淺談信號分析與處理方法及應用

1、淺談信號分析與處理方法及應用論文 淺談信號分析與處理方法及應用論文第一章 第一章、信號系統(tǒng)的線性分析 、信號系統(tǒng)的線性分析數(shù)字信號處理是一個新的學科領域，它通過計算機或專用處理設備，用數(shù)字方式去處理數(shù)字或符號所表示的序列，以得到更符合人們要求的信號形式。傳統(tǒng)的超聲波檢測用手工進行，操作人員憑借經驗對探傷儀上顯示的波形進行評定，有一定的主觀性，缺乏對信號本身的解剖，無法從根本上求證信號與被測對象之間的必然聯(lián)系。為了能準確地提取出蘊涵于超聲

2、波信號中的信息，我們可以利用數(shù)字信號處理技術，從時域方面建立超聲波信號的有限參數(shù)模型，從而將含在大量數(shù)據(jù)中的信息濃縮在有限個參數(shù)上。模型不僅可用于對信號的內在變化規(guī)律性與統(tǒng)計特性的描述，還可用于對過程的預測、控制，或對設備的工況監(jiān)測、故障診斷等等，它比一個具體的時間序列或按數(shù)據(jù)所估計的特征量，更具有代表性。信號可定義為一個承載信息的函數(shù)，通常表示為時間，的函數(shù)。對于幅度和時間都取連續(xù)值的信號稱為模擬信號或時域連續(xù)信號；對于幅度值取連續(xù)值

3、，而時間耿離散值的信號成為時域離散信號；而對于幅度和時問均為離散值的信號稱為數(shù)字信號。我們所研究的超聲回波信號就屬于幅度和時間均為離散值的信號，亦稱為超聲回波的數(shù)字信號。數(shù)字信號處理是一個新的學科領域，它是把數(shù)字或符號表示的序列，通過計算機或專用處理設備，用數(shù)字方式去處理這些序列，以達到更符合人們要求的信號形式。例如對信號的濾波、信號有用分量的提取和增強、無用分量的削弱以及對信號某些特征參數(shù)的估計?？傊?，凡是用數(shù)字方式對信號進行濾波、變

4、換、增強、壓縮、估計、識別等都是數(shù)字信號處理的研究對象。時域信號到頻域信號的轉換是進行超聲波頻譜分析的基礎。頻譜分析是對信號在頻率域內進行分析，分析的結果是以頻率為坐標的相關物理量的譜線或曲線。以模擬信號的數(shù)字化處理系統(tǒng)為例，此系統(tǒng)先把模擬信號變換為數(shù)字信號，然后用數(shù)字技術進行處理，最后再還原成模擬信號。由于數(shù)字信號處理的直接對象是數(shù)字信號，處理的方式是數(shù)值運算方式，使它相對模擬信號處理具有許多優(yōu)點，歸納起來有以下幾點：(1) 靈活性式

5、） 、信號的存儲、信號的檢測與控制等。也可以把這些與信號有關的過程統(tǒng)稱為信號處理。 在事件變化過程中抽取特征信號，經去干擾、分析、綜合、變換和運算等處理，從而得到反映事件變化本質或處理者感興趣的的信息的過程。分模擬信號處理和數(shù)字信號處理。隨著數(shù)字計算機的飛速發(fā)展，信號處理的理論和方法也得以發(fā)展。在我們的面前出現(xiàn)了不受物理制約的純數(shù)學的加工，即算法，并確立了信號處理的領域?，F(xiàn)在，對于信號的處理，人們通常是先把模擬信號變成數(shù)字信號，然后

6、利用高效的數(shù)字信號處理器(DSP: Digital Signal Processor)或計算機對其進行數(shù)字信號處理。 一般地講，數(shù)字信號處理涉及三個步驟： (一) 模數(shù)轉換(A/D 轉換)：把模擬信號變成數(shù)字信號，是一個對自變量和幅值同時進行離散化的過程，基本的理論保證是采樣定理。 (二) 數(shù)字信號處理(DSP)：包括變換域分析(如頻域變換)、數(shù)字濾波、識別、合成等。 (三) 數(shù)模轉換(D/A 轉換)：把經過處

7、理的數(shù)字信號還原為模擬信號。通常，這一步并不是必須的。 作為 DSP 的成功例子有很多，如醫(yī)用 CT 斷層成像掃描儀的發(fā)明。它是利用生物體的各個部位對 X 射線吸收率不同的現(xiàn)象，并利用各個方向掃描的投影數(shù)據(jù)再構造出檢測體剖面圖的儀器。這種儀器中 FFT(快速傅里葉變換)起到了快速計算的作用。以后相繼研制出的還有：采用正電子的 CT 機和基于核磁共振的 CT 機等儀器，它們?yōu)獒t(yī)學領域作出了很大的貢獻。第三章 第三章、信號分析與處理的方

8、法 、信號分析與處理的方法對于實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為了消除干擾信號，通常需要對采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波，常采用的數(shù)字濾波法有以下幾種：一、算術平均濾波法算術平均濾波法是指對一點數(shù)據(jù)連續(xù)采 n 個值，然后取其平均值。這種方法能夠濾除一般的隨機干擾信號，使信號變的平滑，但當 n 值較大時，靈敏度會降低，故 n 值要視具體情況進行選取。一般情況下取 3～5 平均即可。二、滑動平均濾波法算術平均濾波法每計算一次數(shù)據(jù)需要采集 n 次數(shù)據(jù)，這對于測量