有定义，其外恒等于零．三角脉冲信号正弦波幅值谱连续时间信号:在所有时间点上有定义离散时间信号:在若干时间点上有定义采样信号物理可实现信号与物理不可实现信号a)物理可实现信号：又称为单边信号，满足条件：t＜0时，x(t)=0，即在时刻小于零的一侧全为零。b)物理不可实现信号：在事件发生前(t0)就预制知信号。a)函数:是一个理想函数，是物理不可实现信号。0,00,)(ttt1)(dtttS(t)tS(t)tS(t))()(lim0tSt1/三、信号分析中常用的函数1）乘积特性（抽样）fttftftttfttt()()()(),()()()()00002）积分特性（筛选）fttfftttft()()(),()()()0003）卷积特性fttftdft()*()()()()特性：4）拉氏变换()()stedtst15）傅氏变换()()ftedtjft21b)sinc函数)(,sin,,sin)(sintttortttc波形性质：偶函数；闸门(或抽样)函数；滤波函数；内插函数。图示：j频率放大c)复指数函数tjtsteeejs;ttetettsincos00（1）实际中遇到的任何时间函数总可以表示为复指数函数的离散和与连续和。xtcecedsrstrsssstrAB()ddtstststststHsteseedteseHse,/,()性质：（2）复指数函数的微分、积分和通过线性系统时总会存在于所分析的函数中。stetKejtKetjtKeeKeKeKetfttttjttjstsincos)sin(cos)()(jeeteettjtetjtetjtjtjtjtjtj2sin2cossincossincos欧拉公式：复指数信号与正余弦信号之间的关系