常用的数字信号处理算法-数字信号处理

华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法第六章、数字信号处理技术数字信号处理是测试技术中最常用和最需要掌握的部分，无论开发简单或复杂的测控系统或仪器，都会用到数字信号处理知识。华中科技大学机械学院时域波形分析是最常用的信号分析手段，用示波器、万用表等普通仪器显示信号波形就可以特征参数。6.6常用的数字信号处理算法1、时域波形参数计算0At峰值/双峰值均值有效值方差周期华中科技大学机械学院波形分析的应用超门限报警信号类型识别信号基本参数识别Pp-p6.6常用的数字信号处理算法华中科技大学机械学院1)峰值P，双峰值Pp-pP1=data(0)P2=data(0)ForK=0ToNIfP1data(k)ThenP1=data(k)EndIfIfP2data(k)ThenP2=data(k)EndIfNextP=P1P2P=P1-P26.6常用的数字信号处理算法PPp-p华中科技大学机械学院2)均值NnnxNtxE0)(1)]([U=0ForK=0ToNU=U+data(k)NextU=U/N6.6常用的数字信号处理算法x华中科技大学机械学院3)均方值NnnxNtxE022)(1)]([E2=0ForK=0ToNE2=E2+data(k)*data(k)NextRMS=sqr(E2/N)6.6常用的数字信号处理算法华中科技大学机械学院4)方差V2=0ForK=0ToNV2=V2+(data(k)-U)*(data(k)-U)NextV=V2/NNntxNtxEtxE022))((1])])([)([(6.6常用的数字信号处理算法大方差小方差U=0ForK=0ToNU=U+data(k)NextU=U/N华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法案例：管道压力监测与超门限报警华中科技大学机械学院信号幅值报警系统设计实验：6.6常用的数字信号处理算法华中科技大学机械学院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常用的数字信号处理算法AtT华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法案例：发动机转速测量华中科技大学机械学院数字转速表设计实验：6.6常用的数字信号处理算法华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法2、数字相关函数计算变量之间的相依关系称为相关。信号之间的相似关系称为相关函数。0At华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法x(t)y(t)时延器乘法器y(t-τ)X(t)y(t-τ)积分器Rxy(τ)Fori=0ToNr(i)=0Forj=0ToNr(i)=r(i)+x(j)*y(j+i)NextNextFori=0ToNr(i)=r(i)/NNext计算公式：华中科技大学机械学院2.4信号的时差域相关分析相关分析的工程应用案例：机械加工表面粗糙度自相关分析被测工件相关分析提取出回转误差等周期性的故障源。华中科技大学机械学院2.4信号的时差域相关分析案例：地下输油管道漏损位置的探测案例：AGV小车定位，声位笔定位华中科技大学机械学院实验：自相关分析6.6常用的数字信号处理算法华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法3.信号频率成分直接估计算法f=？Fs=?N=1024dt=1.0/Fspi=3.1415926XR=0XI=0Forn=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)离散傅里叶变换的计算公式为：华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法3、数字滤波利用离散时间系统特性对输入信号进行加工处理，把输入序列x(n)变换成一定的输出序列y(n)，从而达到改变信号频率构成的目的。x(n)h(n)y(n)y(n)=x(n)*h(n)设数字滤波器的脉冲响应序列为{h0,h1,h2,…,hm},则,展开：y(k)=h0x(k)+h1x(k+1)+h2x(k+2)+…+hmx(k+m)k=0,1,........华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法将数字滤波器系数带入公式中就可以对信号进行数字滤波。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)Next华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法样例信号：华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法数字滤波器系数有专用软件计算，这里我们提供一个网络计算工具：华中科技大学机械学院数字滤波应用实例:6.6常用的数字信号处理算法滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律华中科技大学机械学院6.6常用的数字信号处理算法动手做：用所学的数字信号分析算法设计一个简单的声音信号分析程序。华中科技大学机械学院思考题：1.目前数字信号处理正在逐步取代用模拟电路实现的模拟信号处理，为什麽？6.6常用的数字信号处理算法2.按数字信号处理公式，用你熟悉的计算机语言，写出常用数字信号处理算法的计算程序？3.按采样数据x(1),x(2),…，x(n)，计算信号的时域波形参数？Fs=10Hz,Xi{0,2,3,0,-1,-2,0,2,3,0,-1,-2,0}0At