测试技术课程设计 对无缝钢管超声测厚仪的探讨.doc
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1、动态测试信号采集仿真与实例分析目 录1 绪论2 信号仿真、采集与分析处理2.1 题目 2.2 Matlab处理分析2.3讨论2.4结论3 基于计算机的声信号采集与分析3.1题目3.2 Matlab处理分析3.3讨论3.4结论4 机械运行数据分析与处理4.1题目 4.2第一份数据分析4.2.1 Matlab处理4.2.2结论4.3第二份数据分析4.3.1 Matlab处理4.3.2结论5 总结参考文献动态测试信号采集仿真与实例分析摘要:测试技术的项目设计动态测试信号采集仿真与实例分析,围绕课程讲授的动态信号的采集、分析与处理的基本原理与方法进行,同时运用Matlab等工具,进行数学处理,做出信号
2、的频谱,并能够分析信号的频谱。项目设计包括三个部分:信号仿真、采集与分析处理,基于计算机的声信号采集与分析,机械运行数据分析与处理。通过项目设计,能熟练运用傅里叶变换处理和分析信号,对信号的频谱能够有一个更深的了解。关键词:matlab;信号采样;频谱分析;fft1.1 信号仿真、采集与分析处理信号采集过程中一般需要考虑以下几个参数:信号频率、采样频率、采样长度等,不同参数的数值设定对于信号采集的效果会产生直接影响,为了掌握信号采集过程中这些参数对采集过程及其效果产生的影响,可以通过Matlab或C语言对信号采集与分析处理的过程进行仿真分析,具体要求如下:利用Matlab或C语言产生信号x(t
3、),其中:f1=50Hz、 f2=200Hz、f3=1000Hz; n(t) 为白噪声,均值为零,方差为0,7; 幅值、相位任意设定;对信号x(t)进行DFFT处理下:取=4,=,5, =6, =0;噪声方差0.7Fs=3000HZ:N=1024程序:Fs=3000; %采样频率L=1024; %信号长度NFFT= 1024; %采样点数T=1/Fs;t=(1:L)*T;n=(rand(1,L)-0.5)*sqrt(12*0.7); %均值为零,方差为0.7的白噪声x=4*sin(2*pi*50*t)+5*sin(2*pi*200*t)+6*sin(2*pi*1000*t)+n; %信号sub
4、plot(2,1,1);plot(Fs*t(1:1000),x(1:1000); %信号的时域图X=fft(x,NFFT)/L; %对信号快速傅里叶变换f=Fs/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);subplot(2,1,2);plot(f,2*abs(X(1:NFFT/2+1); %信号的单边谱Fs=4000HZ:N=1024Fs=5000HZ;N=1024FS=5000HZ:N=2048=4,=,5, =6, =0;噪声方差1Fs=5000;N=1024讨论:1)通过设置不同的采样频率,画出时域波形和傅里叶变换后的频谱图,讨论在采样点数一定的情况下,如 1024 点,采样频率
5、对信号时域复现、频域分析的影响; 见图1和图2,采样点数均为1024,采样频率分别为5000Hz和2500Hz,2500Hz时,各个谱线的值已经达不到信号各个谐波分量的幅值,即已经小于3,4,5了,只有3,4,4;而5000 Hz时,各个谱线的值非常接近3,4,5,频率较高时,频谱显示的比较准确,谱线能量泄露小,频率分辨率越高。2)采样频率、采样长度(采样点数)与频率分辨率的关系; 见图2和图3,采样频率均为2500Hz,采样点数分别为1024和2048,前者各个谱线的值已经达不到信号各个谐波分量的幅值,只有3,4,4;而后者各个谱线的值非常接近3,4,5,可见频率一定时,采样点数越多,谱线能
6、量泄露小,频率分辨率越高。3)通过设置不同幅值的信号与噪声,讨论噪声对信号时域分析和频域分析的影响。噪声的幅值越大,频域分析时,信号的谱线越不明显,当噪声信号的幅值比信号的幅值还要大的多时,噪声会淹没信号,频域分析时,根本无法得到信号的谱线,(可以参照图1,图4,图5)。而且,噪声的幅值越大,时域越是混乱,越难分析,看不出周期性。结论1. 采样频率越高,采样点数越多,频率的分辨率越高,采样频率至少应当大于等于信号最高频率的2倍。2. 噪声的幅值越大,频域分析时,信号的谱线越不明显,时域越是混乱。采集信号时,必须控制噪声的大小。1.2 基于计算机的声信号采集与分析现代计算机具有对声音、视频进行采
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