信号分析与处理精品PPT..ppt

信号分析与处理;1.1 信号;　　十九世纪初，人们开始研究如何利用电信号传送消息。１８３７年由塞缪尔?莫尔斯（Samuel Morse)发明的著名通信编码和电报的研制成功大大提高了传送信息的速度和可靠性，并使通信在除了战争和防御以外的其他方面都获得了广泛的应用。 １８７６年贝尔(Bell)发明了电话，直接将声音转变为电信号沿导线传送。十九世纪末，人们又致力于研究用电磁波传送无线电信号。为实现这一理想，赫兹、波波夫、马克尼等人分别作出贡献。１９０１年马克尼成功地实现了横渡大西洋的无线电通信。从此，传输电信号的通信方式得到广泛应用和迅速发展。　;　 信号可以定义为一个传载信息的物理量函数。 广义地说一切运动或状态的变化都是一种信号。通常把语言、文字、图象或数据等统称为蕴涵着消息的信号，将受信者从消息中获得的新知识称为信息。信号是消息的表现形式或运载工具，即消息蕴涵于信号之中。 一般而言，信息是从客观世界获得的新知识或者对客观事物发出的新要求。 所以，信息、消息和信号三者既有密切的联系又有区别。 信号的具体形式是某种物理量。如光信号、电信号、声信号等。;　　所谓电信号，就是随时间变化的电压和电流，也可以是电荷或磁通以及电磁波等。;A图为窦性心动过速; 信号中包含着人们未知的信息，但取得了信号不等于就获取了信息，必须对信号做进一步的分析与处理才能从信号中提取所需要信息。;1.２ 信号表示; 一般信号的描述主要通过三个参数：频率、幅度和相位。 例如声波信号： 当f < 20Hz，次声波，一般人耳听不到，声强足够大，能被人察觉到。 当20Hz < f < 20kHz，为声波，能够被人听到。 当f >20kHz，超声波，听不到，但具有方向性。;1.３信号分类; b、按信号性质分 　 确定性信号和随机信号。 　 确定性信号是指在相同实验条件下，能够重复出现的信号。分为周期信号和非周期信号。;E; c、按信号自变量时间和频率定义范围分　　时限信号和频限信号。  时限信号：信号在有限区间（t1, t2）内有定义，在区间之外???等于零。称为时域有限信号，简称时限信号。 比如矩形脉冲，正弦脉冲等。;;1.4　信号分析、信号处理;2、信号处理 对信号进行某种加工或变换。如滤波、变换、增强、压缩、估计、识别等。 　　目的：削弱信号中多余内容；滤出混杂的噪声和干扰；或将信号变换成容易分析与识别的形式，便于提取他的特征参数等。信号滤波器是信号处理中最基本的一种处理。 例如：从月球测量发来的电视信号可能被淹没在噪声之中，但是，利用信号处理技术就可予以增强，在地球上得到清晰的图象。 石油勘测、地震测量以及核试验监测中所得到数据的分析都需要利用信号处理技术。;　　此外还可以应用于心电图、脑电图的分析，语音识别以及各种类型的数据通信，等等。 信号处理包括时域和频域处理，时域处理中最典型的是波形分析。把信号从时域转化为频域进行分析和处理，可以获得更多的信息。频域处理更为重要。;　　一般来说，把对信号进行分析和处理的系统归纳为信号处理系统。 信号处理系统可分为：模拟处理系统和离散处理系统两类。 模拟处理系统的输入、输出信号均为模拟信号，其处理系统是由模拟元件R、L、C及模拟电路构成的模拟系统。 数字处理系统核心部分是计算机或专同数字硬件构成。它的输入、输出信号均为数字信号。; 与模拟处理系统相比数字处理系统具有以下优点： （1）数字处理系统可以完成许多模拟处理系统感到困难甚至难以完成的复杂的信号处理任务。 以信号的谱分析为例，模拟处理系统通常要采用大量的窄带滤波器来构成，不仅处理功能有限，而且分辨力低，分析时间长。而现代数字谱分析采用快速傅里叶变换算法（FFT），对于 1024点序列作谱分析只需十几ms甚至几ms，实时处理能力很强，而且频谱分辨能力也很强，在超低频段（1Hz）可达1mHz量级，在高频段（100kHz)，可达250kHz，而且运算及输出功能极其丰富。 又如在自动控制工程中需要过滤数赫或十数赫的信号，采用模拟滤波，其电容电感数值可能大得惊人而不易实现，但采用数字滤波方法却显得轻而易举。; 又如图像信号处理正是利用数字计算机具有庞大的存储单元及复杂的运算功能才得已实现。 2. 灵活性 对模拟系统而言，它的性能取决于构成它的一些元件的参数，如欲改变其性能就必须改变这些硬件参数，重新构成新系统。对