工程测试技术基础.ppt
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1、2.5 2.5 信号的频域分析信号的频域分析 第二章、信号分析基础第二章、信号分析基础 信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)x(t)变换为频域信号变换为频域信号X(f)X(f),从而帮助人们从另一个,从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。角度来了解信号的特征。8563ASPECTRUM ANALYZER 9 kHz-26.5 GHz傅里叶傅里叶变换变换X(t)=sin(2nft)0 t0 f2.5 信号的频域分析信号的频域分析 信号频谱信号频谱X(f)X(f)代表了信号代表了信号在不同频率分量成分的大在不同频率分量成分的大小,能够提供比时域信
2、号小,能够提供比时域信号波形更直观,丰富的信息。波形更直观,丰富的信息。时域分析与频域分析的关系时域分析与频域分析的关系时间时间幅值幅值频率频率时域分析时域分析频域分析频域分析 时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况,除单频率分量的简谐波外,很难明确揭示信号况,除单频率分量的简谐波外,很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。的频率组成和各频率分量大小。2.5 信号的频域分析信号的频域分析 图例:受噪声干扰的多频率成分信号图例:受噪声干扰的多频率成分信号 2.5 信号的频域分析信号的频域分析 大型空气压缩机传动装置故障诊断大型空气压缩机传动装置故障
3、诊断1 1 时域和频域的对应关系时域和频域的对应关系131Hz147Hz165Hz175Hz2.5 信号的频域分析信号的频域分析 频域参数对频域参数对应于设备转应于设备转速、固有频速、固有频率等参数,率等参数,物理意义更物理意义更明确。明确。2.5 信号的频域分析信号的频域分析 2 2 周期信号的频谱分析周期信号的频谱分析 周期信号是经过一定时间可以重复出现的信周期信号是经过一定时间可以重复出现的信号,满足条件:号,满足条件:x(t)x(t)=x(t+nT)x(t+nT)2.5 信号的频域分析信号的频域分析 任何周期函数,都可以展开成正交函数线性任何周期函数,都可以展开成正交函数线性组合的无穷
4、级数,如三角函数集的傅里叶级数组合的无穷级数,如三角函数集的傅里叶级数:傅里叶级数的表达形式:傅里叶级数的表达形式:2.5 信号的频域分析信号的频域分析 变形为:变形为:式中式中:傅里叶级数的复数表达形式:傅里叶级数的复数表达形式:T周期,周期,T=2/0;0基波圆频率;基波圆频率;f0=0/22.5 信号的频域分析信号的频域分析 实验:方波信号的合成与分解实验:方波信号的合成与分解2.5 信号的频域分析信号的频域分析 实验:实验:手机和弦铃声手机和弦铃声的合成的合成2.5 信号的频域分析信号的频域分析 实验:实验:双音频双音频DTMFDTMF信令模拟实验系统信令模拟实验系统 2.5 信号的频
5、域分析信号的频域分析 频谱图的概念频谱图的概念 工程上习惯将计算结果用图形方式表示,以工程上习惯将计算结果用图形方式表示,以f fn n(0 0)为横坐标,为横坐标,b bn n、a an n为纵坐标画图,称为实为纵坐标画图,称为实频虚频谱图。频虚频谱图。2.5 信号的频域分析信号的频域分析 图例图例 以以f fn n为横坐标,为横坐标,A An n、为纵坐标画图,则称为为纵坐标画图,则称为幅值相位谱;幅值相位谱;2.5 信号的频域分析信号的频域分析 以以f fn n为横坐标,为横坐标,为纵坐标画图,则称为为纵坐标画图,则称为功率谱。功率谱。2.5 信号的频域分析信号的频域分析 例子:方波信号
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